CN103116355A - 运动物体编码解码、轨道小车定位装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种运动物体编码解码、轨道小车定位装置与方法，该运动物体编码解码装置包括用于设置在一个物体上的编码盘和用于设置在另一个与之相对运动物体上的两个用于发出脉冲信号的行程开关，所述编码盘上沿相对运动方向并列排列设置一列编码位与一列读码位，各编码位与各读码位一一对应并列设置，各编码位按照编码方式在相应编码位上设置有编码感应块，各读码位上均设置有读码感应块，所述两个行程开关与所述编码盘的编码位、读码位对应并列设置，其中一个行程开关用于检测编码感应块，另一个用于检测读码感应块，将其应用在轨道小车定位领域，定位更加精确，解决了现有针对运动物体的定位装置的定位精度低、结构复杂和成本高的问题。

Description

运动物体编码解码、轨道小车定位装置与方法

技术领域

本发明涉及一种运动物体编码解码、轨道小车定位装置与方法。

背景技术

随着科技发展的日新月异，制造业已迈入一个崭新的发展阶段。连续快速的生产节奏不但对生产设备的要求有了提高，同时也对备料、供料速度有了更高的要求。轨道小车主要用于长距离定轨道往复运输作业的工业环境，能够为运输区间实现多项操作提供平台，可以实现系统的集成性。轨道小车一般由水平轨道、底盘、驱动系统、复合作业机构、电气控制组成。轨道小车只有准确停止在作业所需要的预定位置，才能使得各个作业环节有效完成，因此，轨道小车的精确定位是全自动化作业的前提和基础。

    目前用于轨道小车定位的方法多为以下3种：

1.采用行程开关来限位小车开、停，当轨道小车经过定位点时，由行程开关连锁控制轨道小车行进电机的接触器断开。这种方法中各定位点处的行程开关都需要连接电缆，系统复杂性高，难于维护，且定位精度较低。

2.采用红外编码标尺检测技术，沿着小车轨道附近连续安装多个具有地址编码的固定标尺,与安装在小车上的活动标尺红外通信来实现定位。这种方法因其发射接收窗口易污染、固定标尺属于有源器件，电路复杂、总体成本高等缺点，无法应用于户外作业的轨道小车。

3.采用激光测距方法，激光测距法需要在轨道小车上安装放射棱镜，在导轨两端安装全站仪，通过精确测量距离，达到轨道小车任意位置定位的目的。这种方法投资成本大，且激光信号容易被阻挡或干扰。

发明内容

本发明的目的是提供一种运动物体编码解码、轨道小车定位装置与方法，用以解决现有定位装置的定位精度低、结构复杂和成本高的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种运动物体编码解码装置，包括用于设置在一个物体上的编码盘和用于设置在另一个与之相对运动物体上的两个用于发出脉冲信号的行程开关，所述编码盘上沿相对运动方向并列排列设置一列编码位与一列读码位，各编码位与各读码位一一对应并列设置，各编码位按照编码方式在相应编码位上设置有编码感应块，各读码位上均设置有读码感应块，所述两个行程开关与所述编码盘的编码位、读码位对应并列设置，其中一个行程开关用于检测编码感应块，另一个用于检测读码感应块。

所述行程开关为接近开关，所述编码感应块和读码感应块为金属块；或者，所述行程开关为机械压触式行程开关，所述编码感应块和读码感应块为与行程开关配合使用的压触块。

本发明还提供一种运动物体编码解码方法，步骤如下：

（1）按照设定的编码，在编码盘上相应的编码位上安装编码感应块以进行编码；

（2）当行程开关到达编码盘时，两个行程开关检测到编码感应块和读码感应块后，分别发出脉冲信号；若两个行程开关同时发出脉冲信号，则该编码位为“1”，若用于检测读码感应块的行程开关发出脉冲信号，而用于检测编码金属块的行程开关没有动作，则该编码位为“0”，从而进行解码。 

