CN108362340A - 一种高速移动轨道式小车的定位测速系统及方法 - Google Patents

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蒋清山
李瑞峰
林程
林雅峰
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    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
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Abstract

一种高速移动轨道式小车的定位测速系统，包括双通道光电开关和编码盘，双通道光电开关固定在高速移动轨道式小车上，双通道光电开关的a、b两路通道光电信号中心连线与双通道光电开关和编码盘相对运动速度方向垂直，编码盘上沿双通道光电开关和编码盘相对运动速度方向上均匀开设有若干个宽度为δ、间距为P的槽口，数个槽口的深度向下延伸至b路通道光电信号对应的检测位置。a路通道的光电信号在有效编码段中当前上升沿及其下一个上升沿所用时间记为Δt，通过差分运算v=P/Δt求得双通道光电开关的瞬时速度。本发明具有很强的抗干扰性，定位和速度解算简单，利用双通道光电开关的通断信号作为判别依据，无其他过渡状态具有非常高的可靠性。

Description

一种高速移动轨道式小车的定位测速系统及方法
技术领域
本发明涉及移动物体的定位测速技术领域，更具体地说是指一种高速移动轨道式小车的定位测速系统及方法。
背景技术
现有的定位技术主要有超声波测距定位、激光测距定位、视觉导航定位、GPS/北斗系统定位等。超声波定位检测定位精度相对较高，但其响应速度不能满足高速运动情况下的使用要求，适用于室内低速定位，定位范围较小；激光测距定位测量精度高，响应速度快，但激光测距定位需要有一定数量安装精确地反射板，且光路传输过程中不能有障碍物遮挡，适用于室内相对开阔场景的应用，除此之外，硬件成本昂贵等问题长期以来也一直制约着激光测距定位的广泛应用；视觉导航定位是基于视觉检测识别技术对近距离的环境信息进行收集和检测从而确定目标物或者自身位置信息，这种定位技术发展较快，但算法较为复杂、响应速度较慢、测量范围有限，适用于室内低速定位；GPS/北斗系统等定位技术是基于3颗以上的地球卫星同时对目标物进行测距和定位的，这种定位方法相对成熟，成本较低，但定位误差较大，适用于室外开阔环境下的粗略定位。
然而，高速移动轨道式小车在室内外等多种场景下均有应用，其运动范围较大，运动速度一般较快，上述几种定位方法很难在有限的成本内实现较高精度的快速测量和定位。
发明内容
本发明提供一种高速移动轨道式小车的定位测速系统及方法，以解决现有的定位测速方式难以对高速移动轨道式小车在较低成本内实现高精度快速测量和定位。
本发明采用如下技术方案：
一种高速移动轨道式小车的定位测速系统，包括双通道光电开关和编码盘，所述双通道光电开关固定在高速移动轨道式小车上，所述双通道光电开关具有a、b两路通道光电信号，a、b两路通道光电信号的中心连线与所述双通道光电开关和编码盘相对运动速度方向垂直，所述编码盘上沿所述双通道光电开关和编码盘相对运动速度方向上均匀开设有若干个宽度为δ、间距为P的槽口，数个所述槽口的深度向下延伸至所述b路通道光电信号对应的检测位置。
进一步地，所述槽口的中心轴线平行于a、b两路通道光电信号的中心连线。
进一步地，所述编码盘槽口宽度δ和槽口间距P与双通道光电开关的工作频率及运动速度相匹配。
一种高速移动轨道式小车的的定位测速方法，采用上述高速移动轨道式小车的的定位测速系统，具体包括如下步骤：
（1）、将双通道光电开关固定在高速移动轨道式小车上随其一起运动；
（2）、双通道光电开关中a、b两路通道光电信号不断地对其当前位置进行检测，当a路通道的光电信号检测到上升沿或下降沿时，立即立刻读取b路通道光电信号当前时刻的电平位置，以判断当前槽口是长槽口还是短槽口，长槽口和短槽口分别用“0”或“1”进行编码；
（3）、将双通道光电开关经过一个槽口宽度位置即a路通道的光电信号在有效编码段中当前上升沿及其下一个上升沿所用时间记为Δt，通过差分运算v=P/Δt即可求得双通道光电开关的瞬时速度。
进一步地，上述双通道光电开关经过i个完整槽口宽度位置所用时间Δt i ，通过差分运算v=iP/Δt i 同样可以求得双通道光电通过i个槽口的平均速度，据此可对双通道光电开关的瞬时速度进行校核。
进一步地，每个槽口分别代表一位二进制即“0”或“1”，槽口数量记为n，则最大定位点数m=2 n 。
进一步地，上述高速移动轨道式小车行走路线上的任意位置均可作为测速点。
由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明以双通道光电开关中a路通道的光电信号的导通作为b路通道的光电信号是否导通的检测触发条件，具有很强的抗干扰性，且定位和速度解算简单可靠，利用双通道光电开关的通断信号作为判别依据，没有其他过渡状态具有非常高的可靠性。
2、本发明可根据应用场合及所用双通道光电开关的工作频率调整编码盘的槽口宽度δ和槽口间距P，以适用较大速度范围的测量。
3、本发明还可根据所需的定位点数量对槽口数量进行调整，增加槽口数量，使其可测的定位点数量呈指数增长。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的俯视图。
图3为本发明a、b两路光电信号的波形图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的具体实施方式。为了全面理解本发明，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本发明。
一种高速移动轨道式小车的定位测速系统，参照图1和图2，包括双通道光电开关10和编码盘20，其中，双通道光电开关10固定在高速移动轨道式小车上，而双通道光电开关20具有a、b两路通道光电信号，a、b两路通道光电信号的中心连线与双通道光电开关10和编码盘20相对运动速度v方向垂直，编码盘20上沿双通道光电开关10和编码盘20相对运动速度方向上均匀开设有若干个宽度为δ、间距为P的槽口21，槽口21的深度有两种，分别对应双通道光电开关10a、b两路光电信号的检测位置。
上述编码盘20槽口21宽度δ和槽口间距P可根据需要进行调整，以适应不同运动速度和不同工作频率的双通道光电开关10的使用要求。
上述高速移动轨道式小车的的定位测速系统的定位测速方法，具体包括如下步骤：
（1）、将双通道光电开关固定在高速移动轨道式小车上随其一起运动；
（2）、双通道光电开关中a、b两路通道光电信号不断地对其当前位置进行检测，当a路通道的光电信号检测到上升沿或下降沿时，立即立刻读取b路通道光电信号当前时刻的电平位置，以判断当前槽口是长槽口还是短槽口，长槽口和短槽口分别用“0”或“1”进行编码，检测得到的信号波形如图3所示。
（3）、将双通道光电开关经过一个槽口宽度位置即a路通道的光电信号在有效编码段中当前上升沿及其下一个上升沿所用时间记为Δt，通过差分运算v=P/Δt即可求得双通道光电开关的瞬时速度；同理，利用双通道光电开关经过i个完整槽口宽度位置所用时间Δt i ，通过差分运算v=iP/Δt i 同样可以求得双通道光电通过i个槽口的平均速度，据此可对双通道光电开关的瞬时速度进行校核。
上述每个槽口分别代表一位二进制即“0”或“1”，槽口数量记为n，则最大定位点数m=2 n ，可以根据实际需求对槽口数量进行调整。
上述高速移动轨道式小车行走路线上的任意位置均可作为测速点。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (7)

