CN113917913A - 自动导航条筒及其导航控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的自动导航条筒及其导航控制系统和方法，条筒通过通讯模块接收总控系统的指令，在固定导航引导条、固定地标电子标签和固定停启信号发送器的引导和控制下，完成满筒从纤维条圈放主机‑‑满筒储存区‑‑棉条使用区‑‑空筒储存区‑‑纤维条圈放主机的输送，实现纤维条卷装条筒在纤维条生产与使用工序的自动联接，自动导航条筒及其导航控制系统具有工艺柔性实用、通讯信号无串扰、条筒运行可靠、空筒无属性通用性好、车间空间影响小、维护管理便利、系统性价比高等特征。

Description

自动导航条筒及其导航控制系统和方法

技术领域

本发明涉及纺纱流程中纤维条子盛放的条筒容器的自动输送技术，具体是一种按照导航规划自动行走的自动导航条筒，及其导航控制系统和方法。

背景技术

现有技术的纺纱系统中，工序间半制品输送的自动化进程，由于用工难、用工贵而加速推进，清梳联、粗细联、细络联等工序联接技术，都有了较好的技术应用方案，但是涉及纤维条卷装容器--条筒--从梳棉、条卷、精梳、并条到粗纱工序自动输送的技术，尚无性价比适宜，控制管理便利的解决方案，使得纺纱全流程的工序自动化联接，存在着行业需求与技术供给之间的脱节和不足。以环锭纺纱流程为例，从开清棉的纤维原料喂入，到络筒机的成纱输出，大部分工序的卷装容器都涉及条筒，因此与条筒相关自动输送技术难题的攻克，是纺纱自动化的重要课题。

条筒输送已有的解决方案，以并条到粗纱工序为例，主要为：

一是固定轨道输送方案，即在并条机满桶--到满筒储存区--到粗纱机后工位--到空筒储存区--到并条机工位，各个区位之间架设地面固定输送轨道或者空中吊挂输送轨道，或者两者的结合进行条筒的周转输送，形成满筒--空筒--满筒的循环。由于地面或空中输送轨道的纵横交错，割裂了并条工序、粗纱工序及两个工序之间的地面和空中的空间，严重影响到运转、设备和工艺人员的行走及物料流动的便利性，同时固定轨道故障对生产的影响，固定轨道清洁与维护的工作难度，都使得该技术方案的使用性能下降。另外更重要的制约要素是地面和空中固定输送轨道的投资成本巨大，据估计一个10万锭规模的并条与粗纱条筒输送轨道系统，投资可达人民币1500万元以上，折算每万锭150万元左右；

二是采用AGV小车夹持或托持条筒输送方案，进行条筒的搬运输送，由于条筒的数量很大，两个工序及工序之间的空间有限，即条筒分布的密度很大，满筒空筒回旋空间较小，且存在着满筒与空筒物流流向的冲突，导致搬运作业工作效率低。如果AGV小车的配置数量少，则无法及时高效完成粗纱机后的集体换筒；如果AGV小车的配置数量多，那么工序空间的需求即更大。由于集体换筒时，空筒输出与满筒输入是要求在一个较短时段进行的，一台粗纱机短时间内进行200～400个筒次的周转调度，耗时将严重超出工艺需求。

由于需要输送的空筒与满筒数量很多，区域空间分布密度很大，现有技术在技术方面存在着物流空间相互冲突与导航信息相互干扰，在经济方面存在着投资运行成本高与维护管理难度大等问题。

发明内容

本发明提供一种自带移动电源、自动导航、自助行走的专用条筒，及其导航控制系统和控制方法，采用较低成本和较少信息干扰的地面引导条循迹导航方式和定点通讯与驱动控制，按照工艺柔性和符合现实生产的工艺需求，完成空筒和满筒在相关工序之间的无冲突单向输送和自动循环周转，高性价比地实现纤维条在制品卷装容器输送的工序联接。

本发明的实现方式为：

自动导航条筒，包括盛放纤维条的筒体、底盘，其特征在于自带移动电源，具备自动导航、自助行走功能，能够按照导航规划自动行走，用于完成纤维条在梳棉、条卷、精梳、并条和粗纱工序之间自动输送。

所述的自动导航条筒包括支承和行走部分、循迹导航探测部分、电子地标探测部分、指令节点通讯部分、显示部分、遇障监测部分、停启信号探测部分、电源部分和条筒主控部分，筒体安装在底盘上，支承和驱动部分、循迹导航探测部分、电子地标探测部分、指令节点通讯部分、遇障监测部分、停启信号探测部分、电源部分和条筒主控部分安装在底盘底下，显示部分设置于条筒外周。

