CN105676771B - 立体货柜的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

立体货柜的控制方法及系统，所述方法包括：当接收到自检指令时，对所述料斗的位置进行检测；基于对所述料斗的位置的检测，获取所述编码器的脉冲阈值，所述脉冲阈值为所述料斗在到达出货口区域之前的预设位置处所对应的编码器的脉冲数，所述脉冲阈值为基于所述立体货柜的惯性作用，对所述料斗到达所述出货口区域时的脉冲数进行补偿得到；当确定在立体货柜进行货物分发过程中所述编码器的实际脉冲数达到所述脉冲阈值时，向变频器发出停止运行指令，以控制所述料斗在运动至所述立体货柜的出货口区域内时停止。上述的方案，可以简便地对立体货柜的料斗进行精确控制，并降低成本。

Description

立体货柜的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及立体货柜技术领域，特别是涉及一种立体货柜的控制方法及系统。

背景技术

立体货柜，又称自动货柜，是现代化仓储的主要设备，主要分为垂直循环货柜、垂直提升货柜、水平循环货柜等，其可以实现仓库的自动化操作，提升管理效率。其中，垂直升降立体货柜是以托盘为存储单元，通过托盘车的升降和水平运动，将存放货物的托盘取出或送到柜体内合适的货位，可以自动、合理地安排柜体内存储空间，以实现货物智能化地分发管理。

垂直升降立体货柜在运行过程中，从控制器发出停止运行指令给变频器，到料斗(或者异步电机)的停止运行中间需要经历一段时间，导致料斗无法准确运行至立体货柜的出货口区域内。

现有技术中一般采用伺服电机和伺服驱动器来对因此产生的距离偏差进行补偿，存在着操作复杂且成本高的问题。

发明内容

本发明实施例解决的技术问题是简便地对立体货柜的料斗进行精确控制，并降低成本。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种立体货柜的控制方法，所述立体货柜包括依次耦接的料斗、异步电机、变频器和控制器，编码器设置在所述异步电机的电机轴上，所述方法包括：

当接收到自检指令时，对所述料斗的位置进行检测；

基于对所述料斗的位置的检测，获取所述编码器的脉冲阈值，所述脉冲阈值为所述料斗在到达出货口区域之前的预设位置处所对应的编码器的脉冲数，所述脉冲阈值为基于所述立体货柜的惯性作用，对所述料斗到达所述出货口区域时的脉冲数进行补偿得到；

当确定在立体货柜进行货物分发过程中所述编码器的实际脉冲数达到所述脉冲阈值时，向变频器发出停止运行指令，以控制所述料斗在运动至所述立体货柜的出货口区域内时停止。

可选地，所述基于对所述料斗的位置的检测，获取所述编码器的脉冲阈值，包括：

当确定所述料斗位于所述立体货柜的出货口区域内时，获取所述编码器的对应的脉冲数，作为第一脉冲数；

当确定所述料斗停止运动时，记录所述编码器的对应的脉冲数，作为第二脉冲数；

将所述第二脉冲数减去所述第一脉冲数得到的第一差值，作为所述脉冲补偿数值；

将所述第一脉冲数减去所述脉冲补偿数值得到的第二差值，作为所述脉冲阈值。

可选地，所述自检指令为在立体货柜进行货物分发之前由用户输入。

可选地，所述自检指令为当用户确定在立体货柜进行货物分发过程中所述料斗停止在所述出货口区域之外时输入。

本发明实施例还提供了一种立体货柜的控制系统，所述立体货柜包括依次耦接的料斗、异步电机、变频器和控制器，编码器设置在所述异步电机的电机轴上，所述系统包括：

自检按键，适于接收用户输入的自检指令；

检测装置，适于当接收到自检指令时，对所述料斗的位置进行检测；

控制器，适于基于对所述料斗的位置的检测，获取所述编码器的脉冲阈值，所述脉冲阈值为所述料斗在到达出货口区域之前的预设位置处所对应的编码器的脉冲数，所述脉冲阈值为基于所述立体货柜的惯性作用，对所述料斗到达所述出货口区域时的脉冲数进行补偿得到；当确定在立体货柜进行货物分发过程中所述编码器的实际脉冲数达到所述脉冲阈值时，向变频器发出停止运行指令，以控制所述料斗在运动至所述立体货柜的出货口区域内时停止。