本发明还提供一种轨道小车定位装置，包括用于设置在轨道小车需要停车的各个作业站点的编码盘和设置于轨道小车的底板上的两个用于发出脉冲信号的行程开关，所述编码盘上沿相对运动方向并列排列设置一列编码位与一列读码位，各编码位与各读码位一一对应并列设置，各编码位按照编码方式在相应编码位上设置有编码感应块，各读码位上均设置有读码感应块，所述两个行程开关与所述编码盘的编码位、读码位对应并列设置，其中一个行程开关用于检测编码感应块，另一个用于检测读码感应块。

所述行程开关为接近开关，所述编码感应块和读码感应块为金属块；或者，所述行程开关为机械压触式行程开关，所述编码感应块和读码感应块为与行程开关配合使用的压触块。

轨道小车底部浮动连接一个船型板，船型板底部安装所述行程开关，所述编码盘为槽型结构，编码块、读码块安装在槽底，槽壁与所述船型板紧密接触配合。

该编码解码装置还设有一个定位盘，所述编码盘设于轨道小车需要停车的各作业站点之前，定位盘设于轨道小车各个需要停车的作业站点，且该定位盘上设有一个定位感应块。

本发明还提供一种轨道小车定位方法，包括如下步骤：

（1）按照设定的编码，在编码盘上相应的编码位设置编码感应块，以进行编码确定编码盘所对应的作业站点，并设定轨道小车需要停车的作业站点； 

（2）当轨道小车行驶到一个编码盘时，两个行程开关检测到读码感应块和编码感应块后，分别发出脉冲信号，若两个行程开关同时发出脉冲信号，则该编码位为“1”，若用于检测读码感应块的行程开关发出脉冲信号，而用于检测编码金属块的行程开关没有动作，则该编码位为“0”，从而确定该编码盘的编码，以进行解码定位。

本发明达到的有益效果：（1）本发明采用两个行程开关来检测编码盘上设置的编码感应块和读码感应块，并发送脉冲信号，从而根据脉冲信号判断该编码盘的编码，不需要行程开关来直接控制轨道小车，而且通过行程开关检测编码盘上的感应块，与激光测距法定位相比，不会受到任何的遮挡，同时与红外编码标尺检测技术相比，不会因为污染而影响定位精度，本发明的装置结构简单，成本较低，而且本发明的方法用于定位作业时，定位更加精确；

（2）本发明的编码解码装置在应用到轨道小车的定位时，在轨道小车的底板上设有浮动吊销，使得轨道小车的船型底板能与编码盘的槽型轨道紧密接触，从而可以确保接近开关能够检测到编码金属快和读码金属块的信息；

（3）将轨道小车的底板设置为船型，使得轨道小车更容易滑上编码盘的两槽壁；

（4）在用于轨道小车的定位时，将编码盘的槽壁设置为槽型，当轨道小车底板在编码盘上滑行时，便于轨道小车底板与编码盘的紧密接触。

附图说明

图1是本发明应用于在轨道小车定位装置的立体结构图；

图2是本发明应用于轨道小车定位装置的侧视图；

图3是本发明接近开关在轨道小车定位装置上的安装位置图；

图4是本发明应用于轨道小车定位装置的俯视图；

图5是本发明应用于轨道小车定位装置的仰视图；

图6是本发明轨道小车定位装置实施例二中定位盘的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

本发明能够用于相对运动物体的信息编码与解码，具体涉及相关装置与方法。

本发明的编码解码装置包括用于设置在一个物体上的编码盘和用于设置在另一个与之相对运动物体上的两个用于发出脉冲信号的行程开关，编码盘上沿相对运动方向并列排列设置一列编码位与一列读码位，各编码位与各读码位一一对应并列设置，各编码位按照编码方式在相应编码位上设置有编码感应块，各读码位上均设置有读码感应块，两个行程开关与所述编码盘的编码位、读码位对应并列设置，其中一个行程开关用于检测编码感应块，另一个用于检测读码感应块。