所述的支承和行走部分为设置于底盘下部的三或四个轮子。

所述的循迹导航探测部分为导航引导条循迹探测系统。

所述的导航引导条为导航磁条，循迹导航探测部分的循迹探头为电磁探头。

所述的导航引导条为显色引导条，循迹导航探测部分的循迹探头为光电探头。

所述的电子地标探测部分为电子标签读卡器。

所述的电子标签读卡器为1或2或3个只读式RFID电子标签读卡器。

所述的指令节点通讯部分为无线电通讯模块，采用NFC近场通讯模块，也可采用蓝牙通讯模块或zigbee通讯模块等无线电通讯模块。

所述的显示部分，通过LED光色和发光方式，显示条筒工作状态、条筒存放纤维条信息及供应机台状况，实现人机交互，也可配合讯响器警示。

为便于LED灯多色显示，采用RGB三基色LED。

所述的遇障监测部分包括：在前进方向前部设置的超声波测距传感器、激光测距传感器、红外线测距传感器、电磁感应检测方式，同时设有行走电机过载检测。

所述的停启信号探测部分设有停启信号探测传感器和信号处理器。

所述的停启信号探测传感器，采用光电信号探测传感器、电磁信号探测传感器或触点开关等信号探测传感器。

所述的电源部分包括可充电电源和电源管理部分。

可充电电源为锂离子电池组，为条筒提供总电源，供应条筒行走电机、转向电机、传感器、通讯部分、显示及主控部分的电源。

电源管理部分，将可充电锂离子电池组电源，按照各部分所需的电压电流分配给行走、转向、传感器、通讯、显示和主控部分，并完成充电管理和待机管理。

充电方式分为有电极接触的有线充电和无电极接触的无线充电。

条筒主控部分，包括CPU、存储器、A/D转换器、I/O接口等。

自动导航条筒导航控制系统，其特征在于包括自动导航条筒、埋设在条筒通道地表下的导航引导条、固定在导航引导条转向、岔道和固定充电工位处的电子地标、固定在指令节点处的通讯模块、固定在特定工位的停启信号发送器和车间总控系统。

所述的导航引导条为导航磁条，为厚度1～5mm宽度10～50mm固定磁极性的塑性磁条。

所述的导航引导条为对比显色引导条，为具有色差大的双色相间色带。

所述的电子地标为与条筒地标传感器匹配的电子标签，优选只读式RFID电子标签。电子地标设置在导航引导条转向、岔道和固定充电工位等下要匹配条筒行走指令的地标位置。

所述的指令节点设在圈条器工位、满筒储存区出口、满筒使用区入口和空筒储存区出口等处。

所述的指令节点通讯模块为与条筒通讯模块匹配的无线电通讯模块，优选NFC近场通讯模块。对应的指令节点分别为圈条工位通讯点、满筒储存通讯点、满筒使用通讯点和空筒储存通讯点等节点。

所述的特定工位停启信号发送器位于圈放空筒备用区列首工位、圈条器工位、满筒储存区列首工位、满筒使用区列首工位和空筒储存区列首工位等工位，特定工位接收车间总控系统的停启信号。

所述的停启信号发送器为与条筒停启信号探测传感器匹配的停启信号发送器，采用红外光电信号发送器或电磁信号发送器。对应的停启信号发送器分别为空筒备用停启信号发送器，圈条停启信号发送器、满筒储存停启信号发送器、满筒使用停启信号发送器和空筒储存停启信号发送器。

车间总控系统向特定工位发出条筒停止信号时，条筒制动；车间总控系统向特定工位发出条筒行走信号时，条筒通行。

所述的固定充电工位设在每台纤维条圈放主机每个眼位空筒备用区队列处。

所述的固定充电工位设在满筒储存区、满筒使用区或空筒储存区队列处。

自动导航条筒导航控制方法，采用上述自动导航条筒导航控制系统实现纤维条卷装条筒的输送，包括如下步骤：

1)车间总控系统向空筒储存停启信号发送器发出行走信息，同时空筒储存通讯点与条筒通讯，写入目标空筒备用区及途经的电子地标信息，条筒离开空筒储存区；

2)空筒沿途按照岔道匹配地标的导航引导条轨迹，进入指定纤维条圈放的空筒备用区与充电工位，进入该列位的首个空筒到达列首工位后，空筒备用停启信号发送器发出停止信息，列首空筒自停，后续条筒排队自停，充电工位开始充电；

3)纤维条圈放主机发出换筒信号由车间总控系统使圈条停启信号发送器发出行走信息，条筒进入圈条器工位开始圈条；

4)圈条满筒后圈条工位通讯点与条筒通讯，写入所生产纤维条品种信息、目标满筒储存区列位及途经的电子地标信息，和条筒显示信息，圈条停启信号发送器发出行走信息，满筒离开圈条器，去往目标满筒储存区队列；

5)沿途按照岔道匹配电子地标的导航引导条轨迹，进入指定对应满筒储存区列位，进入该列位的首个满筒到达列首工位后，满筒储存停启信号发送器发出停止信息，列首条筒自停，后续条筒排队自停；

6)纤维条使用工序换筒信号使满筒储存停启信号发送器发出行走信息，同时满筒储存通讯点与条筒通讯，写入去往目标满筒使用区的目标列位所匹配的地标信息，列首满筒行走，后续满筒相继离开满筒储存区；

7)离开满筒储存区的条筒，沿途按照岔道匹配电子地标的导航引导条轨迹进入指定满筒使用区列位，进入前由满筒使用区通讯点校验，并写入下一个去向的空筒储存区列位，进入满筒使用区列位的首个满筒到达列首工位后，满筒使用停启信号发送器发出停止信息，列首满筒自停，后续条筒排队自停；

8)满筒使用区纤维条用完时，车间总控系统发出换筒信号，空筒余条断条后，满筒使用停启信号发送器发出行走信息，列首条筒行走，后续条筒离开满筒使用区阵列；

9)离开满筒使用区的条筒去往空筒储存区阵列，沿途按照岔道匹配电子地标的导航引导条轨迹，进入指定空筒储存区列位，进入该列位的首个条筒到达列首工位后，空筒储存停启信号发送器发出停止信息，列首条筒自停，后续条筒排队自停；