可选地，所述自检按键，适于在立体货柜进行货物分发之前，接收用户输入的自检指令。

可选地，所述自检按键，还适于接收用户在确定立体货柜进行货物分发过程中所述料斗停止在所述出货口区域之外时输入的自检指令。

可选地，所述检测装置包括红外发射管、红外接收管、比较器和继电器，其中：

所述红外发射管设置于所述出货口区域内，并向所述红外接收管发射光波；

所述红外接收管，适于接收所述红外发射管发射的光波，且所述红外接收管的工作电压输入端分别与第一电源、第一电容的正极、第一电阻的第一端以及所述比较器的工作电压输入端耦接，所述红外接收管的输出端与第四电阻的第一端和所述比较器的反相输入端耦接，所述第一电容的负极接地，所述第一电阻的第二端与二极管的正极耦接，所述二极管的负极分别与所述比较器的输出端、第二电容的正极耦接；

所述比较器的正相输入端分别与所述第二电阻的第一端、第三电阻的第一端耦接，所述第二电阻的第二端分别与所述第一电源和所述第三电容的正极耦接，所述第三电容的负极、所述第三电阻的第二端、所述第四电阻的第二端和所述比较器的接地端分别接地；

所述第二电容的正极与所述继电器的第八引脚耦接，所述继电器的第七引脚与所述第一电源耦接，所述继电器的第六引脚与第二电压耦接，所述继电器的第五引脚接地，所述继电器的第四引脚与所述控制器的输入端和第四电容的正极耦接，所述第四电容的负极接地。

可选地，所述控制器适于当接收到所述检测装置发送的所述料斗位于所述立体货柜的出货口区域内的信息时，记录所述编码器的脉冲数，作为第一脉冲数；当接收到所述检测装置发送的所述料斗停止运动的信息时，记录所述编码器的脉冲数，作为第二脉冲数；将所述第二脉冲数减去所述第一脉冲数得到的第一差值，作为所述脉冲补偿数值；将所述第一脉冲数减去所述脉冲补偿数值得到的第二差值，作为所述脉冲修正数值。

可选地，所述控制器为PLC。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下的优点：

上述的方案，首先通过立体货柜自检获取立体货柜的编码器的脉冲阈值，在立体货柜运行过程中，当确定所述编码器的脉冲数达到所述脉冲阈值，向对应的变频器发出停止指令，使得异步电机在经过一段时间的惯性运动之后停止，从而使得料斗停在立体货柜的出货口区域内，由于采用立体货柜中与料斗位置相关的编码器的脉冲数，来实现对料斗位置的精确定位，可以不改变现有的立体货柜的机械结构，并降低成本。

进一步地，当用户确定立体货柜在运行过程中，所述脉冲阈值已经无法实现料斗的精确控制时，可以通过用户输入的自检指令来对立体货柜的自检来重新确定脉冲阈值，从而可以进一步提高料斗的定位精确度。

附图说明

图1是本发明实施例中的一种立体货柜的控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中的检测装置的电路连接结构示意图；

图3是本发明实施例中的立体货柜的控制方法的流程图；

图4是现有的立体货柜的结构示意图。

具体实施方式

为解决上述问题，本发明实施例采用的技术方案通过在立体货柜中与料斗位置相关的编码器的脉冲数，来实现对料斗位置的精确定位，可以在不改变现有的立体货柜的机械结构，并降低成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

为了便于理解，首先对本发明实施例中的立体货柜的控制系统做详细的介绍。

请参见图1所述，本发明实施例中的立体货柜的控制系统可以包括自检按键101、检测装置102和控制器103，其中，检测装置102和控制器103连接。其中：

自检按键101可以接收用户输入的自检指令。

检测装置102可以在接收到用户的自检指令时，对料斗的运行位置进行检测。

控制器103可以基于检测装置102对料斗的运行位置的检测，计算得到所述编码器的脉冲阈值；并在立体货柜的货物分发过程中，当确定编码器的脉冲数达到所述脉冲阈值时，向变频器发出停止质量，以控制料斗运行在所述立体货柜的出货口区域时停止。

在具体实施中，所述自检按键101可以设置在立体货柜的支架上，也可以安装在立体货柜的其他组件上，只要便于用户输入自检指令即可。

在本发明一实施中，所述检测装置102可以为利用红外传感器来对料斗的位置进行检测，具体请参见图2。

在具体实施中，控制器103可以为现有技术中的控制器，如在本发明一实施例中，控制器3可以为可编程逻辑控制器(PLC)。

请参见图2，在本发明一实施例中，所述检测装置包括红外发射管(图中未示出)、红外接收管201、比较器A和继电器K1，其中：

红外发射管和红外接收管201并排设置于立体货柜的出货口区域内。

红外接收管201的工作电压输入端1分别与第一电源VCC1耦接、第一电容C1的正极、第一电阻的第一端以及所述比较器A的工作电压输入端耦接，红外接收管201的输出端与所述第四电阻R4的第一端和所述比较器A的反相输入端耦接，所述第一电容C1的负极接地，所述第一电阻的第二端与二极管的正极耦接，所述二极管的负极分别与所述比较器A的输出端、所述第二电容C2的正极耦接。