该运动编码解码装置的编码解码方法为：两个物体在相对运动的过程中，当两个行程开关检测到相应的读码金属块和编码金属块后，会发出脉冲信号，若相应的编码位上没有编码金属块，则行程开关不动作，这样，当两个行程开关都发出脉冲信号时，则代表相应的编码位为‘1’，当只有一个行程开关发出脉冲信号时，则代表该编码位为“0”，这样就根据两个行程开关发出的脉冲信号判断出该编码盘的编码，从而根据需要控制物体进行相应的工作。

具体步骤如下：

（1）按照设定的编码方式，对编码盘上相应的编码位设置编码感应块，根据实际需要进行编码；

（2）当两个相对运动物体接近到设定距离时，两个行程开关检测到编码感应块和读码感应块后，分别发出脉冲信号。

（3）根据两个行程开关发出的脉冲信号确定编码盘的编码。两个行程开关只有在检测到有金属块时才会发出脉冲信号，若两个行程开关走到相应的编码位和读码位，并同时发出脉冲信号，则说明该编码位上设有编码金属块，该编码位为“1”；若用于检测读码感应块的行程开关发出脉冲信号，而用于检测编码金属块的行程开关没有动作，则说明该编码位上没有编码金属块，该编码位为“0”，读码金属块可以用于确定到底是哪个编码位上发出的脉冲信号，当每个编码位都识别完后，就可确定其编码。

本发明能够应用于轨道小车精确定位，运动物体指小车与轨道，具体实施方式为：

实施例一：

如图1，1为一组编码位，2为一组读码位，3为编码盘，4为轨道小车的船型底板，5为浮动吊销，6为安装支架。

本实施例中，编码盘设置于轨道小车行驶的两轨道之间的地面上，且位于轨道小车需要停车的作业站点的位置，本实施例中，编码盘为一个槽型结构，读码位与编码位并列设置于编码盘的底板上，且读码位与编码盘的编码位一一对应设置，在编码位上根据编码方式，在需要的编码位上设置编码感应块，每个读码位上都设置有读码感应块，本实施例中，读码感应块和编码感应块都为金属块，其中，编码金属块用于对轨道小车的各个作业站点进行编码，读码金属块是为了准确识别作业站点的编码，用于读取编码金属块的编码，该读码金属块的数量由作业站点的数量决定。

本实施例中，设轨道小车的作业站点为16个，编码盘采用二进制编码，因此需要设置5个编码位，各作业站点编码盘上设置的编码金属块如表1所示，其中“■”代表编码盘的该编码位上设有编码金属块，代表二进制的“1”，其余位置没有编码金属块，代表二进制的“0”。例如，站点1，在第一位设置编码金属块，其余位置不设，则该站点的二进制编码为：00001，同样的，站点3的二进制编码为：00011，站点7的二进制编码为：00111，其余站点的二进制编码相同。

 

槽型编码盘的槽壁上设置有凹槽轨道，便于轨道小车底板与编码盘进行滑行配合；安装支架固定连接于轨道小车的底部，由轨道小车带动船型底板一起前进；轨道小车的船型底板两端的弧形翘起用于保证其顺利的滑上槽型编码盘的槽壁；如图2，4个浮动吊销固定连接于轨道小车底板与安装支架之间，用于吊起轨道小车底板，浮动吊销上套有弹簧，安装支架上开有四个孔，孔的直径略大于或等于浮动吊销的直径，当船型板刚接触编码盘的槽壁时，船型板和浮动吊销一起向上移动，克服弹簧的压力，浮动吊销沿安装支架的四个孔向上移动，保证船型板与地面上编码盘的紧密接触，从而确保传感器与编码块之间的距离小于等于接近开关量程；如图3，7、8为两个分别用于检测读码金属块和编码金属块的接近开关，两个接近开关固定安装于轨道小车的底板上，当轨道小车行进到编码盘所在的位置时，可以通过固定于轨道小车底板的底部的接近开关对编码金属块和读码金属块进行检测，其中，两个接近开关分别用于检测读码金属块和用于检测编码金属块，且两个接近开关分别用于连接PLC的输入端口，用于发送脉冲给PLC。 