10)上述步骤依次循环。

上述技术方案构成的自动导航条筒及其导航控制系统和方法，实现了纤维条卷装条筒在纤维条生产工序与使用工序的自动联接，由于采用了固定的地表下导航引导条、固定的指令节点无线电通讯及固定的电子地标传感技术，与现有技术比具有工艺柔性实用、通讯信号无串扰、条筒运行可靠、空筒无属性通用性好、车间空间影响小、维护管理便利、系统性价比高等特征。

附图说明

图1为本发明自动导航条筒实施例的三维示意图。

图2为本发明自动导航条筒硬件布局的三维示意图。

图3为本发明三轮单驱动加转向舵自动导航条筒底盘布局的示意图。

图4为本发明四轮双驱动自动导航条筒底盘布局的示意图。

图5为本发明四轮前后单或双驱动加转向舵自动导航条筒底盘布局的示意图。

图6为本发明并条--粗纱工序自动导航条筒系统运行实施例示意图。

图7为本发明梳棉--并条工序自动导航条筒系统运行实施例示意图。

具体实施方式

参照附图1，自动导航条筒，盛放纤维条的筒体1设置在中坚结构的底盘6上，底盘6下部设有支承和驱动行走部分3、循迹导航探测部分2、电子地标探测部分5、指令节点通讯部分11、遇障监测部分8、电源部分4、停启信号探测部分9和条筒主控部分10，显示部分7设置于条筒1外周。

参照附图2，自动导航条筒上的硬件安装在底盘的下部，包括：支承和驱动行走部分3、循迹导航探测部分2、电子地标探测部分5、指令节点通讯部分11、遇障监测部分8、电源部分4、停启信号探测9部分和条筒主控部分10。

自动导航条筒上的硬件也可安装在底盘的上部。

所述的支承和行走部分为设置于底盘下部的三或四个轮子。

所述轮子数量为三个时，如附图3的三轮自动导航条筒，三个轮子基本为等边三角形设置，三个轮子包括一个主动行走转向轮31，两个从动轮32。主动行走转向轮31设为前轮或后轮，主动行走转向轮31的行走由独立的行走电机驱动，主动行走转向轮的转向由独立的转向电机33驱动转向装置实现。

所述轮子数量为四个时，如附图4的四轮自动导航条筒，四个轮子为前后各两个轮子，四个轮子包括两个主动行走转向轮41，两个从动轮42。主动行走转向轮41设为前轮或后轮，两个主动行走转向轮41的行走由独立的两个行走电机驱动，两个主动行走转向轮41的转向由两个行走电机的差速实现。

所述轮子数量为四个时，如附图5的一种四轮自动导航条筒，四个轮子设置为前、后和左、右各一个轮子，左右两个轮子为从动轮52，前和/或后两个轮子为主动行走转向轮51，前和/或后两个主动行走转向轮51的行走由独立的两个行走电机驱动，主动行走转向轮51的转向由独立的转向电机53驱动转向装置实现。

所述的导航引导条为导航磁条，循迹导航探测部分的循迹探头为电磁探头，设在底盘下行走轮转向的前部，循迹探头将埋设在地表下的导航磁条与条筒相对位置信号数字化处理以后，转换为转向信号控制转向电机，完成循迹导航。

所述的导航引导条为对比显色引导条，循迹导航探测部分的循迹探头为光电探头，设在底盘下行走轮转向的前部，循迹探头将地面对比显色引导条与条筒相对位置信号数字化处理以后，转换为转向信号控制转向电机，完成循迹导航。

循迹探头接收不到导航引导条信号时条筒自停，并显示离线自停信号。

所述的电子地标探测部分为电子标签读卡器，探测位于导航引导条两侧设置转向和岔道等受控位置处固定位置的信息，由条筒主控部分指令控制行走电机速度和转向电机转向。

所述的电子标签读卡器为1或2或3个只读式RFID读卡器。

所述的指令节点通讯部分为无线电通讯模块，为NFC近场通讯模块，或者蓝牙通讯模块或zigbee通讯模块。

所述的显示部分，设置在条筒外周的上部或下部，通过LED光色和发光方式，显示条筒工作状态、条筒存放纤维条信息及供应机台状况，实现人机交互，也可配合讯响器警示。

为便于LED灯多色显示，采用RGB三基色LED。

LED发光方式可以为静态发光、慢闪和快闪等。

条筒工作状态包括正常行走、充电、满电、缺电、通讯、离线和遇障等。

所述的遇障监测部分，包括在前进方向前部设置的超声波测距传感器、激光测距传感器、红外线测距传感器、电磁感应检测部分，同时设有行走电机过载检测。遇障监测确保条筒行驶安全，及应对情景的变速和制动，包括排队自停、停启信号自停、碰到阻止条筒行进的障碍物自停、未触动遇障开关而过载或行走轮被缠绕而过载自停等。

所述的停启信号探测部分设有停启信号探测传感器和信号处理器，停启信号探测传感器接收特定工位由车间总控系统发出的停止或行走指令，经信号处理器处理后由条筒主控部分通知行走部分执行。