所述比较器A的正相输入端分别与所述第二电阻R2的第一端、第三电阻R3的第一端耦接，所述第二电阻R2的第二端分别与所述第一电源VCC1和所述第三电容C3的正极耦接，所述第三电容C3的负极、所述第三电阻R3的第二端、所述第四电阻R4的第二端和所述比较器A的接地端分别接地。

所述第二电容C2的正极与所述继电器K1的第八引脚耦接，所述继电器K1的第七引脚与所述第一电源VCC1耦接，所述继电器K1的第六引脚与第二电压VCC2耦接，所述继电器K1的第五引脚接地，所述继电器K1的第四引脚与所述控制器103的输入端Vin和第四电容C4的正极耦接，所述第四电容C4的负极接地。

在具体实施中，图2中的电路中的元器件的参数可以根据实际的需要进行设置。例如，在本发明一实施例中，第一电源VCC1可以设置为5V，第二电源VCC2可以设置为24V。

下面将结合图3，对图1至图2所示的立体装置的控制器的工作原理做进一步详细的介绍。

请参见图3所示，在具体实施中，本发明实施例中的一种立体货柜的控制方法，可以包括：

步骤S301：当接收到自检指令时，对所述料斗的位置进行检测。

请继续参见图4所示，在具体实施中，立体货柜可以包括支架401、安装在立体货柜支架401上并位于立体货柜内的轨道402，位于不同层的多个料斗403安装在轨道402上，并适于在异步电机(未示出)的带动下沿着轨道402进行位置移动，货物404可放置在料斗403内。安装在异步电机的电机轴上的编码器对异步电机的转动圈数进行计数。与异步电机耦接的变频器，根据控制器发出的指令，控制异步电机的运行。

在具体实施中，在立体货柜处于开启状态时，因每次装入料斗403中的货物的种类、数量和质量可能不相同，从而使得立体货柜在运行时的惯性发生变化，进而导致料斗403达到出料口时，对应的编码器的脉冲数不同。因此，在每次使用立体货柜进行货物分发时，可以由用户通过自检按键101向控制器发送指令。控制器103将所接收的用户输入的自检指令发送给检测装置102时，对装载有本次待分发的全部货物的立体货柜启动自检，以对料斗403的位置进行检测。

步骤S302：基于对所述料斗的位置的检测，获取所述编码器的脉冲阈值。

在具体实施中，料斗403在沿着轨道402运行时，料斗403所在的位置与编码器的脉冲数之间具有预设的对应关系，理论上为：

V＝(4P*S*n)/N (1)

其中，P为增量编码器旋转一周输出的脉冲数，S为整个垂直升降立体货柜运行一周对应的编码器旋转的圈数，n为0，1，2…的整数，每层料斗的编号，N为立体货柜的料斗总数。

但是，由于立体货柜的机械结构的偏差以及惯性的存在，使得料斗403的实际停靠位置与控制器103向变频器发出停止指令时的料斗位置之间会存在一定的偏差。因此，在本发明一实施例中，可以采用检测装置102对料斗403的位置进行检测，具体请参见图2。

请参见图2，检测装置102在对料斗403的位置进行检测时，设置于立体货柜的出货口区域的红外发射管发射光波，与红外发射管并排设置的红外接收管201可以接收来自红外发射管的光波。红外接收管201所接收的光波强度可以通过相应的电流体现，并经过第四电阻R4后转换成电压信号接入比较器A的反相输入端。

具体地，红外发射管检测到的自身料斗403(障碍物)之间的距离与红外接收管201的电流成正比，随着料斗403与红外发射管的距离越来越近，红外接收管201的电流增大。当料斗403到达红外发射管的位置处时，红外接收管201的电流达到预设的电流阈值时，第四电阻R4上的压降将大于接入比较器A的正相输入端的基准值，此时的比较器A的输出端将输出低电平信号。同时，二极管D1指示灯点亮，以给用户以提示。

其中，设置于较器A的正相输入端的基准值，可以通过第二电阻R2和第三电阻R3对基准电压进行分压进行设置，通过调整第二电阻R2和第三电阻R3的比值，可以对红外检测的距离进行设置。其中，第一电阻起到限制电流的作用，以对电路进行保护。

