CN113184424A - 一种四向穿梭车定位系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种四向穿梭车定位系统，包括穿梭车调度模块，用于接收穿梭车的基本信息，监控穿梭车的运行状态，并发送穿梭车的控制命令；主控制器，安装于穿梭车上，用于获取穿梭车的基本信息，将穿梭车的基本信息发送给穿梭车调度模块，并接收穿梭车调度模块发送的穿梭车的控制命令，控制穿梭车运行；辅助控制器，安装于穿梭车上，与主控制器通信连接，用于获取激光测距传感器采集的数据，并将数据发送给主控制器；所述激光测距传感器用于侦测穿梭车的距离数据。本发明设计合理，可以提高定位精度。

Description

一种四向穿梭车定位系统
技术领域
本发明涉及物流伸缩机的技术领域，尤其涉及一种四向穿梭车定位系统。
背景技术
在物流仓储行业内，智能化立体仓库被广泛地应用；穿梭车是智能化立体仓库中的主要设备，用来实现货物的无人化搬运，包括纸箱、周转箱等。
穿梭车是一种在立体货架的轨道上行驶的自动化物流搬运小车。主要用于高密度货架式仓储系统，实现无人化搬运，在大量平行布置的储货流道间不需保留专门空间，但增加了连接所有流道口的行车通道，行车通道安装交错布局的方式分为横向的巷道和纵向的流道，流道和巷道中均铺有轨道，由于巷道连接所有流道，四向穿梭车可以将货架中的任意一个储位上的货物直接搬运到另一个储位上，不需要借助类似叉车这样的中间转运设备，这样就可以提高仓储系统的搬运效率，特别是在执行移库作业时，效率提高更加明显。
为了实现仓库的无人化管理，必须实时地掌握穿梭车的位置信息，要不然会出现货叉动作出错、货物丢失、货物损坏、货物取放冲突等问题。传统穿梭车应用案例，多采用两向穿梭车方案，四向穿梭车还不够成熟，而且往往采用国外PLC作为控制器，核心底层技术控制在外国供应商，严重影响了成本降低、产品功能升级灵活性提升等工作。高精度的四向穿梭车定位方法依然是目前智能物流领域待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，而提供一种四向穿梭车定位系统，可以提高定位精度。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种四向穿梭车定位系统，包括：穿梭车调度模块，用于接收穿梭车的基本信息，监控穿梭车的运行状态，并发送穿梭车的控制命令；主控制器，安装于穿梭车上，用于获取穿梭车的基本信息，将穿梭车的基本信息发送给穿梭车调度模块，并接收穿梭车调度模块发送的穿梭车的控制命令，控制穿梭车运行；辅助控制器，安装于穿梭车上，与主控制器通信连接，用于获取激光测距传感器采集的数据，并将数据发送给主控制器；所述激光测距传感器用于侦测穿梭车的距离数据。
常规四向穿梭车，通过主控制器直接采集激光测距传感器，多任务实时性较差，这样会影响四向穿梭车的性能。本发明中，主控制器上传穿梭车的位置、角度、路径、速度、电池、充电、货物状态等基本信息，接收穿梭车调度模块发送的速度、路径、充电等控制命令，实现取货、放货、自动充电等动作。其中，辅助控制器获取激光测距传感器采集的数据，并将数据上传给主控制器。辅助控制器作为协处理器，配合主控制器，可以降低主控制器的运行负担，提升主控制器实时性。
本发明所述主控制器包括主控芯片，以及设置于主控芯片的输入输出接口，所述输入输出接口包括485总线接口、RS232接口、CAN总线接口、TCP接口，485总线接口和RS232接口用于连接数据线进行通信，CAN总线接口用于连接驱动器和辅助控制器，TCP接口用于连接通信模块，主控制器通过通信模块与穿梭车调度模块连接。
