CN105152024B - 一种基于格雷码技术的天车定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于格雷码技术的天车定位系统，行走大车的行走路径上设有大车行走轨道，大车行走轨道设有与大车位置感知模块无线连接的大车格雷母线；行走小车的行走路径上设有小车行走轨道，小车行走轨道设有与小车位置感知模块无线连接的小车格雷母线；地址解码器通过分别接收大车地址编码器和小车地址编码器的地址编码信息，并对地址编码信息进行地址解码获取天车的运行位置。采用格雷码位置检测技术，结合无线网络数传设备完成数据的采集和信息传递功能，确定天车的位置信息，实现包括库房入出库、作业调度、盘库、倒垛等所有的应用天车地方的位置检测，为企业的天车使用提供可靠的位置信息。

Description

一种基于格雷码技术的天车定位系统

技术领域

本发明涉及天车定位领域，尤其涉及一种基于格雷码技术的天车定位系统。

背景技术

目前，大部分企业仍然沿用第一代库房管理模式，天车和地面上均有人操作，依靠人工经验和对讲机确定天车行驶位置，人工调度天车作业，缺乏有效的定位设备和作业指导手段，自动化水平低，造成信息与实物脱节，天车的运行和作业状态跟踪不及时、不准确，易出现产品堆放混乱、库存信息错误，盘库困难、发错货等现象，造成物流效率低，运营成本高，影响企业的生产、物流和销售管理。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明的目的在于，提供一种基于格雷码技术的天车定位系统，实现天车高效安全作业和远程监控，通过作业命令和作业实绩的实时同步传输，大幅提高天车管理效率和准确性，达到物流与信息流的统。

为达此目的，本发明包括：天车和上位机；

天车包括：行走大车和设置在行走大车上，沿着所述行走大车行走路径的垂直方向行走的行走小车；所述行走大车上设有大车地址编码器和与所述大车地址编码器电连接的大车位置感知模块；所述行走小车上设有小车地址编码器和与所述小车地址编码器电连接的小车位置感知模块；

所述行走大车的行走路径上设有大车行走轨道，所述大车行走轨道设有与所述大车位置感知模块无线连接的大车格雷母线；所述行走小车的行走路径上设有小车行走轨道，小车行走轨道设有与所述小车位置感知模块无线连接的小车格雷母线；

所述上位机设有地址解码器，所述地址解码器分别与所述大车地址编码器和所述小车地址编码器通信连接，所述地址解码器用于通过分别接收所述大车地址编码器和所述小车地址编码器的地址编码信息，并对地址编码信息进行地址解码获取天车的运行位置。

优选地，所述地址编码器包括电源电路、FPGA电路、滤波电路、功放电路和变压器；

所述FPGA电路在所述上位机的控制下，产生一个周期性的跳频地址信号，经过所述滤波电路滤波后送入所述功放电路和所述变压器进行功率、电压放大输出至所述大车位置感知模块和所述小车位置感知模块，使所述大车位置感知模块和所述小车位置感知模块获取所述地址编码器发出的地址信息。

