CN113716254B - 一种四向穿梭车的定位校准系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了四向穿梭车技术领域的一种四向穿梭车的定位校准系统及方法，包括：检测四向穿梭车是否到达校准区域；响应于四向穿梭车到达校准区域时，对四向穿梭车进行定位检测；响应于四向穿梭车停止时，基于定位检测结果判断其是否到达定位点；响应于小车未到达定位点，进行方向校准和速度校准；响应于小车到达定位点，开启延时停止计时，调试确定延时时间为四向穿梭车停止于定位点的时间。本发明采用自动化、智能化的定位校准方式，精确地到达指定位置并提高定位精度的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种四向穿梭车的定位校准系统及方法，属于四向穿梭车技术领域。
背景技术
近几年我国物流行业的稳健增长带动了仓储市场的规模逐年扩大。但由于仓储业劳动密集的特征导致行业的业务成本极高，因此开发无人化、自动化、具有高空间利用率和作业效率的智能仓储系统是仓储行业的核心目标。由四向穿梭车和提升机所组成的四向穿梭车立体库及其运作系统恰恰达成了高自动化高密集度和高效率的行业目标，而四向穿梭车作为其重要组成部分，它能否高效精确地完成货物调度的指令就显得尤为重要。
四向穿梭车在货架上的行驶依托于子轨道和母轨道两种相互垂直的交叉轨道。与AGV相比，四向穿梭车轨道行驶的方式不需要导航，因此速度更快，存储更加灵活和高效，但也因此带来了一系列的问题。由于四向穿梭车的行驶依靠作业轨道，在保证高密度存储的前提下，四向穿梭车需要较高的行驶精度或定位精度。并且四向穿梭车的行驶会受到是否载重、载重大小、链条轴承和车轮摩擦、轨道微变形等多方面因素的影响，导致车行程产生偏差，并且随着行程的增加偏差也随之增大。综上所述，四向穿梭车行驶过程中，需要对自身进行定位和校准，以达到高精度、准确地到达目标位置。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种四向穿梭车的定位校准系统及方法，采用自动化、智能化的定位校准方式，精确地到达指定位置并提高定位精度的效果。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种四向穿梭车的定位校准方法，包括：
检测四向穿梭车是否到达校准区域；
响应于四向穿梭车到达校准区域时，对四向穿梭车进行定位检测；
响应于四向穿梭车停止时，基于定位检测结果判断其是否到达定位点；
响应于小车未到达定位点，进行方向校准和速度校准；
响应于小车到达定位点，开启延时停止计时，调试确定延时时间为四向穿梭车停止于定位点的时间。
进一步的，所述校准区域为四向穿梭车上的RFID读取器读取到目标位置处的RFID标签所发出的射频信号的范围，所述RFID标签安装于四向穿梭车所行驶的作业轨道侧边底部。
进一步的，所述定位检测包括：基于光电传感器是否接收到来自定位点处检测板反射的电信号，判断四向穿梭车在校准区域内是否经过定位点，所述光电传感器安装于四向穿梭车上。
进一步的，所述四向穿梭车上安装有两组光电传感器，分别用于进行横向定位检测和纵向定位检测，且每组光电传感器之间传感器的间距小于检测板的长度；若其中一组光电传感器中的全部光电传感器均接收到来自检测板反射的电信号，则四向穿梭车在校准区域内经过定位点；否则未经过定位点。
进一步的，所述检测板为两个，且检测板中心线与作业轨道底部及侧壁的中心线以及四向穿梭车底部及侧壁的中心线重合。
进一步的，所述方向校准包括：根据四向穿梭车停止后光电传感器是否接收到检测板反射的电信号判断四向穿梭车与定位点的相对位置：若光电传感器在校准区域内接收到检测板反射的电信号，则四向穿梭车位于定位点前方；否则四向穿梭车位于定位点后方。
