CN105136302B - 一种基于色彩传感器的定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于色彩传感器的定位装置，包括待定位设备、机械连杆、色彩传感器、色标带，所述色彩传感器通过所述机械连杆与所述待定位设备连接；沿着所述待定位设备的运动轨迹安装所述色标带；所述色彩传感器与所述色标带的距离小于所述色彩传感器的测量距离的阈值范围；所述色标带使用不同颜色分别定义不同运动区域的范围。相比在整个行程中使用多个接近开关，本发明所述的定位装置仅使用一个色彩传感器，不仅降低了故障点的数量，同时降低了成本。避免了增量编码器常在设备掉电后丢失位置需要重新标定位置，而操作人员如果忘记此步骤则会使得许多依据位置产生的联锁条件失效，造成安全事故。

Description

一种基于色彩传感器的定位装置

技术领域

本发明涉及自动控制领域，尤其涉及一种基于色彩传感器的定位装置。

背景技术

在高速线材收集区集卷站，有较多设备需要定位，并使用了编码器、挡铁和较多的接近开关。

现有技术中，在选用编码器对设备进行定位时，增量编码器常在设备掉电后丢失位置需要重新标定位置，而操作人员如果忘记此步骤则会使得许多依据位置产生的联锁条件失效，造成安全事故。而绝对值编码器虽然可以在掉电情况下依然保存设备的位置信息，但是由于其相对增量编码器成本较高，通常不予选用。此外，在调试过程中由于位置不合适，需要反复调节接近开关和挡铁的位置，往往接近开关会在使用一段时间会出现松动，检测不到的情况。接近开关仅仅为一个点，只有到达该点才能出发相应的动作，因此，不方便作为位置判断的依据。编码器直接连接在电机轴上，震动和摩擦均会使其易损坏，同时，当连接松动时，读数会不准。在编码器故障时，对于设备的位置失去判断。接近开关仅是一个点，无法与编码器形成可靠的冗余对设备保护。另外，限位开关表面常常落灰，也会影响检测的效果。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种新的定位装置，基于色彩传感器的定位装置，避免了增量编码器常在设备掉电后丢失位置需要重新标定位置，而操作人员如果忘记此步骤则会使得许多依据位置产生的联锁条件失效，造成安全事故。相比在整个行程中使用多个接近开关，本发明所述的定位装置通过使用色彩传感器降低了故障点的数量。而且当待定位设备改变控制位置时，避免因为挪动接近开关而需要重新焊接支架以及挪位麻烦的问题。同时，本发明所述的色标带可以被方便的拆换，当待定位设备改变控制位置时，仅更换色标带即可，降低了定位成本。

本发明所述的基于色彩传感器的定位装置包括待定位设备、机械连杆、至少一个色彩传感器、色标带，平行于所述待定位设备的运动轨迹安装有所述色标带；所述色标带位于所述色彩传感器的可测量范围内，所述色标带使用不同颜色分别标识所述待定位设备的不同运动位置的区间；所述色彩传感器通过所述机械连杆与所述待定位设备连接。

上述方案中优选的是，所述色彩传感器与所述待定位设备同步运动，在运动过程中通过检测所述色标带上的不同颜色标识，确定所述待定位设备的位置。

上述方案中优选的是，所述色标带为纸质和/或薄钢板。

上述方案中优选的是，所述色标带表面覆盖盖板，所述盖板为透明玻璃板和/或塑料板。

上述方案中优选的是，所述机械连杆设有清灰装置，所述清灰装置的表面连接清洁装置，所述清洁装置与所述待定位设备同步运动，并且所述清洁装置在运动过程中与所述色标带表面的所述盖板接触。

上述方案中优选的是，所述清灰装置的宽度与所述色标带的宽度相同。

上述方案中优选的是，所述清洁装置的材料为不易燃材料。

上述方案中优选的是，所述清洁装置可拆卸。

上述方案中优选的是，所述色标带和所述色彩传感器封装在一个保护罩内。

上述方案中优选的是，所述保护罩设有使得所述机械连杆伸入其中的空隙。

本发明所述的定位装置通过色彩传感器和色标带进行判断设备的位置，对于不同的控制区域釆用不同的颜色进行标识。色彩传感器通过机械连杆与待定位设备连接，在设备运动过程中与设备一起运动，在运动轨迹中装有色标带，通过不同位置使用不同的颜色标记在色标带上，可以准确判断设备位置，并依据位置进行判断。