本发明所述主控芯片采用嵌入式芯片STM32F767。
本发明所述辅助控制器包括辅助控制芯片，以及与辅助控制芯片连接的AD采集模块、CAN总线通信电路、电源电路，辅助控制芯片通过AD采集模块与激光测距传感器连接，辅助控制芯片通过CAN总线通信电路与主控制器连接。
本发明所述辅助控制芯片采用STM32F103芯片，所述AD采集模块采用MAX1033芯片。
本发明还包括传感器角度调节模块，安装于穿梭车上，用于调整激光测距传感器的安装角度。
本发明所述传感器角度调节模块包括固定支架、活动支架、安装角度调节槽，固定支架安装在穿梭车底板上，激光测距传感器安装在活动支架上。
本发明还包括RFID读码器安装模块，安装于穿梭车上，用于调节RFID读码器的角度。
本发明所述RFID读码器安装模块包括活动支架、支架连接片、支架固定板、角度调节槽，支架固定板安装在穿梭车底板上，RFID传感器安装在RFID活动支架上。
本发明与现有技术相比，具有以下明显效果：
（1）辅助控制器实现两路激光测距传感器数据采集，辅助控制器作为协处理器，降低穿梭车主控板的负担。
（2）辅助控制器通过CAN总线上传两路激光测距传感器数据，方便系统组网。
（3）主控制器采用中断方式实时接收辅助控制器上传的穿梭车位置信息，根据激光测距数据，控制动力电机的速度大小。通过穿梭车减速控制算法，获取最优的减速曲线。从而提升四向穿梭车的定位效率，保证四向穿梭车存取货的效率。
（4）可调激光测距传感器安装结构，解决激光传感器安装灵活性不够的问题，可以根据轨道情况、小车底盘高度，调整激光测距传感器的安装位置和角度，实现小车定位行程控制。
（5）角度、位置可调RFID读码器安装结构，解决RFID读码器读取轨道标签不稳定、容易受轨道干扰问题。
附图说明
图1为本发明的系统框架图。
图2为本发明中辅助控制器的框图。
图3为本发明中传感器角度调节模块的结构示意图。
图4为本发明中RFID读码器安装模块的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
参见图1～图2，本实施例提供了一种四向穿梭车定位系统，包括：穿梭车调度模块，用于接收穿梭车的基本信息，监控穿梭车的运行状态，并发送穿梭车的控制命令；主控制器，安装于穿梭车上，用于获取穿梭车的基本信息，将穿梭车的基本信息发送给穿梭车调度模块，并接收穿梭车调度模块发送的穿梭车的控制命令，控制穿梭车运行；辅助控制器，安装于穿梭车上，与主控制器通信连接，用于获取激光测距传感器采集的数据，并将数据发送给主控制器；所述激光测距传感器用于侦测穿梭车的距离数据。
常规四向穿梭车，通过主控制器直接采集激光测距传感器，多任务实时性较差，这样会影响四向穿梭车的性能。本发明中，主控制器上传穿梭车的位置、角度、路径、速度、电池、充电、货物状态等基本信息，接收穿梭车调度模块发送的速度、路径、充电等控制命令，实现取货、放货、自动充电等动作。其中，辅助控制器获取激光测距传感器采集的数据，并将数据上传给主控制器。辅助控制器作为协处理器，配合主控制器，可以降低主控制器的运行负担，提升主控制器实时性。
本实施例还包括电源模块，安装于穿梭车上，电源模块采用DC-DC电源，可以为主控制器、辅助控制器、激光测距传感器供电。
本实施例中，主控制器包括主控芯片，以及设置于主控芯片的输入输出接口，所述输入输出接口包括485总线接口、RS232接口、CAN总线接口、TCP接口，485总线接口和RS232接口用于连接数据线进行通信，CAN总线接口用于连接驱动器和辅助控制器，TCP接口用于连接通信模块，主控制器通过通信模块与穿梭车调度模块连接。本实施例中，通信模块采用无线模块。
