CN102372156A - 一种移动小车位置检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种移动小车位置检测系统及方法。所述系统包括：设置在移动小车车轴上的感应块，固定在移动小车上的第一感应开关、第二感应开关，和信号处理模块；所述信号处理模块包括：计时单元，用于得到实际运行时间段长度；第一判断单元，用于判断实际运行时间段长度是否小于第一预设时间段长度；第一计数单元，用于计数移动小车车轮正向转动的周数；第二计数单元，用于计数移动小车车轮反向转动的周数；位置计算单元，用于根据公式S＝(N1-N2)×L/M+S₀计算移动小车当前位置与所述起始端的距离。本发明还公开了一种移动小车位置检测方法。采用本发明实施例能够对移动小车的位置进行精确检测，同时节省检测成本。

Description

一种移动小车位置检测系统及方法

技术领域

本发明涉及控制领域，特别是涉及一种移动小车位置检测系统及方法。

背景技术

移动小车，是在工业生产中用来运输物料的设备。移动小车在预先设置好的固定轨道上往复运动，将物料运送到需要装卸的位置。在实际生产中，许多场合会使用移动小车来运输物料。例如烧结系统料仓组的卸料小车，原料场的堆取料机等设备。

下面不妨以烧结系统大型料仓的卸料小车为例说明采用移动小车装卸料的优点：由于料仓的容积大，如果采用固定装料点对料仓装料，物料会在料仓内形成锥形料堆，不能充分利用料仓容积。使用移动小车为料仓装料时，移动小车可以在料仓上方一定范围内往复运动，使物料大体上均匀堆积在料仓内，从而有效利用了料仓容积。

为了能够掌握移动小车在固定轨道上所处的位置，需要对移动小车在运行轨道上的位置进行检测。

现有技术中，可以采用下述方式对移动小车在运行轨道上的位置进行检测：

如图1所示，在移动小车10的运行轨道上，依次设置感应开关21、感应开关22、感应开关23…感应开关2n(n为正整数，也是感应开关的个数)。系统的信号处理单元与各感应开关相连，用于接收各感应开关的动作信号。

当移动小车10运行至某一感应开关的感应范围内时，会触发该感应开关动作。该感应开关的开关动作信号被送至信号处理单元。系统根据信号处理单元接收到的相应感应开关信号，就能够获得移动小车10在运行轨道上的位置。

但是，现有技术中存在以下缺点：固定在运行轨道上的感应开关，只有当移动小车位于其感应范围内时，才能被触发。通常情况下，相邻的两个感应开关之间的距离为几米至几十米。而感应开关的感应范围通常小于一米。当移动小车运行至两个感应开关之间，且位于感应开关感应范围以外时，系统就无法获得小车的位置信息，检测精度低。当然，增加设置在移动小车运行轨道上的感应开关数目，可以提高系统对移动小车位置的检测精度。但是，感应开关的增加，会提高检测成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测移动小车位置的方法及系统，该方法及系统能够对移动小车的位置进行精确检测，同时节省检测成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种移动小车位置检测系统，所述系统包括：设置在移动小车车轴上的感应块，固定在移动小车设置有所述感应块的一侧的第一感应开关、第二感应开关，和信号处理模块；

设运行轨道一端为起始端，设定移动小车从所述起始端向运行轨道另一端运行时车轮的转动方向为正向；当所述感应块随车轴正向转动依次触发所述第一感应开关与第二感应开关时、所述感应块转过的角度α₀小于180°；

所述信号处理模块包括：计时单元、第一判断单元、第一计数单元、第二计数单元和位置计算单元；

所述计时单元用于接收到所述第一感应开关的动作信号时开始计时，接收到所述第二感应开关的动作信号时停止计时，得到实际运行时间段长度；

所述第一判断单元用于判断所述实际运行时间段长度是否小于第一预设时间段长度；所述第一预设时间段长度为：移动小车匀速运行时，车轴转过的角度大于α₀、小于180°时所经历的时间；

所述第一计数单元用于当所述第一判断单元的判断结果为是时，计数数目加一；

所述第二计数单元用于当所述第一判断单元的判断结果为否时，计数数目加一；

所述位置计算单元用于根据公式S＝(N1-N2)×L/M+S₀计算移动小车当前位置与所述起始端的距离；

其中，S为移动小车当前位置与所述起始端的距离；N1为所述第一计数单元的计数数目；N2为所述第二计数单元的计数数目；L为移动小车的车轮周长；M为所述感应块的数目；S₀为移动小车开始运动时与所述起始端的距离。

优选地，所述信号处理模块还包括：第二判断单元；

所述第二判断单元用于当所述计时单元开始计时后，判断所述计时单元的计时长度是否大于第二预设时间段长度；如果是，确定移动小车处于停止状态，所述计时单元停止计时；

所述第二预设时间段长度为：移动小车匀速运行时，车轴转过的角度大于(720°-2α₀)时所经历的时间。

优选地，所述感应块的数目M≥2时，M个感应块沿车轴360度角均匀设置。

优选地，还包括：设置在移动小车运行轨道上的位置校准开关；

所述信号处理模块还包括位置校准单元，用于当接收到所述位置校准开关的开关动作信号时，将第一计数单元和第二计数单元的计数数目置为零；

公式S＝(N1-N2)×L/M+S₀中，所述S₀等于所述位置校准开关与所述起始台端的距离。

本发明还提供一种移动小车位置检测方法，在移动小车车轴上设置感应块，在移动小车设置有所述感应块的一侧的固定第一感应开关、第二感应开关；

设运行轨道一端为起始端，设定移动小车从所述起始端向运行轨道另一端运行时车轮的转动方向为正向；当所述感应块随车轴正向转动依次经过所述第一感应开关与第二感应开关时、所述感应块转过的角度α₀小于180°；