优选地，所述地址解码器包括、解码FPGA电路、地址卡电路和微控制器；

所述前置放大电路用于将接收的地址信号进行放大；

所述FPGA电路用于将放大后的地址信号解析出段地址值；

所述地址卡电路用于将放大后的地址信号解析出段内地址；

所述微控制器用于将解析出段地址值和解析出段内地址，获取天车的位置信息。

优选地，所述大车格雷母线采用大车刻度标尺；

所述小车格雷母线采用小车刻度标尺；

所述大车位置感知模块采用大车游尺指针，所述大车游尺指针在所述大车刻度标尺上部，与所述大车刻度标尺平行移动；

所述小车位置感知模块采用小车游尺指针，所述小车游尺指针在所述小车刻度标尺上部，与所述小车刻度标尺平行移动；

所述大车刻度标尺沿着所述大车行走轨道设置；

所述小车刻度标尺沿着所述小车行走轨道设置；

所述大车游尺指针与所述大车刻度标尺之间以及所述小车游尺指针与所述小车刻度标尺之间分别设有间距。

优选地，所述大车游尺指针与所述大车刻度标尺之间以及所述小车游尺指针与所述小车刻度标尺之间的间距范围分别为50—150mm。

优选地，所述大车游尺指针和所述小车游尺指针分别通过开关电源与交流电器柜电连接；

所述大车刻度标尺和所述小车刻度标尺分别通过电缆与交流电源电连接；

大车地址编码器包括：大车刻度生成仪和大车网关；所述大车刻度生成仪用于根据所述大车游尺指针在所述大车刻度标尺上指示的位置，生成大车地址编码信息，通过所述大车网关传输至地址解码器；

所述小车地址编码器包括：小车刻度生成仪和小车网关；所述小车刻度生成仪用于根据所述小车游尺指针在所述小车刻度标尺上指示的位置，生成小车地址编码信息，通过所述小车网关传输至地址解码器。

优选地，地址解码器包括：刻度分析仪和上位机网关；

所述刻度分析仪用于通过所述上位机网关接收大车刻度生成仪发出的大车地址编码信息以及接收小车刻度生成仪发出的小车地址编码信息，并将大车地址编码信息和小车地址编码信息生成天车位置信息。

优选地，还包括：刻度标尺格雷码设置模块；

所述刻度标尺格雷码设置模块用于分别设置所述大车刻度标尺和所述小车刻度标尺上的格雷码。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

采用格雷码位置检测技术，结合无线网络数传设备完成数据的采集和信息传递功能，确定天车的位置信息，实现包括库房入出库、作业调度、盘库、倒垛等所有的应用天车地方的位置检测，为企业的天车使用提供可靠的位置信息。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为基于格雷码技术的天车定位系统的整体示意图；

图2为基于格雷码技术的天车定位系统实施例的示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，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它实施例，都属于本专利保护的范围。

本实施例提供一种基于格雷码技术的天车定位系统，请参阅图1所示，包括：天车和上位机；

天车包括：行走大车和设置在行走大车上，沿着行走大车行走路径的垂直方向行走的行走小车；行走大车上设有大车地址编码器1和与大车地址编码器1电连接的大车位置感知模块2；行走小车上设有小车地址编码器4和与小车地址编码器4电连接的小车位置感知模块5；

行走大车的行走路径上设有大车行走轨道，大车行走轨道设有与大车位置感知模块2无线连接的大车格雷母线3；行走小车的行走路径上设有小车行走轨道，小车行走轨道设有与小车位置感知模块5无线连接的小车格雷母线6；

上位机设有地址解码器7，地址解码器7分别与大车地址编码器1和小车地址编码器4通信连接，地址解码器7用于通过分别接收大车地址编码器1和小车地址编码器4的地址编码信息，并对地址编码信息进行地址解码获取天车的运行位置。

利用格雷码技术实现对天车三维位置的连续自动检测，实时高精度定位，无累积误差，结合无线数传网络系统、车载终端系统、自动化系统、地面控制系统实现天车的可视化高效安全作业和远程监控，全方位跟踪管理天车工作状态，在线跟踪记录库房中的物流状态，实现对天车的自动调度、库房管理和天车工作信息的实时汇总。通过作业命令和作业实绩的实时同步传输，大幅提高天车作业效率和准确性，达到物流与信息流的统一。

在天车精确定位跟踪的基础上，构建库房自动化管理环境，实现天车有人、地面无人的第二代库房管理模式，对产品的入出库、吊运作业等进行全程跟踪，优化垛位堆放，提升仓储物流效率，降低资金占用。通过与MES系统的无缝衔接，实现企业生产与库房管理信息的实时交互和数据共享，提高生产效率和信息化水平，

采用格雷码位置检测技术结合无线网络数传设备完成硬件数据的采集和信息传递功能，并以此为基础开发天车定位跟踪系统、车载终端和地面控制管理信息系统，实现包括库房入出库、作业调度、盘库、倒垛等所有的库房管理功能，为企业的生产和库房管理提供可靠的物流保障。主要模块功能包括天车定位管理、天车作业调度、天车跟踪、物流跟踪、天车安全连锁、天车规避提醒、作业任务指导、作业信息查询、作业统计与报表、通讯接口等。

