CN108919817A - 一种高可靠性运动定位控制方法、装置、系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高可靠性运动定位控制系统，包括：高可靠性运动定位控制装置、感应块。所述高可靠性运动定位控制装置，包括：控制器、编码器、两个传感器；所述控制器为计算机控制器；所述编码器、所述两个传感器分别与所述控制器配合连接；所述编码器、所述两个传感器、所述控制器配合固定设置于小车之上；所述两个传感器在小车的行进方向上，前后相邻设置；所述两个传感器与设置在停车位的感应块配合设置；所述编码器与小车配合安装，用于检测小车行程。本发明综合使用两个传感器、感应块、编码器，能够实时检测到关键定位设备的故障，避免由于定位错误导致的系统工作错误。

Description

一种高可靠性运动定位控制方法、装置、系统

技术领域

本发明涉及机电装置，尤其是涉及一种高可靠性运动定位控制方法、装置、系统。

背景技术

现有的冶金化工、仓储物流、饲料养殖业、天车行吊、门吊等移动类设备，尤其是需要无人值守、远距离、多工位、高精高、可靠性定位控制的移动车自动定位控制系统，大多用行程开关和编码器计数来作为位置判断来控制定位的，编码器安装的位置方式不同，有装在轮轴上的，有装在驱动电机轴上的，有单独加装齿轮齿条的。

存在的问题是，小车纵向行走时，会有横向窜动，加上轨道水平度不足，存在左右高度偏差，轨道和轮缘上有杂物等，造成定位精度不足，定位误差过大。如多仓位自动配料车，多槽位自动氧化清洗生产线，智能仓储，VGA智能小车，天车，行吊、门吊，多功能行车等。如果单独用行程开关来判断小车是否到位，由于开关信号的误动作，干扰、损坏，有可能造成跑错位，下错料，造成事故。常用的有在车轮轴上安装编码器，或在驱动电机轴上安装编码器，通过编码器的脉冲数来判断小车是否行进到位；容易出现的问题是：编码器松动，行进轮轮缘和轨道上杂物造成行进轮周长变化，最终造成定位偏差。单独加装齿轮齿条由于安装精度高，使用环境受限，不适合高速运行等。移动小车定位不准，最终会造成定位偏差，造成停错位，下错料，轻则造成产品报废，甚至造成质量和安全事故。

发明内容

技术问题：

针对现有技术存在的缺陷之一，本发明提出一种高可靠性运动定位控制方法、装置、系统，其结构简单，定位控制精确，运行稳定，维护简单。

技术方案：

为实现上述目的之一，本发明提出一种高可靠性运动定位控制装置，包括：控制器、编码器、两个传感器；

所述控制器为计算机控制器；

所述编码器、所述两个传感器分别与所述控制器配合连接；

所述编码器、所述两个传感器、所述控制器配合固定设置于小车之上；

所述两个传感器在小车的行进方向上，前后相邻设置；所述两个传感器与设置在停车位的感应块配合设置；

所述编码器与小车配合安装，用于检测小车行程。

进一步的，所述传感器为下述之一：感应开关、接近开关、行程开关。

为实现上述目的之一，本发明提出一种高可靠性运动定位控制系统，包括：高可靠性运动定位控制装置、感应块；所述高可靠性运动定位控制装置为所述一种高可靠性运动定位控制装置；

所述感应块固定设置在停车位；所述感应块的长方向与小车行驶方向一致，表面与小车行驶方向平行；所述感应块与所述传感器配合设置，传感器运动到感应块相应的位置时，能够检测到感应块；所述感应块的长度，大于所述两个传感器在小车的行进方向上的总长度。