附图说明

图1为本发明第一优选实施例的托盘定位控制侧视图。

图2为本发明第一优选实施例的托盘定位控制俯视图。

图3为本发明第二优选实施例的芯轴逆时针控制图。

图4为本发明第二优选实施例的芯轴顺时针控制图。

图5为本发明第二优选实施例的芯轴时针控制图。

图6为本发明第三优选实施例的小车控制图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

本发明通过色彩传感器和色标带对待定位设备的位置进行判断，对于不同的控制区域采用不同的颜色进行标识，色彩传感器通过机械连杆与待定位设备连接，能够随着待定位设备一起运动。在运动轨迹中装有色标带，通过不同位置使用不同的颜色标记在色标带上，可以准确判断设备位置，并依据位置进行判断。对于定位精细程度要求不是特别高的，可取消编码器的使用。

在不使用编码器时，为了提高定位的精度和可靠性，可使用多个色彩传感器。通过不同传感器对色标带上颜色的感应相互校对，以提高设备定位的准确度。例如使用两个色彩传感器时，当两个色彩传感器同时都判断是同一个颜色，则认为待定位设备位于该区域，待定位设备根据实际情况运行；如果两个色彩传感器判断的颜色不一致，则认为其中一个色彩传感器损坏，或者色标带表面有污物。

或者设置一定的余量，即误差允许的范围，两个传感器可能有较小的偏差，只要反馈的模拟量值在误差范围内，则认为是同一种颜色。

使用多个色彩传感器，能够起到冗余保护的作用；同时，当一个色彩传感器发生故障时，也可使用另一个色彩传感器进行定位控制。

这里，我们以集卷站的托盘定位控制为例，托盘定位的精度要求不高，可以取消编码器和4个限位开关(现有技术一般采用4个)的使用。图1为本发明第一优选实施例的托盘定位控制侧视图。图2为本发明第一优选实施例的托盘定位控制俯视图。

图1中以托盘的运动轨迹为直线为例说明，所述色标带按照托盘定位控制的要求，用5种颜色定义不同的区域，分别为上升停止区、上升减速区、中间区、下降减速区、下降停止区。为提高可靠性，使用两个并行放置的色彩传感器S1和S2进行同时检测。

在待定位设备(比如本例中的托盘)运动时，色彩传感器通过连杆的连接与待定位设备一起运动，色彩传感器在与待定位设备一起运动的过程中，实时检测色标带的颜色，由于色标带不同的颜色表示不同的位置，从而根据检测到的颜色即可确定待定位设备的位置，实现对待定位设备的定位。

进一步的，使用两个色彩传感器，通过不同传感器对色标带上颜色的感应相互校对，以提高设备定位的准确度。比如，两个色彩传感器S1、S2并行放置，在待定位设备运动过程中，同时检测色标带上的颜色，如果S1和S2检测的颜色不同，说明对待定位设备的定位出现了问题，需要及时进行修正。

由于色标带是使用不同的颜色来区分不同的位置区间的，所以要保证色标带上的颜色的区分度，避免色标带因灰尘覆盖而无法区分色标带上不同的颜色。实际使用中，色标带上选用的颜色不宜相近，建议选择区分度较大的几种颜色。

优选的，为保证色标带的易识别，色标带可以选择与地面垂直放置，所述色标带垂直放置为了防止落灰，让灰尘依靠重力自己下落。所述色标带表面还可以罩有玻璃罩以防止落灰；并且在后继清理时，可以仅需清理所述防尘玻璃罩，避免所述色标带不宜清洗的问题。进一步的，在整个设备的外侧还罩有防护罩以防止落灰，在防护罩上仅留有缝隙供所述色彩传感器从侧面伸入，所述整个连杆在与地面垂直的方向运动，所述防护罩仅在沿着所述待定位设备的运动轨迹上留有一道缝隙，使得所述连杆伸入并随着所述待定位设备同步运动。

同时，在色彩传感器上装有连杆连接清灰装置。清灰装置随着设备一起运动。清灰装置与色标带具有相同的宽度，以便于清灰装置与设备一起运动时可以清扫整个色标带盖板上的灰尘，在清灰装置的表面连接有海绵或干净的布作为清洁装置，并且清洁装置随着清灰装置的运动可以一起接触到色标带表面的盖板。所述清洁装置(比如海绵或干净的布)最好是不易燃材料制成的，而且在实际应用中可以根据表面洁净程度定期更换。