本实施例中，地址编码器包括电源电路、FPGA电路（Field－Programmable GateArray，即现场可编程门阵列电路）、滤波电路、功放电路和变压器；FPGA电路在上位机的控制下，产生一个周期性的跳频地址信号，经过滤波电路滤波后送入功放电路和变压器进行功率、电压放大输出至大车位置感知模块和小车位置感知模块，使大车位置感知模块和小车位置感知模块获取地址编码器发出的地址信息。

地址解码器包括、解码FPGA电路、地址卡电路和微控制器；

前置放大电路用于将接收的地址信号进行放大；FPGA电路用于将放大后的地址信号解析出段地址值；地址卡电路用于将放大后的地址信号解析出段内地址；微控制器用于将解析出段地址值和解析出段内地址，获取天车的位置信息。

本实施例中，大车格雷母线采用大车刻度标尺；小车格雷母线采用小车刻度标尺；大车位置感知模块采用大车游尺指针，大车游尺指针在大车刻度标尺上部，与大车刻度标尺平行移动；小车位置感知模块采用小车游尺指针，小车游尺指针在小车刻度标尺上部，与小车刻度标尺平行移动；大车刻度标尺沿着大车行走轨道设置；小车刻度标尺沿着小车行走轨道设置；大车游尺指针与大车刻度标尺之间以及小车游尺指针与小车刻度标尺之间分别设有间距，设有间距使标尺与指针无磨损，非接触式位置检测，使用寿命长。刻度标尺与游尺指针的检测受外界环境影响因素小，不受天车的行走距离限制，可以适应任何距离下使用检测。

大车游尺指针和小车游尺指针分别通过开关电源与交流电器柜电连接；

大车刻度标尺和小车刻度标尺分别通过电缆与交流电源电连接；

大车地址编码器包括：大车刻度生成仪和大车网关；大车刻度生成仪用于根据大车游尺指针在大车刻度标尺上指示的位置，生成大车地址编码信息，通过大车网关传输至地址解码器；

小车地址编码器包括：小车刻度生成仪和小车网关；小车刻度生成仪用于根据小车游尺指针在小车刻度标尺上指示的位置，生成小车地址编码信息，通过小车网关传输至地址解码器。

请参阅图2所示，在图中，大车刻度标尺2通过电缆与交流电源电连接；大车游尺指针9通过开关电源与交流电器柜电连接。

这样，根据电磁感应原理来检测大车和小车的位移量，当游尺指针线圈中通入交变电流时，在游尺指针附近会产生交变磁场。刻度标尺近似处在一个交变的、均匀分布的磁场中,每对刻度标尺芯线会产生感应电动势。刻度生成仪信号通过电磁耦合方式传送到刻度标尺的感应环线上。刻度分析仪对接收到的信号进行相位比较。交叉线的信号相位与平行线的信号相位相同，地址为“0”；交叉线的信号相位与平行线的信号相位相反，地址为“1”，这样感应的地址信息是格雷码排列，由此确定游尺指针在刻度标尺长度方向上的位置。

大车游尺指针与大车刻度标尺之间以及小车游尺指针与小车刻度标尺之间的间距范围分别为50—150mm。游尺指针与刻度标尺之间的间距低于50 mm时，刻度标尺将不会产生感应电动势，无法感应环线。而大于150mm时，游尺指针与刻度标尺距离过远，无法形成感应电动势。

地址解码器包括：刻度分析仪和上位机网关；刻度分析仪用于通过上位机网关接收大车刻度生成仪发出的大车地址编码信息以及接收小车刻度生成仪发出的小车地址编码信息，并将大车地址编码信息和小车地址编码信息生成天车位置信息。

基于格雷码技术的天车定位系统还包括：刻度标尺格雷码设置模块；刻度标尺格雷码设置模块用于分别设置大车刻度标尺和小车刻度标尺上的格雷码。在使用初期需要对地址信息的格雷码进行排列设置。