所述的停启信号探测传感器，采用红外线光电信号探测传感器、电磁信号探测传感器或触点开关。

所述的电源部分包括可充电电源和电源管理部分。

可充电电源为锂离子电池组，为条筒提供总电源，供应条筒行走电机、转向电机、传感器、通讯、显示及主控部分的电源。

电源管理部分，将可充电锂离子电池组电源，按照各部分所需的电压电流分配给行走、转向、传感器、通讯、显示和主控部分，并完成充电管理和待机管理。为了节省条筒电源，在条筒进入空筒储存区、满筒储存区和满筒使用区并就位后，电源管理部分使条筒进入待机休眠状态。等到停启信号接收传感器接收到行走信号，或遇障信号解除后条筒激活。

充电方式分为有电极接触的有线充电和无电极接触的无线充电。

有电极接触的有线充电方式是在底盘下面设有电极接触槽板12，条筒到达固定充电工位时，固定充电工位上的充电电极接触条筒上的电极接触槽板12，电极接触槽板12接收充电工位上能源，通过转换给锂离子电池组充电。

有电极接触的有线充电为了防止供电与充电电极产生接触火花，在检测到供电与充电电极接触正常后加大充电电流。

无电极接触的无线充电方式是在底盘下面设有电磁感应接收线圈，条筒到达固定充电工位时，固定充电工位上的发射线圈产生电磁场，条筒底盘下的接收线圈通过电磁感应接收能源，通过转换给锂离子电池组充电。

条筒主控部分，包括CPU、存储器、A/D转换器、I/O接口等。主控部分处理循迹导航探测部分、地标探测部分、指令节点通讯部分、遇障监测部分和停启信号探测部分接收的信息，按照条筒运行逻辑和车间总控系统调度向行走部分和显示部分发出执行指令。

自动导航条筒的导航控制系统，包括自动导航条筒、埋设在条筒通道地表下的导航引导条、固定在导航引导条转向、岔道和固定充电工位处的地标电子标签、固定在指令节点处的通讯模块、固定在特定工位的停启信号发送器和车间总控系统。

所述的导航引导条为导航磁条，条筒上的循迹探头为电磁探头，设在底盘下行走轮转向的前部，循迹探头将埋设在地表下的导航磁条与条筒相对位置信号数字化处理以后，转换为转向信号，传输并控制转向电机，完成循迹导航。

所述的导航引导条为对比显色引导条，条筒上的循迹探头为光电探头，设在底盘下行走轮转向的前部，循迹探头将地面对比显色引导条与条筒相对位置信号数字化处理以后，转换为转向信号，传输并控制转向电机，完成循迹导航。

所述的固定在导航引导条转向、岔道和固定充电工位处的地标电子标签，为与条筒上地标传感器匹配的电子标签。

所述的固定充电工位设在每台纤维条圈放主机每个眼位空筒备用区队列处。确保每个在用的条筒在一个循环运行周期中，充电时间不小于并条机圈条一落满筒的时间。为了增加充电时长，可以设置n个连续或间断的固定充电工位以获得n倍圈条一落满筒的时间，n等于1～5，优选2～3。如圈条一落满筒的时间为15分钟，n等于2～3时，条筒每一个使用循环周期中充电时间累计为30～45分钟。同时可以采用快速充电技术提高充电效率。

充电方式分为有电极接触的有线充电和无电极接触的无线充电。

有电极接触的有线充电方式是在底盘下面设有电极接触槽板，条筒到达固定充电工位时，固定充电工位上的充电电极接触条筒上的电极接触槽板，电极接触槽板接收充电工位上能源，通过转换给锂离子电池组充电。

有电极接触的有线充电为了防止供电与充电电极产生接触火花，在检测到供电与充电电极接触正常后加大充电电流。

无电极接触的无线充电方式是在底盘下面设有电磁感应接收线圈，条筒到达固定充电工位时，固定充电工位上的发射线圈产生电磁场，条筒底盘下的接收线圈通过电磁感应接收能源，通过转换给锂离子电池组充电。

所述的固定充电工位设在满筒储存区、满筒使用区或空筒储存区队列处。

所述的指令节点通讯模块为与条筒通讯模块匹配的通讯模块，包括圈条器工位通讯模块、满筒储存区出口处通讯模块、粗纱满筒使用区入口处通讯模块和空筒储存区出口处通讯模块。

所述的特定工位停启信号发送器为与条筒停启信号探测部分匹配的停启信号发送器，包括圈条器圈放空筒备用区出口处列首工位的备筒停启信号发送器、圈条器工位的圈条停启信号发送器、满筒储存区队列出口处列首工位的满筒停启信号发送器、满筒使用区出口处的列首工位的满筒使用停启信号发送器和空筒储存区队列出口处列首工位的空筒停启信号发送器。

所述的车间总控系统为有线或无线连接纤维条圈放主机、纤维条使用主机、指令节点通讯模块、特定工位停启信号发送器的计算机网络系统。

自动导航条筒的导航控制方法，采用上述自动导航条筒导航控制系统实现纤维条卷装条筒的输送，包括如下步骤：

1)车间总控系统向空筒储存停启信号发送器发出行走信息，同时空筒储存区出口处通讯模块与条筒通讯，写入目标空筒备用区及途经的电子地标信息，条筒离开空筒储存区；

2)空筒沿途按照岔道匹配地标的导航引导条轨迹，进入指定纤维条圈放的空筒备用区与充电工位，进入该列位的首个空筒到达列首工位后，空筒备用停启信号发送器发出停止信息，列首空筒自停，后续条筒排队自停，充电工位开始充电；