本实施例中，穿梭车上的动力驱动器和顶升切换驱动器均通过CAN总线接口与主控芯片连接。主控芯片采用嵌入式芯片STM32F767。
如图2，本实施例中，辅助控制器包括辅助控制芯片，以及与辅助控制芯片连接的AD采集模块、CAN总线通信电路、电源电路，辅助控制芯片通过AD采集模块与激光测距传感器连接，辅助控制芯片通过CAN总线通信电路与主控制器连接。
辅助控制芯片采用STM32F103芯片，所述AD采集模块采用MAX1033芯片。辅助控制器通过CAN总线上传两路激光测距传感器数据，方便系统组网。
本实施例中，主控制器采用中断方式实时接收辅助控制器上传的穿梭车位置信息，根据激光测距数据，控制动力电机的速度大小。通过穿梭车减速控制算法，获取最优的减速曲线。从而提升四向穿梭车的定位效率，保证四向穿梭车存取货的效率。常规四向穿梭车减速时间较长、定位效率不高。
在穿梭车速度系统中，当要求穿梭车到达某一目的地址时，根据激光测距传感器反馈回来的穿梭车的距离信号及预先设定的控制策略调整驱动器的模拟电压值，使穿梭车先以较高的速度运行到接近目的地址的位置，然后平稳地减速到较低的速度运行，在到达目的地址的时候制动停准。这种曲线加减速控制，减缓了速度的突变，提高了系统机械的柔性化，通过对加速度值的控制来最大限度地减小大惯性负载停车造成的不平稳，提高定位精度。
穿梭车减速控制算法，通过激光测距数据，动态调整小车速度，获取最优的减速曲线，避免出现小车过冲情况，弥补小车惯量过大的问题。
参见图3，本实施例还包括传感器角度调节模块，安装于穿梭车上，用于调整激光测距传感器4的安装角度。传感器角度调节模块包括固定支架1、活动支架2，固定支架1包括互相固定的固定板11和连接板12，固定板11上设有螺栓孔13，用于固定在穿梭车的底板上，连接板12上设有调节槽14，用于与活动支架2连接。
活动支架2包括互相固定的连接件21和固定件22，固定件22上开有螺栓孔13，激光测距传感器4通过螺栓固定在固定件22上，连接件21通过调节螺栓23与连接板12上的调节槽14固定，调节螺栓23穿过调节槽14后通过螺母固定。松开螺母时，可以改变调节螺栓23在调节槽14中的位置，从而调节激光测距传感器4的高度；同时活动支架2可以调节螺栓23为轴旋转，从而调节激光测距传感器4的角度，调节完毕后，拧紧调节螺栓23和螺母。如此设计，激光测距传感器4的安装和调节可以更加灵活，适应不同尺寸的穿梭车。
穿梭车在运输货物到指定位置时需要准确掌握货物取放位置是否与预设位置一致，如果不一致则会导致货物取放冲突，甚至可能导致货物损坏或者丢失。因此会在穿梭车上安装RFID读码器5，在轨道上设置RFID标签，通过RFID读码器5读取RFID标签来判断穿梭车是否到达准确位置。
为了提高FID读码器的读取进度，参见图4，本实施例还包括RFID读码器5安装模块，安装于穿梭车上，用于调节RFID读码器5的角度和位置。RFID读码器5安装模块包括活动架6、支架连接片7、支架固定板8，活动架6通过支架连接片7与支架固定板8连接，支架固定板8固定在穿梭车底板上，RFID读码器5固定在活动架6上。
支架固定板8上设有位置调节槽81，支架连接片7通过紧固螺栓71与支架固定板8连接，紧固螺栓71穿过位置调节槽81并通过螺母固定。松开螺母，可以调节紧固螺栓71在位置调节槽81的位置，从而控制RFID读码器5与轨道上RFID标签的距离。
活动架6上设有角度调节槽61，角度调节槽61为弧形，支架连接片7通过第一螺栓72和第二螺栓73与活动架6连接，第一螺栓72穿过支架连接片7和活动架6并通过螺母拧紧；第二螺栓73穿过支架连接片7和角度调节槽61并通过螺母拧紧。松开第一螺栓72和第二螺栓73的螺母，可以第一螺栓72为圆心转动活动架6，改变第二螺栓73在角度调节槽61的位置，从而调节与活动架6固定的RFID读码器5的角度，调节完成后，拧紧螺母使第一螺栓72和第二螺栓73将活动架6与支架连接片7固定。