所述方法包括以下步骤：

接收到第一感应开关的动作信号时，计时器启动，开始计时，接收到第二感应开关的动作信号时，结束计时，得到实际运行时间段长度；

判断所述实际运行时间段长度是否小于第一预设时间段长度，如果是，第一计数数目加一；如果否，第二计数数目加一；其中，所述第一预设时间段长度为：移动小车匀速运行时，车轴转过的角度大于α₀、小于180°时所经历的时间；

根据公式S＝(N1-N2)×L/M+S₀计算移动小车当前位置与所述起始端的距离；

其中，S为移动小车当前位置与所述起始端的距离；N1为第一计数数目；N2为第二计数数目；L为移动小车的车轮周长；M为所述感应块的数目；S₀为移动小车开始运动时与所述起始端的距离。

优选地，在所述计时器启动，开始计时之后，所述接收到第二感应开关的动作信号时，结束计时之前，还包括：

判断所述计时器的计时长度是否大于第二预设时间段长度，如果是，确定移动小车处于停止状态，计时器停止计时；

其中，所述第二预设时间段长度为：移动小车匀速运行时，车轴转过的角度大于(720°-2α₀)时所经历的时间。

优选地，所述感应块的数目M≥2时，M个感应块沿车轴360度角均匀设置。

优选地，在移动小车的运行轨道上设置位置校准开关；

所述方法还包括：

当接收到所述位置校准开关的开关动作信号时，将第一计数数目和第二计数数目置为零，返回至所述接收到第一感应开关的动作信号时，计时器启动，开始计时；

公式S＝(N1-N2)×L/M+S₀中，所述S₀等于所述位置校准开关与所述起始台端之间的距离。

本发明还提供一种移动小车位置检测系统，所述系统包括：设置在移动小车的传动机构出力轴上的感应齿轮，固定在移动小车上的第一感应开关、第二感应开关，和信号处理模块；

设运行轨道一端为起始端，移动小车从所述起始端向运行轨道另一端运行时车轮的转动方向为正向；当所述感应齿轮随出力轴正向转动依次触发所述第一感应开关与第二感应开关时、所述感应块转过的角度α₀小于180°；

所述信号处理模块包括：计时单元、第一判断单元、第一计数单元、第二计数单元和位置计算单元；

所述计时单元用于接收到所述第一感应开关的动作信号时开始计时，接收到所述第二感应开关的动作信号时停止计时，得到实际运行时间段长度；

所述第一判断单元用于判断所述实际运行时间段长度是否小于第一预设时间段长度；所述第一预设时间段长度为：移动小车匀速运行时，所述出力轴转过的角度大于α₀、小于180°时所经历的时间；

所述第一计数单元用于当所述第一判断单元的判断结果为是时，计数数目加一；

所述第二计数单元用于当所述第一判断单元的判断结果为否时，计数数目加一；

所述位置计算单元用于根据公式S＝(N1-N2)×L/(M×K)+S₀计算移动小车当前位置与所述起始端的距离；

其中，S为移动小车当前位置与所述起始端的距离；N1为所述第一计数单元的计数数目；N2为所述第二计数单元的计数数目；L为移动小车的车轮周长；M为所述感应块的数目；K为所述移动小车的传动机构出力轴与车轴之间的转速比；S₀为移动小车开始运动时与所述起始端的距离。

本发明还提供一种移动小车位置检测方法，在移动小车传动机构的出力轴上设置感应块，在移动小车上固定第一感应开关、第二感应开关；

设运行轨道一端为起始端，设定移动小车从所述起始端向运行轨道另一端运行时车轮的转动方向为正向；当所述感应块随所述出力轴正向转动依次经过所述第一感应开关与第二感应开关时、所述感应块转过的角度α₀小于180°；

所述方法包括以下步骤：

接收到第一感应开关的动作信号时，计时器启动，开始计时，接收到第二感应开关的动作信号时，结束计时，得到实际运行时间段长度；

判断所述实际运行时间段长度是否小于第一预设时间段长度，如果是，第一计数数目加一；如果否，第二计数数目加一；其中，所述第一预设时间段长度为：移动小车匀速运行时，所述出力轴转过的角度大于α₀、小于180°时所经历的时间；

根据公式S＝(N1-N2)×L/(M×K)+S₀计算移动小车当前位置与所述起始台端的距离；

其中，S为移动小车当前位置与所述起始端的距离；N1为第一计数数目；N2为第二计数数目；L为移动小车的车轮周长；M为所述感应块的数目；K为所述移动小车的传动机构出力轴与车轴之间的转速比；S₀为移动小车开始运动时与所述起始端的距离。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明通过设置感应块(或感应齿轮)、感应开关和信号处理模块，对移动小车车轮转动方向和次数进行检测，结合移动小车车轮的周长，计算得到在运行轨道上移动小车的当前位置与起始位置之间的距离；再结合移动小车的起始位置与运行轨道起始端的距离，最终计算得到移动小车的当前位置与运行轨道起始端的距离。该移动小车位置检测系统及方法的误差最大为一个移动小车车轮周长，因此该系统及方法能够对移动小车的位置进行精确检测，同时节省检测成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的移动小车位置检测系统连接结构图；

图2为本发明第一实施例所述移动小车位置检测系统连接结构图；

图3为本发明第一实施例所述信号处理模块连接结构图；

图4为本发明第二实施例所述信号处理模块连接结构图；

图5为本发明第三实施例所述移动小车车轮部分示意图；

图6为本发明第四实施例所述移动小车位置检测系统连接结构图；

图7为本发明所述移动小车位置检测方法的流程图；

图8为本发明第五实施例所述移动小车出力轴部分正向示意图；

图9为本发明第五实施例所述移动小车出力轴部分侧向示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种检测移动小车位置的方法及系统，该方法及系统能够对移动小车的位置进行精确检测，同时节省检测成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图2，为本发明第一实施例所述移动小车位置检测系统结构图。如图2所示，所述系统包括：设置在移动小车车轴上的感应块30，在移动小车设置有所述感应块30的一侧固定有第一感应开关41、第二感应开关42，和信号处理模块50。