3)纤维条圈放主机发出换筒信号由车间总控系统使圈条停启信号发送器发出行走信息，条筒进入圈条器工位开始圈条；

4)圈条满筒后圈条工位通讯点与条筒通讯，写入所生产纤维条品种信息、目标满筒储存区列位及途经的电子地标信息，和条筒显示信息，圈条停启信号发送器发出行走信息，满筒离开圈条器，去往目标满筒储存区队列；

5)沿途按照岔道匹配电子地标的导航引导条轨迹，进入指定对应满筒储存区列位，进入该列位的首个满筒到达列首工位后，满筒储存停启信号发送器发出停止信息，列首条筒自停，后续条筒排队自停；

6)纤维条使用工序换筒信号使满筒储存停启信号发送器发出行走信息，同时满筒储存通讯点与条筒通讯，写入去往目标满筒使用区的目标列位所匹配的地标信息，列首满筒行走，后续满筒相继离开满筒储存区；

7)离开满筒储存区的条筒，沿途按照岔道匹配电子地标的导航引导条轨迹进入指定满筒使用区列位，进入前由满筒使用区通讯点校验，并写入下一个去向的空筒储存区列位，进入满筒使用区列位的首个满筒到达列首工位后，满筒使用停启信号发送器发出停止信息，列首满筒自停，后续条筒排队自停；

8)满筒使用区纤维条用完时，车间总控系统发出换筒信号，空筒余条断条后，满筒使用停启信号发送器发出行走信息，列首条筒行走，后续条筒离开满筒使用区阵列；

9)离开满筒使用区的条筒去往空筒储存区阵列，沿途按照岔道匹配电子地标的导航引导条轨迹，进入指定空筒储存区列位，进入该列位的首个条筒到达列首工位后，空筒储存停启信号发送器发出停止信息，列首条筒自停，后续条筒排队自停；

10)上述步骤依次循环。

所述的指令节点通讯部分，在条筒位于指令节点时与固定在指令节点处匹配的指令节点通讯模块进行通讯，指令节点通讯模块接收车间总控系统对条筒后续运行的调度指令，并写入条筒主控部分。

车间总控系统向特定工位停启信号发送器发出条筒停止信号时，该工位条筒制动；车间总控系统向特定工位停启信号发送器发出条筒行走信号时，该工位条筒通行。

所述的排队自停，是条筒自主停启控制的功能，即在同一条导航轨迹上行走的条筒，只要前一个条筒发生任何原因的行走停止，后一个条筒会通过遇障监测部分感应到前方条筒信息而自停。

参照附图6，为并条机602与粗纱机615两个工序之间采用自动导航条筒及其导航控制系统和方法的实施例，包括自动导航条筒、圈放空筒备用区601、并条机圈条器工位604、满筒储存区610、粗纱机满筒使用区614、空筒储存区611、埋设在条筒通道地表下的导航引导条607、固定在导航引导条转向、岔道和充电工位603处的电子标签地标RFID地标608、固定在指令节点处的近场通讯模块NFC模块605、固定在特定工位的停启信号发送器609和车间总控系统。

所述的指令节点NFC模块包括圈条器工位604的圈条NFC模块、满筒储存区610出口处的满筒NFC模块、粗纱满筒使用区614入口处的粗纱NFC模块和空筒储存区611出口处的空筒NFC模块。

所述的特定工位停启信号发送器609，包括并条机602圈放空筒备用区601出口处列首工位的备筒停启信号发送器、圈条器工位604的圈条停启信号发送器、满筒储存区610队列出口处列首工位的满筒停启信号发送器、粗纱机满筒使用区614出口处的列首工位的粗纱停启信号发送器和空筒储存区611队列出口处列首工位的空筒停启信号发送器。

自动导航条筒的行进循着条筒行进方向606单向循环周转：依次为圈放空筒备用区601与充电工位603--并条机圈条器工位604--满筒储存区610--粗纱机满筒使用区614--空筒储存区611--：

离开空筒储存区611的条筒按空筒NFC模块指令，沿途按照岔道匹配RFID地标608的磁迹进入指定并条机602的空筒备用区601与充电工位603，停启信号发送器609发出停止信息，开始充电。并条机602换筒信号由车间总控系统使停启信号发送器609发出行走信息，备筒进入圈条器工位604开始圈条；

圈条满筒后圈条NFC模块与条筒通讯，写入所生产纤维条品种信息、目标满筒储存区610列位及途经的RFID地标608信息，和条筒LED显示光色信息；

圈条停启信号发送器609发出行走信息，满筒离开并条机602，去往目标满筒储存区610队列，沿途按照岔道匹配RFID地标608的磁迹，进入指定对应满筒储存区610列位，进入该列位的首个条筒到达列首工位后，满筒停启信号发送器609发出停止信息，列首条筒自停，后续条筒排队自停；

粗纱机615换筒信号使满筒停启信号发送器609发出行走信息，列首条筒行走，后续条筒相继离开满筒储存区610，同时满筒NFC模块与条筒通讯，写入去往目标粗纱机满筒使用区614目标列位所匹配的RFIC地标608信息；