进一步的，所述感应块加宽、加长，宽度为传感器前端面宽度的4-8倍，长度为传感器前端面长度的10-40倍。

为实现上述目的之一，本发明提出一种高可靠性运动定位控制方法，包括下述处理步骤：

S1).系统初始化：预先设置行驶路径中各路段的距离；

S2).初始停车位处理：小车行驶到第一个停车位，当两个传感器同时有信号时，认为此处为行程零点；

S3).开始向下一个停车位行驶；

S4).异常检测，至少包括设备异常检测、行驶方向异常检测之一：

所述设备异常检测，至少包括下述处理步骤之一：

JC1).传感器异常监测：在向下一个停车位行驶的过程中，实时判断，编码器记录的行程是否大于，当前路段的长度加上设定误差超限值，如果大于，则认为传感器工作异常，报警、停止行驶；

JC2).编码器异常监测：在向下一个停车位行驶的过程中，实时判断，当任一传感器检测到信号，且编码器记录的行程，小于当前路段的长度减去设定误差超限值二时，认为编码器工作异常，报警、停止行驶；

所述行驶方向异常检测，包括下述处理步骤：

JC3).行驶方向异常：从停车位开始行驶时，如果两个传感器检测信号的状态改变的时间先后顺序，与两个传感器的安装位置、小车的行驶方向一致，认为小车行驶方向正常，否则，认为小车行驶方向异常，报警、停止行驶；

S5).到达下一个停车位：当编码器记录的行程与下一段路径的距离的差距小于设定值，且两个传感器同时有感应信号时，认为到达下一个停车位；

S6).重复执行S3)到S5)。

进一步的，所述高可靠性运动定位控制方法，还包括下述处理步骤：

S7).停车位编号处理：在初始停车位设定当前停车位号码为1；到达每个停车位时，根据行驶方向，当前停车位号码加一或减一，并根据目标停车位的号码与当前停车位号码是否相等，确定是否到位停车。

该系统是在每个停车位设置一个感应块，小车上配合感应块在行进的方向上，前后设置两个传感器，感应块的长度稍长，避免小车在纵向行走过程中，发生横向窜动时感应不到，宽度大于等于车上的两个感应开关的在小车行进的方向上总长度，使两个开关信号形成正交信号。通过车载控制器的对两个感应开关的信号进行计数，正向加数，反向减数,再根据轮轴上的编码器计数值共同判断小车实际位置。

感应开关的计数来判断是否达到第N个停车位，再根据编码器的值，判断当前是否在第N个停车位的合理的距离差异之内。当停车位编号，或者编码器测量的距离其中之一出错，且超出预设偏差时，系统暂停,报警，避免跑错位，下错料。

技术构思

本发明根据预设定位目标位的距离，使用编码器测量小车行程，使用前后相邻设置的两个传感器检测小车到达目标位。

通过行程与预设行程的差异判断距离是否合理，偏差过大时，认为行程异常(传感器坏)，停止运行，报警请求人工处理。

通过监测两个传感器都有信号，而编码器测量的行程过短，判断编码器异常。

通过两个传感器获得信号的先后顺序判断行进方向，监测行驶方向异常。

通过在整个行程中，监测两个传感器检测到信号的数量，判断是第几个停车位；并且设定两个传感器计数相等的一刻，为编码器计数的相对零点，减少行程测量的累计误差。

技术效果：

本发明综合使用两个传感器、感应块、编码器，能够实时检测到关键定位设备的故障，避免由于定位错误导致的系统工作错误。本发明能够检测到传感器、感应块、编码器不正常以及车轮轨道有杂物等造成的定位偏差，避免由于定位错误，造成车停错位、下错料的事故发生，提高设备运行的可靠性；能够有效避免由于轮缘杂物、感应开关异常、干扰等因素导致的运行错误。

本发明根据预设定位目标位的距离，使用编码器测量小车行程，使用前后相邻设置的两个传感器检测小车到达目标位；通过行程与预设行程的差异判断距离是否合理，偏差过大时，认为行程异常，停止运行，报警请求人工处理；通过两个传感器获得信号的先后顺序判断行进方向；通过在整个行程中，两个传感器检测到信号的数量，判断是第几个停车位；并且设定两个传感器计数相等的一刻，为编码器计数的相对零点，减少行程测量的累计误差。