进一步的，所述速度校准包括：根据四向穿梭车停止后光电传感器是否接收到检测板反射的电信号调整四向穿梭车的行驶速度：若其中一组光电传感器中的全部光电传感器均未接收到检测板反射的电信号，则将四向穿梭车的行驶速度调整为第一校准速度；若其中一组光电传感器中的任一光电传感器接收到检测板反射的电信号，将四向穿梭车的行驶速度调整为第二校准速度；其中第一校准速度大于第二校准速度。
进一步的，所述四向穿梭车通过安装于车内的PLC控制器收集光电传感器的电信号，且PLC控制器通过CAN接口与伺服驱动器相连接对行走电机进行运动控制调整四向穿梭车的行驶速度。
进一步的，所述检测板长度为160mm，每组所述光电传感器之间传感器的间距为150mm。
第二方面，本发明提供了一种四向穿梭车的定位校准系统，包括：
检测模块：用于检测四向穿梭车是否到达校准区域；
定位模块：用于响应于四向穿梭车到达校准区域时，对四向穿梭车进行定位检测；
判断模块：用于响应于四向穿梭车停止时，基于定位检测结果判断其是否到达定位点；
校准模块：用于响应于小车未到达定位点，进行方向校准和速度校准；
调试模块：用于响应于小车到达定位点，开启延时停止计时，调试确定延时时间为四向穿梭车停止于定位点的时间。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
一、本发明通过设计一种四向穿梭车的定位校准方法，提升了四向穿梭车的行驶精度和定位精度，解决由于各种因素导致的行程累积误差造成行驶位置不准确的问题，用自动化、智能化的定位校准方式，精确地到达指定位置并提高定位精度。
二、本发明通过对光电间距和检测板宽度的限制将定位精度限制到较低水平，并且通过增加延时停止校准环节，保证在每次四向穿梭车校准动作完成后，校准光电传感器能够恰好到达定位点位置。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的四向穿梭车的定位校准方法流程图；
图2是本发明实施例一提供的四向穿梭车的定位校准组件连接示意图；
图3是本发明实施例一提供的光电传感器组及RFID的排布方式示意图；
图4是本发明实施例一提供的轨道检测板和RFID标签排布示意图；
图5是本发明实施例一提供的采用光电传感器与检测板交互的检测方式示意图；
图6是本发明实施例一提供的校准功能实现流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
一种四向穿梭车的定位校准方法，具体参见图1-6，采用的设备组件如图2所示，包括：行走电机、伺服驱动器、CAN接口、PLC控制器、无线AP、RFID读取器、光电传感器组、检测板和RFID标签。如图5所示，检测板、RFID标签安装于作业轨道侧边底部；如图3所示，光电传感器安装于四向穿梭车的侧边底部并保证四向穿梭车在货架上移动时可以打到检测板上；PLC控制器安装于四向穿梭车内部，收集光电传感器的电信号，并通过CAN接口与伺服驱动器相连接对行走电机进行运动控制。光电传感器选用漫反射传感器方向朝下，检测板方向朝上，光电的发射光斑朝下可以打到下方的检测板上。整体的连接拓扑图如图2所示，PLC控制器选用S7-1200系列1214C专用型。
所述的四向穿梭车的作业轨道被分为相互垂直的子轨道和母轨道两种，因此需要两个方向的定位校准控制。
本发明规定四向穿梭车的四面以电源开关所在面为1面，顺时针依次为2面、3面、4面。所述四向穿梭车的作业区域被轨道划分为若干矩形，其大小与四向穿梭车相当。因此，同样地，将四向穿梭车在作业轨道上的货架矩形对应面分别命名为1、2、3、4边。
校准光电、检测板及RFID具体安装位置：
如图5所示，检测板长度为160mm，检测板安装于货架矩形区域2、3号边的正中央，检测板的中心线与货架矩形区域2、3号边的中心线以及四向穿梭车2、3号面的中心线，三条中心线重合。同时以此中心线为轴在四向穿梭车2、3面左右距离中心线75mm处各安装两个光电传感器，使得两面的各两个光电传感器的中心线与之前所述的三个中心线位于同一延长线上。保证当四向穿梭车到达指定位置时光电的发射光斑朝下可以打到下方的检测板上。不仅如此，两个光电传感器的中心线也应与四向穿梭车所载托盘中心线位于同一延长线上。