离开满筒储存区610的条筒，沿途按照岔道匹配RFID地标的磁迹进入指定粗纱机满筒使用区614列位，进入前由粗纱NFC模块校验，并写入下一个去向空筒储存区611的列位，进入该列位的首个条筒到达列首工位后，粗纱停启信号发送器609发出停止信息，列首条筒自停，后续条筒排队自停；

粗纱机615满筒使用区614纤维条用完时，粗纱机发出换筒信号，粗纱机空筒余条断条后，粗纱停启信号发送器609发出行走信息，列首条筒行走，后续条筒离开粗纱机615满筒使用区614阵列；

离开粗纱机615的条筒去往空筒储存区611列位，沿途按照岔道匹配RFID地标的磁迹，进入指定空筒储存区611列位，进入该列位的首个条筒到达列首工位后，空筒停启信号发送器发出停止信息，列首条筒自停，后续条筒排队自停；

依此循环。

参照附图7，为梳棉机701到并条机714两个工序之间采用自动导航条筒及其导航控制系统和方法的实施例，包括自动导航条筒、梳棉机圈条器工位705、满筒储存区710、并条机714满筒使用区712、空筒储存区709、埋设在条筒通道地表下的导航引导条707、固定在导航引导条转向、岔道和充电工位702处的电子标签RFID地标703、固定在指令节点处的近场通讯NFC模块704、固定在特定工位的规划停启信号发送器713和车间总控系统。

所述的指令节点NFC模块包括圈条器工位的圈条NFC模块、满筒储存区出口处的满筒NFC模块、满筒使用区入口处的并条NFC模块和空筒储存区出口处的空筒NFC模块。

所述的特定工位包括空筒储存区709阵列出口处的空筒列首工位、并条机714满筒使用区712出口处的列首工位、满筒储存区710阵列出口处的满筒列首工位、梳棉机701备用条筒出口处的的备筒列首工位、圈条器工位出口处的圈条器工位705和固定充电工位702。

自动导航条筒行进循着条筒行进方向706单向循环周转：依次为空筒备用区与充电工位702--梳棉机圈条器工位705--满筒储存区710--并条机满筒使用区712--空筒储存区709--：

离开空筒储存区709的条筒708按空筒NFC模块指令，沿途按照岔道匹配RFID地标703的磁迹进入指定梳棉机701机备用空筒队列与充电工位702，停启信号发送器713发出停止信息，开始充电。梳棉机701换筒信号使停启信号发送器713发出行走信息，备筒进入圈条器工位705开始圈条；

圈条满筒后圈条NFC模块与条筒通讯，写入纤维条品种信息、满筒储存区710列位地标信息、供应目标粗纱机列位地标信息，和筒体LED显示光色信息；

圈条停启信号发送器713发出行走信息，条筒离开梳棉机701，沿途按照岔道匹配RFID地标的磁迹，进入指定对应满筒储存区710列位，进入该列位的首个满筒到达列首工位后，满筒停启信号发送器713发出停止信息，后续条筒排队自停；

并条机714换筒信号使满筒停启信号发送器713发出行走信息，条筒711相继离开满筒储存区710。同时满筒NFC模块与条筒通讯，写入去往并条机714满筒使用区712阵列目标所匹配的RFIC地标；

离开满筒储存区710的条筒，沿途按照岔道匹配RFID地标的磁迹进入指定并条机714满筒使用区712列位，进入前由并条NFC模块校验，进入该列位的首个条筒到达列首工位后，并条停启信号发送器713发出停止信息，后续条筒排队自停；

并条机发出换筒信号，并条机空筒余条断条后，并条停启信号发送器713发出行走信息，空筒离开并条机714满筒使用区712阵列；

空筒全部离开并条机714满筒使用区712阵列后，并条停启信号发送器713发出停止信息；

离开并条机714的空筒去往空筒储存区709，沿途按照岔道匹配RFID地标的磁迹，进入指定空筒储存区709列位，进入该列位的首个条筒到达列首工位后，空筒停启信号发送器发出停止信息，列首条筒自停，后续条筒排队自停；

依此循环。

在附图6、7所示实施例中，所述的导航引导条607、707为导航磁条，为磁条厚度1～5mm宽度10～50mm固定磁极性的塑性磁条。在导航引导条607、707的导向下条筒按条筒运动方向606行进。

所述的RFID地标608、703为与条筒地标传感器匹配的只读式电子标签。

所述的指令节点NFC模块605、704为与条筒通讯模块匹配的近场通讯模块。

所述的停启信号发送器609、713为与条筒停启信号传感器匹配的停启信号发送器为红外LED。车间总控系统发出该工位条筒停止信号时，条筒制动；车间总控系统发出该工位条筒行走信号时，条筒通行。

其它生产和使用纤维条卷装条筒的工序，可以参考图6图7的实施例，采用自动导航条筒及其导航控制系统和方法的技术方案，实现条筒的自动输送。

上述技术方案构成的自动导航条筒及其导航控制系统和方法，条筒通过通讯模块接收总控系统的指令，在固定导航引导条、固定地标电子标签和停启信号发送器的引导和控制下，完成满筒从纤维条圈放主机--满筒储存区--棉条使用区--空筒储存区--纤维条圈放主机的输送，实现纤维条卷装条筒在纤维条生产与使用工序的自动联接，自动导航条筒及其导航控制系统具有工艺柔性实用、通讯信号无串扰、条筒运行可靠、空筒无属性通用性好、车间空间影响小、维护管理便利、系统性价比高等特征。