移动小车沿运行轨道运动时，所述感应块30随车轴转动，运行至所述第一感应开关41或所述第二感应开关42的感应范围内时，分别触发相应的感应开关。

需要说明的是，所述第一感应开关41和第二感应开关42可以是感应铁磁性材料的感应开关，可以感应到感应范围内的铁磁性物质；也可以是成本相对较高的光电感应开关，当感应开关受到遮挡时动作。本实施例所述第一感应开关41和第二感应开关42采用铁磁性感应开关。

通常情况下，如果有所述感应块30以外的铁磁性物质经过铁磁性感应开关，所述铁磁性感应开关也会被触发，发出错误的开关动作信号。

本发明所述实施例中，由于所述感应块30安装在车轴上，车轴处外来物品或人员不易靠近，使得安装在车轴上的感应块30工作环境简单，不易因受到外界干扰而发出错误的开关动作信号。

所述第一感应开关41或第二感应开关42用于被触发时，将各自的开关动作信号发送至所述信号处理模块50。

所述信号处理模块50用于根据接收到的开关动作信号、移动小车初始位置以及所述感应块的数目判断移动小车的运行状态，计算移动小车的位置。

所述第一感应开关41与第二感应开关42的位置关系应满足如下原则：

当所述感应块30随车轴按照正方向转动依次经过所述第一感应开关41与第二感应开关42时、所述感应块30转过的角度α₀小于180°。

所述正方向，可以根据实际情况具体设定。设运行轨道的一端为起始端，另一端为终止端，则所述正方向就是移动小车由所述起始端向终止端运行时，车轮转动的方向。

以图2为例，以运行轨道的左端为起始端为例进行说明，对应的，运行轨道的右端为终止端，则所述正方向就是移动小车由左向右运动时，车轮转动的方向。

参照图3，为本发明所述信号处理模块第一实施方式结构图。如图3所示，所述信号处理模块50包括计时单元501、第一判断单元502、第一计数单元503、第二计数单元504和位置计算单元505；

所述计时单元501用于接收到所述第一感应开关41的动作信号时开始计时，接收到所述第二感应开关42的动作信号时停止计时，得到实际运行时间段长度；

所述第一判断单元502用于判断所述实际运行时间段长度是否小于第一预设时间段长度t₁；其中，所述第一预设时间段长度t₁的选取原则是：移动小车匀速运行时，车轴转过的角度小于180°、大于α₀时，车轴转动所经历的时间。

所述第一计数单元503用于当所述第一判断单元502的判断结果为是时，即为所述实际运行时间段长度小于或等于第一预设时间段长度时，计数加一；

所述第二计数单元504用于当所述第一判断单元502的判断结果为否时，即为所述实际运行时间段长度大于第一预设时间段长度时，计数加一；

所述位置计算单元505，用于根据公式S＝(N1-N2)×L/M+S₀计算移动小车与所述起始端的距离。

其中，S为移动小车运动到的当前位置与起始端的距离；N1为所述第一计数单元的计数数目；N2为所述第二计数单元的计数数目；L为移动小车的车轮周长；M为所述感应块的数目；S₀为移动小车开始运动时与所述起始端的距离；移动小车开始运动时，N1和N2的起始值为零。

下面结合移动小车的运行状态详细说明本发明所述系统第一实施例的实际工作过程：

以图2为例，设运行轨道的左端为起始端，右端为终止端。移动小车由所述起始端向所述终止端运动时，车轮的转动方向为正方向；反之车轮的转动方向为反方向。

设定移动小车的起始位置距离所述起始端的距离为S₀，移动小车从所述起始位置沿运行轨道向终止端运动，此时，第一计数单元503的计数值N1＝0，第二计数单元504的计数值N2＝0。

移动小车正向运动，所述感应块30随车轴沿正方向转动，首次触发所述第一感应开关41动作时，所述计时单元501接收到第一感应开关41的开关动作信号，开始计时。随着车轴的正向转动，所述感应块30接着触发所述第二感应开关42动作，所述计时单元501接收到第二感应开关42的开关动作信号时，停止计时，得到实际运行时间段长度值t，并将所述实际运行时间段长度t发送至所述第一判断单元502。

需要说明的是，所述计时单元501每次接收到第一感应开关41的开关动作信号时，都将重新开始计时。

所述第一判断单元502判断所述实际运行时间段长度t是否小于第一预设时间段长度t₁。

其中，所述第一预设时间段长度t₁的选取原则是：移动小车匀速运行时，车轴转过的角度小于180°、大于α₀时，车轴转动所经历的时间。同时，所述第一感应开关41和第二感应开关42的设置原则为：当所述感应块30随车轴按照正方向转动依次经过所述第一感应开关41与第二感应开关42时、所述感应块30转过的角度α₀小于180°。

所述实际运行时间段长度t是所述移动小车运行时，所述感应块30随车轴转动依次经过所述第一感应开关41与第二感应开关42时，车轴转动所经历的时间。

因此，由上述可知，当所述第一判断单元502的判断结果为是时，所述实际运行时间段长度t小于第一预设时间段长度t₁时，则认为车轮沿正方向转动，所述第一计数单元503计数加一；当所述第一判断单元502的判断结果为否，所述实际运行时间段长度t大于第一预设时间段长度t₁时，则认为车轮沿反方向转动，所述第二计数单元504计数加一。

故此，所述第一计数单元503的计数值N1即为移动小车从起始位置开始车轮正向转动的周数；所述第二计数单元504的计数值N2即为移动小车从起始位置开始车轮反向转动的周数。