该方案结构简单，故障率低，运行稳定，定位控制精度高，重复定位精度一致，小车定位速度高，系统成本低，操作简单，市场推广前景很好。

附图说明

图1是本发明所述的一种高可靠性运动定位控制系统的一种实施用例的结构示意图。

图2是本发明所述的一种高可靠性运动定位控制方法的一种实施用例的处理流程示意图。

图3是图2所述的实施用例的设备异常监测的处理流程示意图。

图4是图2所述的实施用例的行驶方向异常监测的处理流程示意图。

其中，1.传感器，2.感应块，3.小车，4.线缆，5.控制器，6.编码器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为本发明提出的一种高可靠性运动定位控制系统的一种实施用例，包括：高可靠性运动定位控制装置、感应块2；所述高可靠性运动定位控制装置为所述一种高可靠性运动定位控制装置。

所述一种高可靠性运动定位控制装置，包括：控制器5、编码器6、两个传感器1。

所述控制器5为计算机控制器；为PLC、单片机、工控机、平板电脑之一；优选的为PLC。

所述编码器6、所述两个传感器1分别与所述控制器5配合连接；优选的，通过线缆4连接。

所述编码器6、所述两个传感器1、所述控制器5配合固定设置于小车3之上。

所述两个传感器1在小车3的行进方向上，前后相邻设置；所述两个传感器1与设置在停车位的感应块2配合设置。感应块2在在小车3的行进方向上长度较大，使得两个传感器1同时检测到感应块2后，小车开始刹车，直到小车停止行驶时，两个传感器1仍然能够同时可靠的检测到感应块2。所述传感器1为下述之一：感应开关、接近开关、行程开关；优选的为感应开关。

所述编码器6与小车3配合安装，用于检测小车3行程。在车轮轴上安装编码器，或在驱动电机轴上安装编码器。优选的，编码器6为增量式编码器，其每转脉冲为1000个；编码器6安装在车轮轴上。

所述感应块2固定设置在停车位；所述感应块2的长方向与小车3行驶方向一致，表面与小车3行驶方向平行；所述感应块2与所述传感器1配合设置，传感器1运动到感应块2相应的位置时，能够检测到感应块2；所述感应块2的长度，大于所述两个传感器1在小车3的行进方向上的总长度。

为了克服小车调动的影响，感应块2加宽。

优选的，所述感应块2加宽、加长，传感器前端面宽度的4-8倍，长度为传感器前端面长度的10-40倍；优选的，宽度为50mm，长度为300mm。

如图2-4所示，本发明提出的一种高可靠性运动定位控制方法的一种实施用例，存储在控制器5中，与控制器5配合运行，包括下述处理步骤：

S1).系统初始化：预先设置行驶路径中各路段的距离；两个相邻的停车位之间的路程为一个路段。

S2).初始停车位处理：小车行驶到第一个停车位，当两个传感器1同时有信号时，认为此处为行程零点。

S3).开始向下一个停车位行驶。

S4).异常检测，至少包括设备异常检测、行驶方向异常检测之一；优选的，同时包含设备异常检测、行驶方向异常检测。

S5).到达下一个停车位：当编码器1记录的行程与下一段路径的距离的差距小于设定值，且两个传感器1同时有感应信号时，认为到达下一个停车位；

S6).重复执行S3)到S5)。

可选的，所述高可靠性运动定位控制方法，还包括下述处理步骤，优选的，包含：

S7).停车位编号处理：在初始停车位设定当前停车位号码为1；到达每个停车位时，根据行驶方向，当前停车位号码加一或减一，并根据目标停车位的号码与当前停车位号码是否相等，确定是否到位停车；如果相等，则停车，不相等，则继续行进。

所述设备异常检测，至少包括下述处理步骤之一，优选的，全部包含：

JC1).传感器1异常监测：在向下一个停车位行驶的过程中，实时判断，编码器6记录的行程是否大于，当前路段的长度加上设定误差超限值，如果大于，则认为传感器1工作异常，报警、停止行驶。所述误差超限值，根据工艺需要设定；如在下料应用中，下料环节允许的定位误差为100mm，则设定为不大于100mm；优选的，设定为工艺允许定位误差的60％。