在本发明中检测到天车运行的具体位置，可以结合远程控制装置对天车进行远程控制，实现检测控制一体化，全方位跟踪管理天车工作状态，在线跟踪记录库房中的物流状态，实现对天车的自动调度、库房管理和天车工作信息的实时汇总。通过作业命令和作业实绩的实时同步传输，大幅提高天车作业效率和准确性，达到物流与信息流的统一。

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考即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种基于格雷码技术的天车定位系统，其特征在于，包括：天车和上位机；

天车包括：行走大车和设置在行走大车上，沿着所述行走大车行走路径的垂直方向行走的行走小车；所述行走大车上设有大车地址编码器和与所述大车地址编码器电连接的大车位置感知模块；所述行走小车上设有小车地址编码器和与所述小车地址编码器电连接的小车位置感知模块；

所述行走大车的行走路径上设有大车行走轨道，所述大车行走轨道设有与所述大车位置感知模块无线连接的大车格雷母线；所述行走小车的行走路径上设有小车行走轨道，小车行走轨道设有与所述小车位置感知模块无线连接的小车格雷母线；

所述上位机设有地址解码器，所述地址解码器分别与所述大车地址编码器和所述小车地址编码器通信连接，所述地址解码器用于通过分别接收所述大车地址编码器和所述小车地址编码器的地址编码信息，并对地址编码信息进行地址解码获取天车的运行位置；

所述地址编码器包括电源电路、FPGA电路、滤波电路、功放电路和变压器；

所述FPGA电路在所述上位机的控制下，产生一个周期性的跳频地址信号，经过所述滤波电路滤波后送入所述功放电路和所述变压器进行功率、电压放大输出至所述大车位置感知模块和所述小车位置感知模块，使所述大车位置感知模块和所述小车位置感知模块获取所述地址编码器发出的地址信息；

所述地址解码器包括、解码FPGA电路、地址卡电路和微控制器；

前置放大电路用于将接收的地址信号进行放大；

所述FPGA电路用于将放大后的地址信号解析出段地址值；

所述地址卡电路用于将放大后的地址信号解析出段内地址；

所述微控制器用于将解析出段地址值和解析出段内地址，获取天车的位置信息；

所述大车格雷母线采用大车刻度标尺；

所述小车格雷母线采用小车刻度标尺；

所述大车位置感知模块采用大车游尺指针，所述大车游尺指针在所述大车刻度标尺上部，与所述大车刻度标尺平行移动；

所述小车位置感知模块采用小车游尺指针，所述小车游尺指针在所述小车刻度标尺上部，与所述小车刻度标尺平行移动；

所述大车刻度标尺沿着所述大车行走轨道设置；

所述小车刻度标尺沿着所述小车行走轨道设置；

所述大车游尺指针与所述大车刻度标尺之间以及所述小车游尺指针与所述小车刻度标尺之间分别设有间距；

所述大车游尺指针与所述大车刻度标尺之间以及所述小车游尺指针与所述小车刻度标尺之间的间距范围分别为50—150mm；

所述大车游尺指针和所述小车游尺指针分别通过开关电源与交流电器柜电连接；

所述大车刻度标尺和所述小车刻度标尺分别通过电缆与交流电源电连接；

大车地址编码器包括：大车刻度生成仪和大车网关；所述大车刻度生成仪用于根据所述大车游尺指针在所述大车刻度标尺上指示的位置，生成大车地址编码信息，通过所述大车网关传输至地址解码器；

所述小车地址编码器包括：小车刻度生成仪和小车网关；所述小车刻度生成仪用于根据所述小车游尺指针在所述小车刻度标尺上指示的位置，生成小车地址编码信息，通过所述小车网关传输至地址解码器；

地址解码器包括：刻度分析仪和上位机网关；

所述刻度分析仪用于通过所述上位机网关接收大车刻度生成仪发出的大车地址编码信息以及接收小车刻度生成仪发出的小车地址编码信息，并将大车地址编码信息和小车地址编码信息生成天车位置信息；

还包括：刻度标尺格雷码设置模块；

所述刻度标尺格雷码设置模块用于分别设置所述大车刻度标尺和所述小车刻度标尺上的格雷码。