正常情况下，移动小车启动或减速的时间与移动小车匀速运行的时间相比，是很小的。因此通常认为移动小车大部分时间是匀速运行的，且速度值恒定。

下面以一具体示例进行说明。假设，在实际操作中，车轮转一周所需时间一般在1至5秒左右，例如车轮转动一周的时间为3秒。对应的，设定所述角度α₀为60°，则所述感应块30沿正方向转动依次经过所述第一感应开关41与第二感应开关42的用时为0.5秒，沿反方向转动依次经过两感应开关的用时为2.5秒。车轴转180°所需时间为1.5秒。此时，可以设定所述第一预设时间段长度t₁为1秒。

所述位置计算单元505根据公式S＝(N1-N2)×L/M+S₀计算得到移动小车运动到的位置与所述起始端的距离。

其中，S为移动小车运动到的位置与所述起始端的距离；N1为所述第一计数单元503的计数数目；N2为所述第二计数单元504的计数数目；L为移动小车的车轮周长；M为所述感应块30的数目；S0为移动小车开始运动时与所述起始台端的距离。

现将本实施例中公式S＝(N1-N2)×L/M+S0的原理详细说明如下：

以图2为例，当所述感应块30随车轴沿正方向转动，触发第一感应开关41、启动计时单元501后，有两种情况：

第一种情况：

移动小车运动方向保持不变。感应块30继续随车轴沿正方向转动，触发第二感应开关42、计时结束，则车轴转过的角度为α₀，所用实际运行时间段长度t小于第一预设时间段长度t₁，第一计数单元503的计数数目加一。

感应块30随车轴沿正方向继续运动，再次触发所述第一感应开关41时，再次启动所述计时单元501，当感应块30再次触发第二感应开关42时，新的计时结束，所用实际运行时间段长度t小于第一预设时间段长度t₁，则第一计数单元503的计数数目将再加一。依次类推。

第二种情况：

移动小车运动方向发生改变。感应块30随车轴沿反方向转动，再次触发第一感应开关41，重新启动所述计时单元501，当感应块30触发第二感应开关42时、计时结束，此时车轴转过的角度必然大于180°，所用实际运行时间段长度t大于第一预设时间段长度t₁，第二计数单元504的计数数目加一。

假设，车轴继续反向转动，感应块30随车轴沿反方向转动一周之后，再次触发第一感应开关41，启动所述计时单元501，当感应块30再次触发第二感应开关42时，新的计时结束，所用实际运行时间段长度t大于第一预设时间段长度t₁，则第二计数单元504的计数数目将再加一。

以上两种情况的前提是感应块30随车轴沿正方向转动，触发第一感应开关41。如果上述前提变为：感应块30随车轴沿反方向转动，触发第一感应开关41时，则本实施例所述系统后续工作过程与前述前提下的工作过程基本相同，不再赘述。

实际操作中，移动小车在运动一段时间后可能会停止。如果移动小车停止前，所述感应块30已经触发第一感应开关41，则计时单元501开始计时；移动小车停止后，若感应块30尚未触发第二感应开关42，则计时单元501的计时将一直持续下去，不会停止。

优选的，为了避免上述状况发生，所述信号处理模块50还包括：第二判断单元506，用于当所述计时单元501的计时长度过长时，确定移动小车处于停止状态，计时单元501停止计时。

参照图4，为本发明所述信号处理模块第二实施方式结构图。

所述信号处理模块50的第二实施方式与第一实施方式的区别在于：还包括第二判断单元506。

所述第二判断单元506用于当所述计时单元501开始计时后，判断所述计时单元501的计时长度是否大于第二预设时间段长度t₂；如果是，确定移动小车处于停止状态，计时单元501停止计时；如果否，计时单元501等待至接收到第二感应开关的动作信号结束计时。

其中，所述第二预设时间段长度t₂的选取原则是：移动小车匀速运行时，车轴转过的角度大于(720°-2α₀)时，车轴转动所经历的时间。

仍参照图2所示进行说明，感应块30在不停止转动的情况下，沿反方向转动触发第一感应开关41、启动计时单元501后，在即将触发第二感应开关42之前，移动小车改变转动方向，沿正方向转动，至再次触发第一感应开关41(再次触发第一感应开关41的话，计时单元501将重新启动计时)之前，此时车轴转过的角度为720°-2α₀，则当前计时单元501的计时长度为移动小车正常运行状态(即排除移动小车停止和多次改变运动方向的状态)下所述实际运行时间段长度t的最大值t_max。

按照所述原则，第二预设时间段长度t₂大于t_max。所以，当所述第二判断单元506判断所述实际运行时间段长度t大于或等于第二预设时间段长度t₂时，可以认为移动小车处于停止状态。

本发明实施例所述系统，通过所述第二判断单元，当确定所述移动小车处于停止状态时，能够及时停止所述计时单元501的计时。

参照公式S＝(N1-N2)×L/M+S₀中，M为所述感应块30的数目。本实施例一中，以M＝1，即仅包括一个感应块为例进行说明。此时，系统的检测精度是移动小车车轮的周长与感应块30的数目的比值：L/M(其中M＝1)。假设车轮的直径为25cm，则车轮周长L为3.14×25＝78.5cm，即系统的检测精度为78.5cm。与通常情况下移动小车位置检测系统的检测精度(通常为几米)相比，本实施例提高了移动小车位置检测系统的精确程度，实现了对移动小车位置的精确检测。

优选的，为进一步提高系统的检测精度，在本发明其他实施例中，还可以在移动小车的车轴上沿车轴360度角均匀设置多块感应块30。

参照图5，为本发明第二实施例所述移动小车位置检测系统的移动小车车轮部分示意图。如图5所示，以两块感应块为例进行说明。两个感应块30之间形成夹角为180°。

此时，车轴每转动一周，两个感应块30将先后分别触发一次第一感应开关41和第二感应开关42。具体地说，当一个感应块30随车轴运动依次触发第一感应开关41和第二感应开关42后，计时单元501得到第一个实际运行时间段长度；车轴转动180°后，另一个感应块30随车轴运动依次触发第一感应开关41和第二感应开关42，计时单元501得到第二个实际运行时间段长度。这样，在车轴转动一周的过程中，计时单元501就会先后得到两个实际运行时间段长度。相应的，与设置一个感应块的情形相比，第一计数单元503或第二计数单元504会重复计数一次。因此，第一计数单元503或第二计数单元504的计数数目除以感应块的数目，才是车轴实际转动的周数。