JC2).编码器6异常监测：在向下一个停车位行驶的过程中，实时判断，当任一传感器1检测到信号，且编码器6记录的行程，小于当前路段的长度减去设定误差超限值二时，认为编码器6工作异常，报警、停止行驶。所述误差超限值二，根据工艺需要设定；如在下料应用中，下料环节允许的定位误差为100mm，则设定为不大于100mm；优选的，设定为工艺允许定位误差的60％。

所述行驶方向异常检测，包括下述处理步骤：

JC3).行驶方向异常：从停车位开始行驶时，如果两个传感器1检测信号的状态改变的时间先后顺序，与两个传感器1的安装位置、小车3的行驶方向一致，认为小车3行驶方向正常，否则，认为小车3行驶方向异常，报警、停止行驶。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高可靠性运动定位控制装置，包括：控制器、编码器、两个传感器；所述控制器为计算机控制器；所述编码器、所述两个传感器分别与所述控制器配合连接；所述编码器、所述两个传感器、所述控制器配合固定设置于小车之上；所述两个传感器在小车的行进方向上，前后相邻设置；所述两个传感器与设置在停车位的感应块配合设置；所述编码器与小车配合安装，用于检测小车行程。

2.根据权利要求1所述的运动定位控制装置，其特征在于：所述传感器为下述之一：感应开关、接近开关、行程开关。

3.一种高可靠性运动定位控制系统，包括：高可靠性运动定位控制装置、感应块；所述高可靠性运动定位控制装置为权利要求1-2之一所述一种高可靠性运动定位控制装置；所述感应块固定设置在停车位；所述感应块的长方向与小车行驶方向一致，表面与小车行驶方向平行；所述感应块与所述传感器配合设置，传感器运动到感应块相应的位置时，能够检测到感应块；所述感应块的长度，大于所述两个传感器在小车的行进方向上的总长度。

4.根据权利要求3所述的运动定位控制系统，其特征在于：所述感应块加宽、加长，传感器前端面宽度的4-8倍，长度为传感器前端面长度的10-40倍。

5.一种高可靠性运动定位控制方法，其特征在于：包括下述处理步骤：

S1).系统初始化：预先设置行驶路径中各路段的距离；

S2).初始停车位处理：小车行驶到第一个停车位，当两个传感器同时有信号时，认为此处为行程零点；

S3).开始向下一个停车位行驶；

S4).异常检测，至少包括设备异常检测、行驶方向异常检测之一：

所述设备异常检测，至少包括下述处理步骤之一：

JC1).传感器异常监测：在向下一个停车位行驶的过程中，实时判断，编码器记录的行程是否大于，当前路段的长度加上设定误差超限值，如果大于，则认为传感器工作异常，报警、停止行驶；

JC2).编码器异常监测：在向下一个停车位行驶的过程中，实时判断，当任一传感器检测到信号，且编码器记录的行程，小于当前路段的长度减去设定误差超限值二时，认为编码器工作异常，报警、停止行驶；

所述行驶方向异常检测，包括下述处理步骤：

JC3).行驶方向异常：从停车位开始行驶时，如果两个传感器检测信号的状态改变的时间先后顺序，与两个传感器的安装位置、小车的行驶方向一致，认为小车行驶方向正常，否则，认为小车行驶方向异常，报警、停止行驶；

S5).到达下一个停车位：当编码器记录的行程与下一段路径的距离的差距小于设定值，且两个传感器同时有感应信号时，认为到达下一个停车位；

S6).重复执行S3)到S5)。

6.根据权利要求5所述的运动定位控制方法，其特征在于：还包括下述处理步骤：

S7).停车位编号处理：在初始停车位设定当前停车位号码为1；到达每个停车位时，根据行驶方向，当前停车位号码加一或减一，并根据目标停车位的号码与当前停车位号码是否相等，确定是否到位停车。