当轨道小车行驶到编码盘的位置时，两个接近开关检测到相应的读码金属块和编码金块后，便发送脉冲信号给PLC，当编码位上没有设置编码金属快时，接近开关检测不到编码金属块，不会动作，在该编码位上PLC只接收到读码金属块发送的脉冲信号，说明该编码位为“0”，如果在该编码位PLC同时接收到接近开关7和接近开关8发送的脉冲信号，则代表该编码位为“1”，当所有的编码位都检测完之后，PLC根据接收到的脉冲信号，就可以判断出该编码盘的编码信息，并确定其编码，从而控制轨道小车立即停车作业或者继续前行。

该轨道小车定位方法的具体步骤如下：

步骤1，对每个需要定位的作业站点进行编号，采用编码盘中的编码金属块对轨道小车的每个作业站点的编号进行编码，本实施例编码盘上的编码金属块采用二进制编码，由于本实施例有16个作业站点，因此编码金属块对作业站点1的编码为：00001，作业站点2的编码为00010，作业站点3的编码为：00011，... ... 作业站点16的编码为：10000，在编码盘上表示“1”的编码位设置编码金属块，在表示“0”的编码位不设编码金属块，详见表1。

在编码盘上与采用编码金属块进行编码的5个编码位并列设置有5个读码金属块，各个读码金属块与编码位一一对应设置，用于读取编码盘上编码金属块的编码。

步骤2，轨道小车工作时，操作人员在控制室电控柜面板上设定轨道小车预停车位置，并按下发车键发出控制指令，控制信号经过PLC处理后，通过PLC通讯口传入控制室无线通讯模块，信号经由无线网络传入轨道小车上的无线通讯模块，继而送入轨道小车控制柜的PLC中，PLC发出启动指令，轨道小车启动。

步骤3，轨道小车启动后，接近开关自动寻找与设定停车的作业站点相同的二进制编码盘，本实施例中，当轨道小车行驶到一个编码盘时，两个接近开关分别开始检测读码金属块和编码金属块，当用于检测读码金属块的接近开关与一个读码金属块间的距离小于等于该接近开关的开关量程时，就会发送一个脉冲给PLC，当PLC检测到该接近开关发送的脉冲时，说明该读码金属块对应一个编码位；与此同时，PLC读取用于检测编码金属块的接近开关的状态，如果PLC检测到该接近开关发送的脉冲信号，则该编码位设有读码金属块，该编码位为1，如果PLC没有检测到该接近开关发送的脉冲信号，则该编码位没有设置编码金属块，该编码位为0，从而确定该编码盘的编码。

步骤4，PLC根据步骤3中确定的编码判断轨道小车是否到达设定的停车作业站点，如果轨道小车到达了设定的停车作业站点，则由PLC控制其停车作业，完成一次定位操作。如果经过判断，轨道小车没有到达设定的停车作业站点，则维持原速行驶，直到行进到下一个编码盘，重新回到步骤3进行判断，直到到达需要停车的作业站点时，控制其停车作业，完成定位。

实施例二：

本实施例中，编码盘设置于轨道小车停车作业站点之前的位置，并且在实施例一的基础上还设置了一个定位盘，该定位盘也设置于轨道小车行驶的两轨道之间的地面上，该定位盘安装于轨道小车的准确停车位置，用于对轨道小车进行定位，如图6,9为定位金属块，该定位金属块设于该定位盘的底板上，对应轨道小车的准确停车位置。

当轨道小车行驶到编码盘时，在确定了该编码盘的编码后，如果是其要停车作业的站点，则轨道小车减速行驶，当走到定位盘，检测到定位金属块发送的脉冲信号后，立即控制轨道小车停车作业。