此时，公式S＝(N1-N2)×L/M+S₀中，M＝2。所以，(N1-N2)/M得到的仍然是移动小车车轮沿正方向相对转动的周数。本公式仍然成立。

本实施例中，系统的检测精度是移动小车车轮的周长与感应块30的数目的比值：L/M(其中M＝2)。假设车轮的直径为25cm，车轮周长L为3.14×25＝78.5cm，则系统的最大误差为L/M＝39.25cm。与设置有一个感应块30的实施例相比，本实施例进一步提高了移动小车位置检测系统的准确程度。

显而易见的，当沿车轴360°角均匀设置多个感应块30时，感应块30的数目越多，本发明所述移动小车位置检测系统的准确程度越高。但由于车轴空间有限，一般情况下，感应块30的数目不宜超过4个。

实际生产中，移动小车长时间运行后，会导致移动小车位置检测系统检测到的移动小车位置与移动小车实际位置之间存在偏差。例如移动小车在运行过程中多次改变方向或停止时，每次改变方向或停止都可能产生最大一个车轮长度的误差。多次改变方向或停止后，累积的误差会增大。另外，移动小车停车时车轮还可能滑动，也会产生误差。

优选的，本发明所述移动小车位置检测系统还包括：设置在移动小车的运行轨道上的位置校准开关；所述位置校准开关与信号处理模块相连，用于当移动小车触发位置校准开关时，将开关动作信号发送至信号处理模块，实现对移动小车当前位置进行校准。

所述信号处理模块还包括：位置校准单元，用于当接收到所述位置校准开关的开关动作信号时，将第一计数单元503和第二计数单元504的计数数目置为零。

此时，公式S＝(N1-N2)×L/M+S₀中，S₀等于所述位置校准开关与所述起始端之间的距离。

此时，可以认为所述位置校准开关的位置即为移动小车运动的起始位置，对应的，公式S＝(N1-N2)×L/M+S₀中，所述S₀即为所述位置校准开关与所述起始端之间的距离。

所述位置校准开关可以是铁磁式感应开关，也可以是基于激光、光电感应、重量、接触等原理的感应开关。所述位置校准开关的安装位置只要能满足位置校准开关稳定可靠工作即可。

优选地，所述位置校准开关可以设置多个。

参照图6，为本发明第四实施例所述移动小车位置检测系统结构图。

如图6所示，在移动小车运行轨道上设置有位置校准开关61、位置校准开关62、位置校准开关63…位置校准开关6n(n为正整数，也是感应开关的个数)。各个位置校准开关分别与信号处理模块相连。

每个位置校准开关与运行轨道起始端的距离是一定的。当移动小车运行至某一位置校准开关的感应范围内，就会触发该位置校准开关。该位置校准开关将自身的开关动作信号发送至信号处理模块。信号处理模块接收到位置校准开关的动作信号后，将第一计数单元503和第二计数单元504的计数数目N1、N2置零。与此同时，位置计算单元505根据该位置校准开关的开关动作信号，获取该位置校准开关与运行轨道起始端的距离。此距离也就是公式S＝(N1-N2)×L/M+S₀中，S₀的值。

此后，移动小车继续运行，本发明所述移动小车位置检测系统的工作过程同前所述。位置计算单元505根据公式S＝(N1-N2)×L/M+S₀计算得到移动小车运动到的位置与所述起始端的距离。

本发明实施例四所述系统中，通过设置位置校准开关，能够对移动小车的位置信息进行校准，解决了移动小车长时间运行后，累积误差所带来的问题。

对应于本发明实施例所述的移动小车位置检测系统，本发明实施例还提供了一种移动小车位置检测方法。本实施例所述方法包括：

在移动小车车轴上设置感应块，在移动小车设置有所述感应块一侧的固定第一感应开关、第二感应开关；

移动小车运动时，当所述感应块随车轴运动至所述第一感应开关的感应范围内时，触发所述第一感应开关动作；当所述感应块随车轴运动至所述第二感应开关的感应范围内时，触发所述第二感应开关动作；

其中，当所述感应块随车轴按正方向转动依次经过所述第一感应开关与第二感应开关时、所述感应块转过的角度α₀小于180°。

所述正方向，是人为设定的。设运行轨道的一端为起始端，另一端为终止端，则所述正方向就是移动小车由所述起始端向终止端运行时，车轮转动的方向。

参照图7，为本发明所述移动小车位置检测方法的流程图。如图7所示，所述移动小车位置检测方法具体包括以下步骤：

步骤S701：接收到第一感应开关的动作信号时，计时器启动，开始计时；接收到第二感应开关的动作信号时，结束计时，得到实际运行时间段长度t；

步骤S702：判断所述实际运行时间段长度t是否小于第一预设时间段长度t₁，如果是，则执行步骤S703；如果否，则执行步骤S704；

其中，所述第一预设时间段长度t₁的选取原则是：移动小车匀速运行时，车轴转过的角度小于180°、大于α₀时，车轴转动所经历的时间。

步骤S703：第一计数数目N1加一，进入步骤S705；

步骤S704：第二计数数目N2加一；

步骤S705：根据公式S＝(N1-N2)×L/M+S₀计算移动小车当前运动到的位置与所述运行轨道的起始端的距离。

优选地，本发明实施例所述方法中，在步骤S701中，在所述计时器启动开始计时之后，所述接收到第二感应开关的动作信号结束计时之前，还包括：

实时判断所述计时器的计时长度是否大于第二预设时间段长度t₂；如果是，确定移动小车处于停止状态，计时器停止计时；如果否，等待至接收到第二感应开关的动作信号结束计时。