本发明可以用于以条筒为纤维条卷装的纺纱生产工序之间的卷装输送，包括但不限于梳棉机到并条机、并条机到条卷机、精梳机到并条机、并条机到下道并条机及并条机到粗纱机之间的自动输送。

Claims (34)

1.自动导航条筒，包括盛放纤维条的筒体、底盘，其特征在于：自带移动电源，具备自动导航、自助行走功能，能够按照导航规划自动行走，用于完成纤维条在梳棉、条卷、精梳、并条和粗纱工序之间自动输送。

2.如权利要求1所述的自动导航条筒，其特征在于：包括支承和行走部分、循迹导航探测部分、电子地标探测部分、指令节点通讯部分、显示部分、遇障监测部分、停启信号探测部分、电源部分和条筒主控部分，筒体安装在底盘上，支承和驱动部分、循迹导航探测部分、电子地标探测部分、指令节点通讯部分、遇障监测部分、停启信号探测部分、电源部分和条筒主控部分安装在底盘底下，显示部分设置于条筒外周。

3.如权利要求1或2所述的自动导航条筒，其特征在于：支承和行走部分包括设置于底盘下部的三或四个轮子。

4.如权利要求3所述的自动导航条筒，其特征在于：所述轮子数量为三个时，三个轮子基本为等边三角形设置，三个轮子包括一个主动行走转向轮，两个从动轮，主动行走转向轮设为前轮或后轮，条筒的行走由独立的行走电机驱动，条筒的转向由主动行走转向轮上独立的转向电机驱动转向装置实现。

5.如权利要求3所述的自动导航条筒，其特征在于：所述轮子数量为四个时，四个轮子被布置为前后各两个轮子，四个轮子包括两个主动行走转向轮，两个从动轮，两个后轮或两个前轮被设置为主动行走转向轮，条筒的行走分别由独立的两个主动行走转向轮的两个行走电机驱动，条筒的转向由两个行走电机的差速实现。

6.如权利要求3所述的自动导航条筒，其特征在于：所述轮子数量为四个时，四个轮子设置为前、后和左、右各一个轮子，左、右两个轮子为从动轮，前、后两个轮子为主动行走转向轮，条筒的行走分别由独立的两个行走电机驱动，条筒的转向分别由主动行走转向轮上独立的转向电机驱动转向装置实现。

7.如权利要求1、2、4、5、6任一项所述的自动导航条筒，其特征在于：循迹导航探测部分的循迹探头为电磁探头。

8.如权利要求1、2、4、5、6任一项所述的自动导航条筒，其特征在于：循迹导航探测部分的循迹探头为光电探头。

9.如权利要求7所述的自动导航条筒，其特征在于：电子地标探测部分包括1或2或3个电子标签读卡器。

10.如权利要求8所述的自动导航条筒，其特征在于：电子地标探测部分包括1或2或3个电子标签读卡器。

11.如权利要求1、2、4、5、6、9、10任一项所述的自动导航条筒，其特征在于：指令节点通讯部分包括指令节点通讯模块。

12.如权利要求11所述的自动导航条筒，其特征在于：指令节点通讯模块为NFC近场无线电通讯模块。

13.如权利要求11所述的自动导航条筒，其特征在于：指令节点通讯模块为蓝牙通讯模块或zigbee通讯模块。

14.如权利要求1、2、4、5、6、9、10、12、13任一项所述的自动导航条筒，其特征在于：遇障监测部分在前进方向前部设置超声波测距传感器。

15.如权利要求1、2、4、5、6、9、10、12、13任一项所述的自动导航条筒，其特征在于：遇障监测部分在前进方向前部设置红外线测距传感器、激光测距传感器或电磁感应检测部分。

16.如权利要求1、2、4、5、6、9、10、12、13任一项所述的自动导航条筒，其特征在于：行走电机设有过载检测。

17.如权利要求1、2、4、5、6、9、10、12、13任一项所述的自动导航条筒，其特征在于：停启信号探测部分为红外线光电信号探测传感器或电磁信号探测传感器。

18.如权利要求14所述的自动导航条筒，其特征在于：停启信号探测部分为红外线光电探测传感器或电磁信号探测传感器。

19.如权利要求1、2、4、5、6、9、10、12、13、18任一项所述的自动导航条筒，其特征在于：显示部分采用RGB三基色LED，LED发光显示方式为静态发光、慢闪和快闪。

20.如权利要求1、2、4、5、6、9、10、12、13、18任一项所述的自动导航条筒，其特征在于：充电接口部分为有电极接触的有线充电接口或无电极接触的无线充电接口。

21.如权利要求1、2、4、5、6、9、10、12、13、18任一项所述的自动导航条筒，其特征在于：条筒主控部分，包括CPU、存储器、A/D转换器、I/O接口。

22.自动导航条筒导航控制系统，其特征在于：包括如前述权利要求任一项所述的自动导航条筒、埋设在条筒通道地表下的导航引导条、固定在导航引导条转向、岔道和固定充电工位处的电子地标、固定在指令节点的通讯模块、固定在特定工位的停启信号发送器和车间总控系统。