RFID的接收端装置位于四向穿梭车的2号面中间位置朝下，RFID标签安装于对应轨道2号边的检测板上，如图2所示。
Y方向上的定位校准由2号面传感器SQ5-6(子道定位1-2)检测，X方向上的定位校准由3号面传感器SQ7-8(母道定位1-2)检测。
上文提及检测板的长度为160mm，而光电传感器组间距为150mm，这使得由光电传感器发射的朝下的光斑若想打到检测板上，小车与目标位置的偏差不得大于5mm。因此，此种定位方式大大增加了四向穿梭车的定位精度，至少可以达到误差在5mm内。
一种四向穿梭车的定位校准方法，参见图6，包括如下步骤：
步骤1，指令下达和接收：由WCS系统对四向穿梭车进行移动目标指令下达，通过无线AP传输给PLC控制器，PLC控制器接收到指令后，四向穿梭车开始行驶进程。
步骤2，校准区域：校准区域为四向穿梭车上RFID读取器读取到目标位置处的RFID标签所发出的射频信号的范围。
步骤3，是否经过定位点：四向穿梭车移动到达校准区域范围内开启检测板定位检测，在此过程中光电传感器传输电信号至PLC控制器，以Y方向为例通过传感器SQ5-6(子道定位1-2)传输的电信号判断在校准区域内是否经过定位点。
步骤4，在四向穿梭车行程结束后，根据停下位置光电传感器的感应情况，判断小车是否到达定位点。以Y方向为例若传感器SQ5-6(子道定位1-2)均打在定位点的检测板上，则到达定位点无需校准直接进入步骤6；若传感器SQ5-6(子道定位1-2)并非全都打在定位点的检测板上，执行校准功能。
步骤5，校准开始：
校准方向：根据步骤3中记录的四向穿梭车是否经过定位点来判断四向穿梭车相对定位点的位置。以Y方向为例，若经过定位点也即两个传感器SQ5-6(子道定位1-2)在校准区域内均打到过检测板，则四向穿梭车位于定位点前方；反之则未经过定位点，四向穿梭车位于定位点后方。
校准速度：同时根据四向穿梭车行程结束后光电传感器情况判断校准时的行驶速度。以Y方向为例，若在小车行程结束后，传感器SQ5-6(子道定位1-2)均未打到检测板，则以校准速度1行驶至定位点；若传感器SQ5-6(子道定位1-2)中有一个打到检测板，则以校准速度2行驶至定位点。其中校准速度1>校准速度2。
步骤6，当两个校准光电均感应到检测板，PLC控制器开启延时停止计时，并通过调试确定延时时间以保证当延时停止时间结束且四向穿梭车停止时，小车的两个校准光电传感器到轨道边缘距离相等，定位完成。
本发明通过对光电间距和检测板宽度的限制将定位精度限制到较低水平，并且通过增加延时停止校准环节，保证在每次四向穿梭车校准动作完成后，校准光电传感器到轨道边缘的距离均相等。
实施例二：
一种四向穿梭车的定位校准系统，包括：
检测模块：用于检测四向穿梭车是否到达校准区域；
定位模块：用于响应于四向穿梭车到达校准区域时，对四向穿梭车进行定位检测；
判断模块：用于响应于四向穿梭车停止时，基于定位检测结果判断其是否到达定位点；
校准模块：用于响应于小车未到达定位点，进行方向校准和速度校准；
调试模块：用于响应于小车到达定位点，开启延时停止计时，调试确定延时时间为四向穿梭车停止于定位点的时间。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种四向穿梭车的定位校准方法，其特征是，包括：
检测四向穿梭车是否到达校准区域；所述校准区域为四向穿梭车上的RFID读取器读取到目标位置处的RFID标签所发出的射频信号的范围，所述RFID标签安装于四向穿梭车所行驶的作业轨道侧边底部；