其中，所述第二预设时间段长度t₂的选取原则是：移动小车匀速运行时，车轴转过的角度大于(720°-2α₀)时，车轴转动所经历的时间。

优选的，在移动小车的运行轨道上设置位置校准开关；

所述方法还包括：

当接收到所述位置校准开关的开关动作信号时，将第一计数数目N1和第二计数数目N2置为零，返回步骤S701。

此时，可以认为所述位置校准开关即为移动小车运动的起始位置，对应的，公式S＝(N1-N2)×L/M+S₀中，所述S₀即为所述位置校准开关与所述起始端之间的距离。

优选地，当所述移动小车的运行轨道较长时，可以在运行轨道上设置多个位置校准开关。当移动小车运行至每一个位置校准开关的感应范围内，触发所述位置校准开关时，所述第一计数数目N1和第二计数数目N2均被置为零，认为所述移动小车重新开始运动。

本发明上述实施例提供的移动小车位置检测系统中，所述感应块设置在移动小车的车轴上。优选地，本发明其他实施例所述系统中，还可以将感应块设置在移动小车的传动机构的出力轴上。

本发明实施例还提供一种移动小车位置检测系统，该系统与上述实施例的区别之处在于：用感应齿轮替代所述感应块，所述感应齿轮设置在移动小车传动机构的出力轴上；最后根据公式S＝(N1-N2)×L/(M×K)+S₀计算移动小车当前位置与所述起始端的距离。公式中的M为所述感应齿轮的齿的数目；K为出力轴与车轴之间的转速比。

参照图8，为本发明第五实施例所述移动小车出力轴部分正向示意图。如图8所示，包括第一感应开关101、第二感应开关102、感应齿轮201、出力轴300。

参照图9，为本发明第五实施例所述移动小车出力轴部分侧向示意图。

如图9所示，包括第一感应区101、第二感应区102、感应齿轮201、电动机出力轴301、减速机出力轴302。

所述第一感应区101或第二感应区102是用于安装第一感应开关和第二感应开关的区域。如果选择将感应齿轮201安装在电动机出力轴301处，则在第一感应区101处安装第一感应开关和第二感应开关；如果选择将感应齿轮201安装在减速机出力轴302处，则在第二感应区102处安装第一感应开关和第二感应开关。

结合图8和图9，电动机出力轴301转动，带动减速机出力轴302转动。减速机出力轴302通过链条或齿轮再带动车轴转动。电动机出力轴301、减速机出力轴302和车轴三者之间的转速有严格的比例关系。

适合安装感应齿轮201的位置有两处，分别是电动机出力轴301和减速机出力轴302。电动机出力轴301和减速机出力轴302统称为出力轴300。设出力轴300与车轴之间的转速比为K。设电动机出力轴301与减速机出力轴302的转速比为K₁，减速机出力轴302与车轴的转速比为K₂，则电动机出力轴301与车轴之间的转速比K＝K₁×K₂；减速机出力轴302与车轴的转速比K＝K₂。

因为电动机出力轴301和减速机出力轴302直径较小，不易设置感应块，所以合理的安装方式是在轴上套一个感应齿轮201，齿轮的齿可以是一个或多个，均匀布置，具体数量以感应开关能分辨为准，通常不宜超过6个。当感应齿轮201随出力轴300转动时，感应齿轮的每一个齿经过感应开关的感应范围时，都会触发对应的感应开关。换句话说，感应齿轮的作用与前述感应块的作用是相同的。

由于所述出力轴的转动与车轴的转动之间有严格的比例关系。容易理解的是，设所述出力轴与车轴之间的转速比为K，则出力轴转动K周，车轴相应转动一周。因此，只需将最后位置计算单元的计算公式修改为：

S＝(N1-N2)×L/(M×K)+S₀

根据上述公式即可计算移动小车当前位置与所述起始端的距离。

此外，本实施例中系统的检测精度取决于移动小车车轮的周长L与感应齿轮的齿的数目M及出力轴与车轴之间的转速比K的比值：L/(M×K)。通常情况下，K的取值范围大于1。因此，与上述实施例的精度取决于L/M相比，本实施例还进一步提高了系统的检测精度。

具体的，所述系统包括：设置在移动小车的传动机构出力轴上的感应齿轮，固定在移动小车上的第一感应开关、第二感应开关，和信号处理模块。

设运行轨道一端为起始端，移动小车从所述起始端向运行轨道另一端运行时车轮的转动方向为正向；当所述感应齿轮随所述出力轴正向转动依次经过所述第一感应开关与第二感应开关时、所述感应齿轮转过的角度α₀小于180°；

所述信号处理模块包括：计时单元、第一判断单元、第一计数单元、第二计数单元和位置计算单元；

所述计时单元用于接收到所述第一感应开关的动作信号时开始计时，接收到所述第二感应开关的动作信号时停止计时，得到实际运行时间段长度；

所述第一判断单元用于判断所述实际运行时间段长度是否小于第一预设时间段长度；所述第一预设时间段长度为：移动小车匀速运行时，所述出力轴转过的角度大于α₀、小于180°时所经历的时间；

所述第一计数单元用于当所述第一判断单元的判断结果为是时，计数数目加一；

所述第二计数单元用于当所述第一判断单元的判断结果为否时，计数数目加一；

所述位置计算单元用于根据公式S＝(N1-N2)×L/(M×K)+S₀计算移动小车当前位置与所述起始端的距离；

其中，S为移动小车当前位置与所述起始端的距离；N1为所述第一计数单元的计数数目；N2为所述第二计数单元的计数数目；L为移动小车的车轮周长；M为所述感应齿轮的数目；K为所述移动小车的传动机构出力轴与车轴之间的转速比；S₀为移动小车开始运动时与所述起始端的距离。