接着，比较器A输出的低电平信号输入继电器K1的第八引脚，因继电器K1的第七引脚接与所述第一电源VCC1耦接，使得继电器K1的线圈导通，进而使得继电器K1的第四引脚与第六引脚连接，且继电器K1的第六引脚与第二电压VCC2耦接。无法直接接入控制器103的输入端的比较器A输出端输出的低电平信号，通过继电器K1进行电平转换后可以接入控制器103的输入端口。

这样，当控制器103检测到输入端输入第二电压信号时，便可以确定料斗403到达立体货柜的出货口区域，此时，控制器103便可以记录此时编码器对应的脉冲数值，即第一脉冲数值。同时，控制器103向变频器发出停止指令。变频器在接收到停止指令时，向带动料斗403沿着轨道402运动的异步电机发出停止指令。但是，由于惯性的存在，异步电机无法立即停止运动，而是会继续运动一段距离才会停止。当确定料斗403(或者异步电机)停止运动，例如，在确定料斗403到达出货口区域达到预设时间(如5s)时，控制器103可以记录此时编码器的脉冲数值，作为第二脉冲数值。

在得到第一脉冲数值和第二脉冲数值之后，控制器103可以根据第一脉冲数值和第二脉冲数值来计算得到所述脉冲阈值。具体而言，由于在编码器的脉冲数达到第一脉冲数值时，料斗已经运动至立体货柜的出货口区域；当编码器达到第二脉冲数值时，料斗403与出货口区域之间将会产生一定的距离偏差。由于料斗403的位置与编码器的脉冲数之间具有预设的对应关系，因此，料斗403与出货口区域的距离偏差，可以通过编码器在两位置出的脉冲数的差值，即第二脉冲数值减去第一脉冲数值得到的脉冲补偿数值进行衡量。换句话说，当控制器103向变频器发出停止指令时的位置，到异步电机(或者料斗)停止运动时料斗位置之间的偏差，与所述脉冲补偿数值对应的距离相同。

因此，可以通过采用第一脉冲数值减去所述脉冲补偿数值得到的脉冲阈值，控制器103在确定当编码器的脉冲数达到所述脉冲阈值时，向变频器发出停止指令。这是因为，当编码器的脉冲阈值时，料斗403尚未运动至立体货柜的出货口区域，此时料斗与立体货柜的出货口区域之间的距离正好为所述脉冲补偿数值对应的距离，那么，在控制器103向变频器发出停止指令之后，异步电机将会带动料斗403继续运动一段距离，该段距离与所述脉冲补偿数值对应的距离相同，也即，此时的料斗403将恰好地运动至立体货柜的出货口区域并停止。

因此，从上面的描述可知，通过编码器的脉冲数的补偿，便可以实现立体货柜的料斗的精确定位。

步骤S303：在立体货柜进行货物分发过程中，当确定所述编码器的实际脉冲数达到所述脉冲阈值时，向变频器发出停止运行指令。

在具体实施中，在确定了所述脉冲阈值时，在本次的货物分发过程中，当编码器的脉冲数达到所述脉冲阈值时，控制器103便可以向变频器发出停止指令，从而使得变频器可以在料斗403运动至立体货柜的出货口区域之前便接收到控制器103发送的停止指令，当在惯性作用下时，料斗403不会立即停止，而可以继续运动至所述立体货柜的出货口区域时停止，从而可以实现料斗403的精确定位。

这里需要指出的是，在立体货柜的货物分发过程中，由于货物被连续不断的取出，使得立体货柜的惯性发生变化，从而到至立体货柜之前设置的脉冲阈值已经无法实现料斗的精确定位，导致料斗403不能停止在立体货柜的出货口区域。

此时，为了实现脉冲阈值的灵活设置，在本发明一实施例中，所述立体货柜的控制系统可以通过设置的自检按键101，以对脉冲阈值进行灵活地调整。例如，在立体货柜的货物分发过程中，当用户(操作人员)发现料斗403的停靠位置在出货口区域以外，不能成功出货时，操作人员可以通过按压此自检按键101，向控制器103发出自检指令，从而控制立体货柜的控制系统重新执行立体货柜的自检，对脉冲阈值进行调整，以确保立体货柜可以成功出货。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例的方法及系统做了详细的介绍，本发明并不限于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种立体货柜的控制方法，所述立体货柜包括依次耦接的料斗、异步电机、变频器和控制器，编码器设置在所述异步电机的电机轴上，其特征在于，包括：

当接收到自检指令时，对所述料斗的位置进行检测；

基于对所述料斗的位置的检测，获取所述编码器的脉冲阈值，所述脉冲阈值为所述料斗在到达出货口区域之前的预设位置处所对应的编码器的脉冲数，所述脉冲阈值为基于所述立体货柜的惯性作用，对所述料斗到达所述出货口区域时的脉冲数进行补偿得到；