所述色标带和所述色彩传感器封装在一个保护罩内。所述保护罩设有使得所述机械连杆伸入其中的空隙。优选的，因为在集卷区盘卷落下时会有大量铁屑飘落，所述保护罩除了在保护罩的侧面留出空隙，为了所述机械连杆连接色彩传感器，其他部分均为封闭状态。

如果需要进一步提高待定位设备(本例中为托盘)位置的判断精度和控制要求，可以进一步细化和增加位置区并添加对应的颜色以区分不同的位置区。

同理，本发明实施例提供的技术方案还可以用于圆周运动在芯轴和小车的控制上。但芯轴和小车对于定位的精度要求较高，优选的，可以保留编码器的使用，另外使用一个色彩传感器替代所有的限位开关，所述色彩传感器和编码器一起作为冗余保护。

图3为本发明第二优选实施例的芯轴逆时针控制图。图3中的运动轨迹为圆周，所述色标带按照控制要求，用3种颜色定义不同的区域，分别为逆时针方向停止区，逆时针方向减速区，逆时针方向加速区。

图4为本发明第二优选实施例的芯轴顺时针控制图。图4中的运动轨迹为圆周，所述色标带按照控制要求，用3种颜色定义不同的区域，分别为顺时针方向停止区，顺时针方向减速区，顺时针方向加速区。

实际使用中，通常将上述图3和图4中的两个方向控制合二为一，参考图5的为本发明第二优选实施例的芯轴时针控制图。

图6为本发明第三优选实施例的小车控制图。图6的运动轨迹为直线，所述色标带按照控制要求，用6种颜色定义不同的区域，分别为芯轴停止区，芯轴减速区，停止区，钩子减速区，钩子停止区。

对于图3-图6对应的实施例，其对待定位设备的定位原理与上述对图1-图2的说明类似，这里不再赘述。

此外对于小车移动臂的控制，第二个色标带和传感器在节省成本的情况下，也可以取消。由于钢卷的长度基本差不多，差异不会太大，只要测量的长度在正常范围内，即认为测量正确。如果差异太大，则需要人工确认，检查是否存在故障。

另外，此方法也解决了钢卷加紧的问题。以往方法是通过延时，给一个最大的时间，时间到即认为钢卷已加紧，但此方法往往会使得整个自动控制流程延缓5秒左右。还有一种方法是通过测量压力，认为压力达到一定值即认为加紧，但是往往此压力是阀的压力，而且模拟量的压力值常常存在波动，并且在实际运动过程中，由于摩擦力等产生的压力也使得该模拟量的压力值产生持续的跳变，不能精确的反映移动臂是否已完全加紧。而此方法，在计数值不再加延时500ms(此时间同时还要根据移动臂的移动速度和色标带的基准方格长度来决定)后即认为钢卷加紧。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种基于色彩传感器的定位装置，其特征在于，所述定位装置包括待定位设备、机械连杆、至少一个色彩传感器、色标带，

平行于所述待定位设备的运动轨迹安装有所述色标带；

所述色标带位于所述色彩传感器的可测量范围内，所述色标带使用不同颜色分别标识所述待定位设备的不同运动位置的区间；

所述色彩传感器通过所述机械连杆与所述待定位设备连接；

所述色标带和所述色彩传感器封装在一个保护罩内，所述保护罩设有使得所述机械连杆伸入其中的空隙，该空隙设置于保护罩的侧面；

所述色标带表面覆盖盖板，所述盖板为透明玻璃板和/或塑料板；

所述机械连杆设有清灰装置，所述清灰装置的表面连接清洁装置，所述清洁装置与所述待定位设备同步运动，并且所述清洁装置在运动过程中与所述色标带表面的所述盖板接触；

所述色彩传感器与所述待定位设备同步运动，在运动过程中通过检测所述色标带上的不同颜色标识，确定所述待定位设备的位置。

2.如权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述色标带为纸质和/或薄钢板。

3.如权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述清灰装置的宽度与所述色标带的宽度相同。

4.如权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述清洁装置的材料为不易燃材料。

5.如权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述清洁装置可拆卸。