在其他实施例中，读码金属块的数量和编码盘上编码位的数量，可以根据不同的编码方式和作业站点的数量进行调整，而且根据实际工作需要，可以调整编码盘的安装位置。

作为其他实施方式，接近开关可以为机械压触式行程开关，利用该机械压触式行程开关也很容易实现该发明的方案，比如将压触块设置为可以在编码盘上伸缩的结构。

本实施例轨道小车定位方法为：

实施例二的方法在实施例一方法的步骤4增加一个减速的过程，当判断出编码盘的编码正是轨道小车需要停车的作业站点，则由PLC控制其减速行驶，当到达定位盘时，才控制其停车作业，完成一次远程定位操作。

本发明的方法还可以应用到生产线上，可以将编码盘安装在小车上，行程开关安装在生产线上，可以用于识别小车的编号。

Claims (8)

1.一种运动物体编码解码装置，其特征在于，包括用于设置在一个物体上的编码盘和用于设置在另一个与之相对运动物体上的两个用于发出脉冲信号的行程开关，所述编码盘上沿相对运动方向并列排列设置一列编码位与一列读码位，各编码位与各读码位一一对应并列设置，各编码位按照编码方式在相应编码位上设置有编码感应块，各读码位上均设置有读码感应块，所述两个行程开关与所述编码盘的编码位、读码位对应并列设置，其中一个行程开关用于检测编码感应块，另一个用于检测读码感应块。

2.根据权利要求1所述的运动物体编码解码装置，其特征在于，所述行程开关为接近开关，所述编码感应块和读码感应块为金属块；或者，所述行程开关为机械压触式行程开关，所述编码感应块和读码感应块为与行程开关配合使用的压触块。

3.一种如权利要求1所述装置的编码解码方法，其特征在于，步骤如下：

（1）按照设定的编码，在编码盘上相应的编码位上安装编码感应块以进行编码；

（2）当行程开关到达编码盘时，两个行程开关检测到编码感应块和读码感应块后，分别发出脉冲信号；若两个行程开关同时发出脉冲信号，则该编码位为“1”，若用于检测读码感应块的行程开关发出脉冲信号，而用于检测编码金属块的行程开关没有动作，则该编码位为“0”，从而进行解码。

4.一种轨道小车定位装置，其特征在于，包括用于设置在轨道小车需要停车的各个作业站点的编码盘和设置于轨道小车的底板上的两个用于发出脉冲信号的行程开关，所述编码盘上沿相对运动方向并列排列设置一列编码位与一列读码位，各编码位与各读码位一一对应并列设置，各编码位按照编码方式在相应编码位上设置有编码感应块，各读码位上均设置有读码感应块，所述两个行程开关与所述编码盘的编码位、读码位对应并列设置，其中一个行程开关用于检测编码感应块，另一个用于检测读码感应块。

5.根据权利要求4所述的轨道小车定位装置，其特征在于，所述行程开关为接近开关，所述编码感应块和读码感应块为金属块；或者，所述行程开关为机械压触式行程开关，所述编码感应块和读码感应块为与行程开关配合使用的压触块。

6.根据权利要求4所述的轨道小车定位装置，其特征在于，轨道小车底部浮动连接一个船型板，船型板底部安装所述行程开关，所述编码盘为槽型结构，编码块、读码块安装在槽底，槽壁与所述船型板紧密接触配合。

7.根据权利要求4所述的轨道小车定位装置，其特征在于，该编码解码装置还设有一个定位盘，所述编码盘设于轨道小车需要停车的各作业站点之前，定位盘设于轨道小车各个需要停车的作业站点，且该定位盘上设有一个定位感应块。

8.一种轨道小车定位方法，其特征在于，步骤如下：

（1）按照设定的编码，在编码盘上相应的编码位设置编码感应块，以进行编码确定编码盘所对应的作业站点，并设定轨道小车需要停车的作业站点； 

（2）当轨道小车行驶到一个编码盘时，两个行程开关检测到读码感应块和编码感应块后，分别发出脉冲信号，若两个行程开关同时发出脉冲信号，则该编码位为“1”，若用于检测读码感应块的行程开关发出脉冲信号，而用于检测编码金属块的行程开关没有动作，则该编码位为“0”，从而确定该编码盘的编码，以进行解码定位。

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