响应于四向穿梭车到达校准区域时，对四向穿梭车进行定位检测；所述定位检测包括：基于光电传感器是否接收到来自定位点处检测板反射的电信号，判断四向穿梭车在校准区域内是否经过定位点，所述光电传感器安装于四向穿梭车上；所述四向穿梭车上安装有两组光电传感器，分别用于进行横向定位检测和纵向定位检测，且每组光电传感器之间传感器的间距小于检测板的长度；若其中一组光电传感器中的全部光电传感器均接收到来自检测板反射的电信号，则四向穿梭车在校准区域内经过定位点；否则未经过定位点；所述检测板为两个，且检测板中心线与作业轨道底部及侧壁的中心线以及四向穿梭车底部及侧壁的中心线重合；
响应于四向穿梭车停止时，基于定位检测结果判断其是否到达定位点；
响应于小车未到达定位点，进行方向校准和速度校准；所述方向校准包括：根据四向穿梭车停止后光电传感器是否接收到检测板反射的电信号判断四向穿梭车与定位点的相对位置：若光电传感器在校准区域内接收到检测板反射的电信号，则四向穿梭车位于定位点前方；否则四向穿梭车位于定位点后方；所述速度校准包括：根据四向穿梭车停止后光电传感器是否接收到检测板反射的电信号调整四向穿梭车的行驶速度：若其中一组光电传感器中的全部光电传感器均未接收到检测板反射的电信号，则将四向穿梭车的行驶速度调整为第一校准速度；若其中一组光电传感器中的任一光电传感器接收到检测板反射的电信号，将四向穿梭车的行驶速度调整为第二校准速度；其中第一校准速度大于第二校准速度；
响应于小车到达定位点，开启延时停止计时，调试确定延时时间为四向穿梭车停止于定位点的时间。
2.根据权利要求1所述的四向穿梭车的定位校准方法，其特征是，所述四向穿梭车通过安装于车内的PLC控制器收集光电传感器的电信号，且PLC控制器通过CAN接口与伺服驱动器相连接对行走电机进行运动控制调整四向穿梭车的行驶速度。
3.根据权利要求1所述的四向穿梭车的定位校准方法，其特征是，所述检测板长度为160mm，每组所述光电传感器之间传感器的间距为150mm。
4.一种四向穿梭车的定位校准系统，其特征在于，包括：
检测模块：用于检测四向穿梭车是否到达校准区域；
定位模块：用于响应于四向穿梭车到达校准区域时，对四向穿梭车进行定位检测；
判断模块：用于响应于四向穿梭车停止时，基于定位检测结果判断其是否到达定位点；
校准模块：用于响应于小车未到达定位点，进行方向校准和速度校准；
调试模块：用于响应于小车到达定位点，开启延时停止计时，调试确定延时时间为四向穿梭车停止于定位点的时间；
其中，所述校准区域为四向穿梭车上的RFID读取器读取到目标位置处的RFID标签所发出的射频信号的范围，所述RFID标签安装于四向穿梭车所行驶的作业轨道侧边底部；
所述定位检测包括：基于光电传感器是否接收到来自定位点处检测板反射的电信号，判断四向穿梭车在校准区域内是否经过定位点，所述光电传感器安装于四向穿梭车上；所述四向穿梭车上安装有两组光电传感器，分别用于进行横向定位检测和纵向定位检测，且每组光电传感器之间传感器的间距小于检测板的长度；若其中一组光电传感器中的全部光电传感器均接收到来自检测板反射的电信号，则四向穿梭车在校准区域内经过定位点；否则未经过定位点；所述检测板为两个，且检测板中心线与作业轨道底部及侧壁的中心线以及四向穿梭车底部及侧壁的中心线重合；
所述方向校准包括：根据四向穿梭车停止后光电传感器是否接收到检测板反射的电信号判断四向穿梭车与定位点的相对位置：若光电传感器在校准区域内接收到检测板反射的电信号，则四向穿梭车位于定位点前方；否则四向穿梭车位于定位点后方；所述速度校准包括：根据四向穿梭车停止后光电传感器是否接收到检测板反射的电信号调整四向穿梭车的行驶速度：若其中一组光电传感器中的全部光电传感器均未接收到检测板反射的电信号，则将四向穿梭车的行驶速度调整为第一校准速度；若其中一组光电传感器中的任一光电传感器接收到检测板反射的电信号，将四向穿梭车的行驶速度调整为第二校准速度；其中第一校准速度大于第二校准速度。
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