优选地，所述信号处理模块还包括：第二判断单元；所述第二判断单元用于当所述计时单元开始计时后，判断所述计时单元的计时长度是否大于第二预设时间段长度；如果是，确定移动小车处于停止状态，所述计时单元停止计时。

其中，所述第二预设时间段长度为：移动小车匀速运行时，所述出力轴转过的角度大于(720°-2α₀)时所经历的时间。

优选地，所述系统还可以包括多个所述感应齿轮，多个感应齿轮沿所述出力轴360度角均匀设置。

优选地，所述系统还包括：设置在移动小车运行轨道上的位置校准开关。

对应的，所述信号处理模块还包括位置校准单元，用于当接收到所述位置校准开关的开关动作信号时，将第一计数单元和第二计数单元的计数数目置为零。

此时，公式S＝(N1-N2)×L/(M×K)+S₀中，所述S₀等于所述位置校准开关与所述起始端的距离。

对应于上述移动小车位置检测系统，本发明还提供一种移动小车检测方法。在移动小车传动机构的出力轴上设置感应齿轮，在移动小车上固定第一感应开关、第二感应开关。

设运行轨道一端为起始端，移动小车从所述起始端向运行轨道另一端运行时车轮的转动方向为正向；当所述感应齿轮随所述出力轴正向转动依次经过所述第一感应开关与第二感应开关时、所述感应齿轮转过的角度α₀小于180°；

所述方法包括以下步骤：

接收到第一感应开关的动作信号时，计时器启动，开始计时，接收到第二感应开关的动作信号时，结束计时，得到实际运行时间段长度；

判断所述实际运行时间段长度是否小于第一预设时间段长度，如果是，第一计数数目加一；如果否，第二计数数目加一；其中，所述第一预设时间段长度为：移动小车匀速运行时，所述出力轴转过的角度大于α₀、小于180°时所经历的时间；

根据公式S＝(N1-N2)×L/(M×K)+S₀计算移动小车当前位置与所述起始端的距离；

其中，S为移动小车当前位置与所述起始端的距离；N1为第一计数数目；N2为第二计数数目；L为移动小车的车轮周长；M为所述感应齿轮的数目；K为所述移动小车的传动机构出力轴与车轴之间的转速比；S₀为移动小车开始运动时与所述起始端的距离。

优选地，在所述计时器启动，开始计时之后，所述接收到第二感应开关的动作信号时，结束计时之前，还包括：

判断所述计时器的计时长度是否大于第二预设时间段长度，如果是，确定移动小车处于停止状态，计时器停止计时；

其中，所述第二预设时间段长度为：移动小车匀速运行时，所述出力轴转过的角度大于(720°-2α₀)时所经历的时间。

优选地，所述感应齿轮的数目为多个时，沿车轴360度角均匀设置。

优选地，在移动小车的运行轨道上设置位置校准开关；

所述方法还包括：

当接收到所述位置校准开关的开关动作信号时，将第一计数数目和第二计数数目置为零，返回至所述接收到第一感应开关的动作信号时，计时器启动，开始计时；

公式S＝(N1-N2)×L/(M×K)+S₀中，所述S₀等于所述位置校准开关与起始端之间的距离。

由上所述，可以看出，本发明实施例通过设置感应块(或感应齿轮)、感应开关和信号处理模块，对移动小车车轮转动方向和次数进行检测，结合移动小车车轮的周长，计算得到在运行轨道上移动小车的当前位置与起始位置之间的距离；再结合移动小车的起始位置与运行轨道起始端的距离，最终计算得到移动小车的当前位置与运行轨道起始端的距离。该移动小车位置检测系统及方法的误差最大为一个移动小车车轮周长，因此该系统及方法能够对移动小车的位置进行精确检测，同时节省检测成本。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。

以上对本发明所提供的一种移动小车位置检测系统及方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种移动小车位置检测系统，其特征在于，所述系统包括：设置在移动小车车轴上的感应块，固定在移动小车设置有所述感应块的一侧的第一感应开关、第二感应开关，和信号处理模块；

设运行轨道一端为起始端，设定移动小车从所述起始端向运行轨道另一端运行时车轮的转动方向为正向；当所述感应块随车轴正向转动依次触发所述第一感应开关与第二感应开关时、所述感应块转过的角度α₀小于180°；

所述信号处理模块包括：计时单元、第一判断单元、第一计数单元、第二计数单元和位置计算单元；

所述计时单元用于接收到所述第一感应开关的动作信号时开始计时，接收到所述第二感应开关的动作信号时停止计时，得到实际运行时间段长度；

所述第一判断单元用于判断所述实际运行时间段长度是否小于第一预设时间段长度；所述第一预设时间段长度为：移动小车匀速运行时，车轴转过的角度大于α₀、小于180°时所经历的时间；

所述第一计数单元用于当所述第一判断单元的判断结果为是时，计数数目加一；

所述第二计数单元用于当所述第一判断单元的判断结果为否时，计数数目加一；

所述位置计算单元用于根据公式S＝(N1-N2)×L/M+S₀计算移动小车当前位置与所述起始端的距离；

其中，S为移动小车当前位置与所述起始端的距离；N1为所述第一计数单元的计数数目；N2为所述第二计数单元的计数数目；L为移动小车的车轮周长；M为所述感应块的数目；S₀为移动小车开始运动时与所述起始端的距离。