23.如权利要求22所述的自动导航条筒导航控制系统，其特征在于：导航引导条为导航磁条，磁条厚度1～5mm宽度10～50mm固定磁极性的塑性磁条。

24.如权利要求22所述的自动导航条筒导航控制系统，其特征在于导航引导条为对比显色引导条。

25.如权利要求22-24任一项所述的自动导航条筒导航控制系统，其特征在于电子地标为与条筒电子地标传感器匹配的电子标签。

26.如权利要求22-24任一项所述的自动导航条筒导航控制系统，其特征在于：所述的指令节点通讯模块为与条筒通讯模块匹配的通讯模块，包括圈条器工位通讯模块、满筒储存区出口处通讯模块、粗纱满筒使用区入口处通讯模块和空筒储存区出口处通讯模块。

27.如权利要求22-24任一项所述的自动导航条筒导航控制系统，其特征在于：所述的特定工位停启信号发送器为与条筒停启信号探测部分匹配的停启信号发送器，包括圈条器圈放空筒备用区出口处列首工位的备筒停启信号发送器、圈条器工位的圈条停启信号发送器、满筒储存区队列出口处列首工位的满筒停启信号发送器、满筒使用区出口处的列首工位的满筒使用停启信号发送器和空筒储存区队列出口处列首工位的空筒停启信号发送器。

28.如权利要求22-24任一项所述的自动导航条筒导航控制系统，其特征在于：自动导航条筒的固定充电工位设在每台纤维条圈放主机每个眼位空筒备用区队列处。

29.如权利要求22-24任一项所述的自动导航条筒导航控制系统，其特征在于：自动导航条筒的固定充电工位设在满筒储存区、满筒使用区或空筒储存区队列处。

30.如权利要求22-24任一项所述的自动导航条筒导航控制系统，其特征在于：车间总控系统为有线或无线连接纤维条圈放主机、纤维条使用主机、指令节点通讯模块、特定工位停启信号发送器的计算机网络系统。

31.自动导航条筒导航控制方法，其特征在于：采用权利要求22-30任一项所述的自动导航条筒导航控制系统实现纤维条卷装条筒的输送，包括如下步骤：

1)车间总控系统向空筒储存停启信号发送器发出行走信息，同时空筒储存区出口处通讯模块与条筒通讯，写入目标空筒备用区及途经的电子地标信息，条筒离开空筒储存区；

2)空筒沿途按照岔道匹配地标的导航引导条轨迹，进入指定纤维条圈放的空筒备用区与充电工位，进入该列位的首个空筒到达列首工位后，空筒备用停启信号发送器发出停止信息，列首空筒自停，后续条筒排队自停，充电工位开始充电；

3)纤维条圈放主机发出换筒信号由车间总控系统使圈条停启信号发送器发出行走信息，条筒进入圈条器工位开始圈条；

4)圈条满筒后圈条工位通讯点与条筒通讯，写入所生产纤维条品种信息、目标满筒储存区列位及途经的电子地标信息，和条筒显示信息，圈条停启信号发送器发出行走信息，满筒离开圈条器，去往目标满筒储存区队列；

5)沿途按照岔道匹配电子地标的导航引导条轨迹，进入指定对应满筒储存区列位，进入该列位的首个满筒到达列首工位后，满筒储存停启信号发送器发出停止信息，列首条筒自停，后续条筒排队自停；

6)纤维条使用工序换筒信号使满筒储存停启信号发送器发出行走信息，同时满筒储存通讯点与条筒通讯，写入去往目标满筒使用区的目标列位所匹配的地标信息，列首满筒行走，后续满筒相继离开满筒储存区；

7)离开满筒储存区的条筒，沿途按照岔道匹配电子地标的导航引导条轨迹进入指定满筒使用区列位，进入前由满筒使用区通讯点校验，并写入下一个去向的空筒储存区列位，进入满筒使用区列位的首个满筒到达列首工位后，满筒使用停启信号发送器发出停止信息，列首满筒自停，后续条筒排队自停；

8)满筒使用区纤维条用完时，车间总控系统发出换筒信号，空筒余条断条后，满筒使用停启信号发送器发出行走信息，列首条筒行走，后续条筒离开满筒使用区阵列；

9)离开满筒使用区的条筒去往空筒储存区阵列，沿途按照岔道匹配电子地标的导航引导条轨迹，进入指定空筒储存区列位，进入该列位的首个条筒到达列首工位后，空筒储存停启信号发送器发出停止信息，列首条筒自停，后续条筒排队自停；

10)上述步骤依次循环。

32.如权利要求31所述的自动导航条筒导航控制方法，其特征在于：指令节点通讯部分在条筒位于指令节点时与固定在指令节点处匹配的指令节点通讯模块进行通讯，指令节点通讯模块接收车间总控系统对条筒后续运行的调度指令，并写入条筒主控部分。

33.如权利要求31-32任一项所述的自动导航条筒导航控制方法，其特征在于：车间总控系统向特定工位停启信号发送器发出条筒停止信号时，该工位条筒制动；车间总控系统向特定工位停启信号发送器发出条筒行走信号时，该工位条筒通行。

34.如权利要求31-33任一项所述的自动导航条筒导航控制方法，其特征在于：所述的排队自停是在同一条导航轨迹上行走的条筒，只要前一个条筒发生任何原因的行走停止，后一个条筒会通过遇障监测部分感应到前方条筒信息而自停。

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