当确定在立体货柜进行货物分发过程中所述编码器的实际脉冲数达到所述脉冲阈值时，向变频器发出停止运行指令，以控制所述料斗在运动至所述立体货柜的出货口区域内时停止。

2.根据权利要求1所述的立体货柜的控制方法，其特征在于，所述基于对所述料斗的位置的检测，获取所述编码器的脉冲阈值，包括：

当确定所述料斗位于所述立体货柜的出货口区域内时，获取所述编码器的对应的脉冲数，作为第一脉冲数；

当确定所述料斗停止运动时，记录所述编码器的对应的脉冲数，作为第二脉冲数；

将所述第二脉冲数减去所述第一脉冲数得到的第一差值，作为脉冲补偿数值；

将所述第一脉冲数减去所述脉冲补偿数值得到的第二差值，作为所述脉冲阈值。

3.根据权利要求1所述的立体货柜的控制方法，其特征在于，所述自检指令为在立体货柜进行货物分发之前由用户输入。

4.根据权利要求3所述的立体货柜的控制方法，其特征在于，所述自检指令为当用户确定在立体货柜进行货物分发过程中所述料斗停止在所述出货口区域之外时输入。

5.一种立体货柜的控制系统，所述立体货柜包括依次耦接的料斗、异步电机、变频器和控制器，编码器设置在所述异步电机的电机轴上，其特征在于，包括：

自检按键，适于接收用户输入的自检指令；

检测装置，适于当接收到自检指令时，对所述料斗的位置进行检测；

控制器，适于基于对所述料斗的位置的检测，获取所述编码器的脉冲阈值，所述脉冲阈值为所述料斗在到达出货口区域之前的预设位置处所对应的编码器的脉冲数，所述脉冲阈值为基于所述立体货柜的惯性作用，对所述料斗到达所述出货口区域时的脉冲数进行补偿得到；当确定在立体货柜进行货物分发过程中所述编码器的实际脉冲数达到所述脉冲阈值时，向变频器发出停止运行指令，以控制所述料斗在运动至所述立体货柜的出货口区域内时停止。

6.根据权利要求5所述的立体货柜的控制系统，其特征在于，所述自检按键，适于在立体货柜进行货物分发之前，接收用户输入的自检指令。

7.根据权利要求6所述的立体货柜的控制系统，其特征在于，所述自检按键，还适于接收用户在确定立体货柜进行货物分发过程中所述料斗停止在所述出货口区域之外时输入的自检指令。

8.根据权利要求7所述的立体货柜的控制系统，其特征在于，所述检测装置包括红外发射管、红外接收管、比较器和继电器，其中：

所述红外发射管设置于所述出货口区域内，并向所述红外接收管发射光波；

所述红外接收管，适于接收所述红外发射管发射的光波，且所述红外接收管的工作电压输入端分别与第一电源、第一电容的正极、第一电阻的第一端以及所述比较器的工作电压输入端耦接，所述红外接收管的输出端与第四电阻的第一端和所述比较器的反相输入端耦接，所述第一电容的负极接地，所述第一电阻的第二端与二极管的正极耦接，所述二极管的负极分别与所述比较器的输出端、第二电容的正极耦接；

所述比较器的正相输入端分别与所述第二电阻的第一端、第三电阻的第一端耦接，所述第二电阻的第二端分别与所述第一电源和第三电容的正极耦接，所述第三电容的负极、所述第三电阻的第二端、所述第四电阻的第二端和所述比较器的接地端分别接地；

所述第二电容的正极与所述继电器的第八引脚耦接，所述继电器的第七引脚与所述第一电源耦接，所述继电器的第六引脚与第二电源耦接，所述继电器的第五引脚接地，所述继电器的第四引脚与所述控制器的输入端和第四电容的正极耦接，所述第四电容的负极接地。

9.根据权利要求5-8任一项所述的立体货柜的控制系统，其特征在于，所述控制器适于当接收到所述检测装置发送的所述料斗位于所述立体货柜的出货口区域内的信息时，记录所述编码器的脉冲数，作为第一脉冲数；当接收到所述检测装置发送的所述料斗停止运动的信息时，记录所述编码器的脉冲数，作为第二脉冲数；将所述第二脉冲数减去所述第一脉冲数得到的第一差值，作为脉冲补偿数值；将所述第一脉冲数减去所述脉冲补偿数值得到的第二差值，作为所述脉冲阈值。

10.根据权利要求9所述的立体货柜的控制系统，其特征在于，所述控制器为PLC。