2.根据权利要求1所述的移动小车位置检测系统，其特征在于，所述信号处理模块还包括：第二判断单元；

所述第二判断单元用于当所述计时单元开始计时后，判断所述计时单元的计时长度是否大于第二预设时间段长度；如果是，确定移动小车处于停止状态，所述计时单元停止计时；

所述第二预设时间段长度为：移动小车匀速运行时，车轴转过的角度大于(720°-2α₀)时所经历的时间。

3.根据权利要求1或2所述的移动小车位置检测系统，其特征在于，所述感应块的数目M≥2时，M个感应块沿车轴360度角均匀设置。

4.根据权利要求1或2所述的移动小车位置检测系统，其特征在于，还包括：设置在移动小车运行轨道上的位置校准开关；

所述信号处理模块还包括位置校准单元，用于当接收到所述位置校准开关的开关动作信号时，将第一计数单元和第二计数单元的计数数目置为零；

公式S＝(N1-N2)×L/M+S₀中，所述S₀等于所述位置校准开关与所述起始端的距离。

5.一种移动小车位置检测方法，其特征在于，在移动小车车轴上设置感应块，在移动小车设置有所述感应块的一侧的固定第一感应开关、第二感应开关；

设运行轨道一端为起始端，设定移动小车从所述起始端向运行轨道另一端运行时车轮的转动方向为正向；当所述感应块随车轴正向转动依次经过所述第一感应开关与第二感应开关时、所述感应块转过的角度α₀小于180°；

所述方法包括以下步骤：

接收到第一感应开关的动作信号时，计时器启动，开始计时，接收到第二感应开关的动作信号时，结束计时，得到实际运行时间段长度；

判断所述实际运行时间段长度是否小于第一预设时间段长度，如果是，第一计数数目加一；如果否，第二计数数目加一；其中，所述第一预设时间段长度为：移动小车匀速运行时，车轴转过的角度大于α₀、小于180°时所经历的时间；

根据公式S＝(N1-N2)×L/M+S₀计算移动小车当前位置与所述起始端的距离；

其中，S为移动小车当前位置与所述起始端的距离；N1为第一计数数目；N2为第二计数数目；L为移动小车的车轮周长；M为所述感应块的数目；S₀为移动小车开始运动时与所述起始端的距离。

6.根据权利要求5所述的移动小车位置检测方法，其特征在于，在所述计时器启动，开始计时之后，所述接收到第二感应开关的动作信号时，结束计时之前，还包括：

判断所述计时器的计时长度是否大于第二预设时间段长度，如果是，确定移动小车处于停止状态，计时器停止计时；

其中，所述第二预设时间段长度为：移动小车匀速运行时，车轴转过的角度大于(720°-2α₀)时所经历的时间。

7.根据权利要求5或6所述的移动小车位置检测方法，其特征在于，所述感应块的数目M≥2时，M个感应块沿车轴360度角均匀设置。

8.根据权利要求5或6所述的移动小车位置检测方法，其特征在于，在移动小车的运行轨道上设置位置校准开关；

所述方法还包括：

当接收到所述位置校准开关的开关动作信号时，将第一计数数目和第二计数数目置为零，返回至所述接收到第一感应开关的动作信号时，计时器启动，开始计时；

公式S＝(N1-N2)×L/M+S₀中，所述S₀等于所述位置校准开关与所述起始始端之间的距离。

9.一种移动小车位置检测系统，其特征在于，所述系统包括：设置在移动小车的传动机构出力轴上的感应齿轮，固定在移动小车上的第一感应开关、第二感应开关，和信号处理模块；

设运行轨道一端为起始端，移动小车从所述起始端向运行轨道另一端运行时车轮的转动方向为正向；当所述感应齿轮随出力轴正向转动依次触发所述第一感应开关与第二感应开关时、所述感应块转过的角度α₀小于180°；

所述信号处理模块包括：计时单元、第一判断单元、第一计数单元、第二计数单元和位置计算单元；

所述计时单元用于接收到所述第一感应开关的动作信号时开始计时，接收到所述第二感应开关的动作信号时停止计时，得到实际运行时间段长度；

所述第一判断单元用于判断所述实际运行时间段长度是否小于第一预设时间段长度；所述第一预设时间段长度为：移动小车匀速运行时，所述出力轴转过的角度大于α₀、小于180°时所经历的时间；

所述第一计数单元用于当所述第一判断单元的判断结果为是时，计数数目加一；

所述第二计数单元用于当所述第一判断单元的判断结果为否时，计数数目加一；

所述位置计算单元用于根据公式S＝(N1-N2)×L/(M ×K)+S₀计算移动小车当前位置与所述起始端的距离；

其中，S为移动小车当前位置与所述起始端的距离；N1为所述第一计数单元的计数数目；N2为所述第二计数单元的计数数目；L为移动小车的车轮周长；M为所述感应块的数目；K为所述移动小车的传动机构出力轴与车轴之间的转速比；S₀为移动小车开始运动时与所述起始端的距离。

10.一种移动小车位置检测方法，其特征在于，在移动小车传动机构的出力轴上设置感应块，在移动小车上固定第一感应开关、第二感应开关；

设运行轨道一端为起始端，设定移动小车从所述起始端向运行轨道另一端运行时车轮的转动方向为正向；当所述感应块随所述出力轴正向转动依次经过所述第一感应开关与第二感应开关时、所述感应块转过的角度α₀小于180°；

所述方法包括以下步骤：

接收到第一感应开关的动作信号时，计时器启动，开始计时，接收到第二感应开关的动作信号时，结束计时，得到实际运行时间段长度；

判断所述实际运行时间段长度是否小于第一预设时间段长度，如果是，第一计数数目加一；如果否，第二计数数目加一；其中，所述第一预设时间段长度为：移动小车匀速运行时，所述出力轴转过的角度大于α₀、小于180°时所经历的时间；

根据公式S＝(N1-N2)×L/(M×K)+S₀计算移动小车当前位置与所述起始端的距离；

其中，S为移动小车当前位置与所述起始端的距离；N1为第一计数数目；N2为第二计数数目；L为移动小车的车轮周长；M为所述感应块的数目；K为所述移动小车的传动机构出力轴与车轴之间的转速比；S₀为移动小车开始运动时与所述起始端的距离。

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