如此设置，可以调整RFID读码器5的安装距离角度，使得RFID读码器5读取RFID标签更加稳定。
本实施例的系统特征如下：
（1）四向穿梭车采用嵌入式芯片STM32F767穿梭车控制板实现穿梭车控制，替换传统进口PLC作为主控制器方案。
（2）两路激光测距传感器4数据通过激光测距板采集，通过CAN总线组网上传到主控制器。
（3）穿梭车减速控制算法，通过激光测距数据，动态调整小车速度，获取最优的减速曲线，避免出现小车过冲情况，弥补小车惯量过大的问题。
（4）四向穿梭车配置激光测距传感器4安装结构，可以灵活调整激光测距传感器4的安装角度和位置。
（5）角度、位置可调RFID读码器5安装结构。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，只要其零件未说明具体形状和尺寸的，则该零件可以为与其结构相适应的任何形状和尺寸；同时，零件所取的名称也可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种四向穿梭车定位系统，其特征在于：包括：
穿梭车调度模块，用于接收穿梭车的基本信息，监控穿梭车的运行状态，并发送穿梭车的控制命令；
主控制器，安装于穿梭车上，用于获取穿梭车的基本信息，将穿梭车的基本信息发送给穿梭车调度模块，并接收穿梭车调度模块发送的穿梭车的控制命令，控制穿梭车运行；
辅助控制器，安装于穿梭车上，与主控制器通信连接，用于获取激光测距传感器采集的数据，并将数据发送给主控制器；所述激光测距传感器用于侦测穿梭车的距离数据。
2.根据权利要求1所述的四向穿梭车定位系统，其特征在于：所述主控制器包括主控芯片，以及设置于主控芯片的输入输出接口，所述输入输出接口包括485总线接口、RS232接口、CAN总线接口、TCP接口，485总线接口和RS232接口用于连接数据线进行通信，CAN总线接口用于连接驱动器和辅助控制器，TCP接口用于连接通信模块，主控制器通过通信模块与穿梭车调度模块连接。
3.根据权利要求2所述的四向穿梭车定位系统，其特征在于：所述主控芯片采用嵌入式芯片STM32F767。
4.根据权利要求1所述的四向穿梭车定位系统，其特征在于：所述辅助控制器包括辅助控制芯片，以及与辅助控制芯片连接的AD采集模块、CAN总线通信电路、电源电路，辅助控制芯片通过AD采集模块与激光测距传感器连接，辅助控制芯片通过CAN总线通信电路与主控制器连接。
5.根据权利要求4所述的四向穿梭车定位系统，其特征在于：所述辅助控制芯片采用STM32F103芯片，所述AD采集模块采用MAX1033芯片。
6.根据权利要求1所述的四向穿梭车定位系统，其特征在于：还包括传感器角度调节模块，安装于穿梭车上，用于调整激光测距传感器的安装角度。
7.根据权利要求6所述的四向穿梭车定位系统，其特征在于：所述传感器角度调节模块包括固定支架、活动支架、安装角度调节槽，固定支架安装在穿梭车底板上，激光测距传感器安装在活动支架上。
8.根据权利要求1所述的四向穿梭车定位系统，其特征在于：还包括RFID读码器安装模块，安装于穿梭车上，用于调节RFID读码器的角度。
9.根据权利要求8所述的四向穿梭车定位系统，其特征在于：所述RFID读码器安装模块包括活动支架、支架连接片、支架固定板、角度调节槽，支架固定板安装在穿梭车底板上，RFID传感器安装在RFID活动支架上。
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