1.一种高速移动轨道式小车的定位测速系统，其特征在于：包括双通道光电开关和编码盘，所述双通道光电开关固定在高速移动轨道式小车上，所述双通道光电开关具有a、b两路通道光电信号，a、b两路通道光电信号的中心连线与所述双通道光电开关和编码盘相对运动速度方向垂直，所述编码盘上沿所述双通道光电开关和编码盘相对运动速度方向上均匀开设有若干个宽度为δ、间距为P的槽口，数个所述槽口的深度向下延伸至所述b路通道光电信号对应的检测位置。
2.如权利要求1所述的一种高速移动轨道式小车的定位测速系统，其特征在于：所述槽口的中心轴线平行于a、b两路通道光电信号的中心连线。
3.如权利要求1所述的一种高速移动轨道式小车的定位测速系统，其特征在于：所述编码盘槽口宽度δ和槽口间距P与双通道光电开关的工作频率及运动速度相匹配。
4.一种高速移动轨道式小车的的定位测速方法，其特征在于：采用如权利要求1-2任一所述高速移动轨道式小车的的定位测速系统，具体包括如下步骤：
（1）、将双通道光电开关固定在高速移动轨道式小车上随其一起运动；
（2）、双通道光电开关中a、b两路通道光电信号不断地对其当前位置进行检测，当a路通道的光电信号检测到上升沿或下降沿时，立即立刻读取b路通道光电信号当前时刻的电平位置，以判断当前槽口是长槽口还是短槽口，长槽口和短槽口分别用“0”或“1”进行编码；
（3）、将双通道光电开关经过一个槽口宽度位置即a路通道的光电信号在有效编码段中当前上升沿及其下一个上升沿所用时间记为Δt，通过差分运算v=P/Δt即可求得双通道光电开关的瞬时速度。
5.如权利要求3所述的一种高速移动轨道式小车的的定位测速方法，其特征在于：所述双通道光电开关经过i个完整槽口宽度位置所用时间Δt i ，通过差分运算v=iP/Δt i 同样可以求得双通道光电通过i个槽口的平均速度，据此可对双通道光电开关的瞬时速度进行校核。
6.如权利要求3所述的一种高速移动轨道式小车的的定位测速方法，其特征在于：每个槽口分别代表一位二进制即“0”或“1”，槽口数量记为n，则最大定位点数m=2 n 。
7.如权利要求3所述的一种高速移动轨道式小车的的定位测速方法，其特征在于：所述高速移动轨道式小车行走路线上的任意位置均可作为测速点。
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