CN114408422A - 提升平台自动找平找零的方法、四轴提升机及仓库 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种提升平台自动找平找零的方法、四轴提升机及仓库。本申请通过在四轴提升机的提升平台上设置倾角仪和光电装置，实现对提升平台倾斜角度的实时监测，从而在其发生轻微倾斜时及时驱动提升轴进行调平，调平后可直接将提升平台降落至底部从而迅速通过光电装置实现对提升平台高度位置的校准。本申请通过自动化手段主动监测提升平台运行状况，能够有效避免平台倾斜引起电机负载失衡，从而避免因偏载而影响整个四轴提升机甚至智能立体仓库的安全运行。

Description

提升平台自动找平找零的方法、四轴提升机及仓库

技术领域

本申请涉及智能仓库领域，具体而言涉及一种提升平台自动找平找零的方法、四轴提升机及仓库。

背景技术

智能四向车库通过智能四向车、四轴提升机与输送链条机等设备联动，满足复杂场景下的存取、搬运需求，能够极大提升仓储调度的柔性，实现效率、成本、资源的最优化，适用于各种高密度立体储存场景。四轴提升机作为智能四向车库的重要组成部分，主要用于垂直方向上输送智能四向车和货物。其能否安全、便捷、准确地将货物及四向车运送至指定提升层，成为智能四向车仓库中至关重要的一环。

货物及四向车进入四轴提升机提升平台后，四轴提升机往上或往下高速运动。整个提升平台的水平度，以及所需要到的位置的精确度，对于四轴提升机的运行来说至关重要。

一旦提升平台出现倾斜，会造成四轴伺服电机受力不均，单个或多个电机超扭矩运行，进而造成电机的损伤、损坏。严重时会造成货物的倾倒、损坏，甚至会造成四向车从提升平台上滑落。

现有技术下，当项目现场出现提升平台倾斜时，通常需要人为将提升平台低速降到底部，用激光水平仪和直角尺配合单轴低速运动来缓慢调校整个提升平台，校准其水平度以及垂直位置。这种校正方式一方面即费时费力，另一方面，难以避免人工所造成的误差。现有校准手段，其调校精度往往会达不到理想，始终会存在一定的人眼误差。

发明内容

本申请针对现有技术的不足，提供一种提升平台自动找平找零的方法、四轴提升机及仓库，本申请通过两轴倾角仪以及光电装置自动调校四轴提升机中的提升平台，能够快速、准确找平找零，确保提升平台运行稳定性和安全性。本申请具体采用如下技术方案。

首先，为实现上述目的，提出一种提升平台自动找平找零的方法，其步骤包括：实时采集提升平台相对于水平面的倾斜角度；在任意方向的倾斜角度超出匹配于提升平台尺寸的误差范围时，触发提升平台以第一速率驱动其对应方向提升轴，逐侧调整提升平台至水平状态；在提升平台校准至水平状态后，触发提升平台以第二速率驱动其全部提升轴，将提升平台水平降落至底部，更新提升平台零点。

可选的，如上任一所述的提升平台自动找平找零的方法，其中，实时采集提升平台沿第一轴线方向相对于水平面的倾斜角度，以及提升平台垂直于第一轴线方向相对于水平面的倾斜角度；在任意方向的倾斜角度超出误差范围时，触发提升平台第一方向较高一侧的提升轴以第一速率降下提升平台，在该侧提升平台相对于水平面的倾斜角度不超过所述误差范围后，再触发提升平台另一方向上较高一侧的提升轴以第一速率降下提升平台至该侧提升平台相对于水平面的倾斜角度同样不超过所述误差范围。

可选的，如上任一所述的提升平台自动找平找零的方法，其中，重复上述的下降调整步骤直至提升平台任意方向上的倾斜角度均不超出误差范围。

可选的，如上任一所述的提升平台自动找平找零的方法，其中，所述误差范围包括：沿提升平台第一轴线方向的第一误差范围，以及垂直于该方向的第二误差范围；当提升平台沿任意方向的倾斜角度超出匹配于该方向的误差范围时触发提升平台逐侧调整至水平状态。

可选的，如上任一所述的提升平台自动找平找零的方法，其中，沿提升平台第一轴线方向的第一误差范围负相关于其沿第一轴线方向的尺寸；垂直于提升平台第一轴线方向的第二误差范围负相关于其垂直于第一轴线方向的尺寸。

可选的，如上任一所述的提升平台自动找平找零的方法，其中，所述第一速率显著小于第二速率。

同时，为实现上述目的，本申请还提供一种四轴提升机，包括提升平台，其中，所述提升平台上安装有倾角仪和光电装置；所述倾角仪用于实时采集提升平台相对于水平面的倾斜角度，在任意方向的倾斜角度超出匹配于提升平台尺寸的误差范围时，触发提升平台以第一速率驱动其对应方向提升轴，逐侧调整提升平台至水平状态；所述光电装置用于在提升平台调平至水平状态并以第二速率下降时，根据对光电信号的接收状况，触发提升平台停止下降并更新零点位置。

可选的，如上任一所述的四轴提升机，其中，所述光电装置包括：分别设置于四轴提升机框架底部以及提升平台下方的至少一组槽型光电和零点检测片，其中的槽型光电设置于提升平台的下方，用于发射光电信号以及根据对光电信号的接收状况确定零点位置；其中的零点检测片正对槽型光电的发射方向，用于阻挡槽型光电所发射的光电信号，触发槽型光电根据其所接收的光电信号变化状况确定零点位置。

可选的，如上任一所述的四轴提升机，其中，倾角仪为两轴倾角仪，用于实时采集提升平台沿第一轴线方向相对于水平面的倾斜角度，以及提升平台垂直于第一轴线方向相对于水平面的倾斜角度；在任意方向的倾斜角度超出误差范围时，触发提升平台第一方向较高一侧的提升轴以第一速率降下提升平台，在该侧提升平台相对于水平面的倾斜角度不超过所述误差范围后，再触发提升平台另一方向上较高一侧的提升轴以第一速率降下提升平台至该侧提升平台相对于水平面的倾斜角度同样不超过所述误差范围。

基于上述方案，本申请还提供有一种仓库，其内部设置有立体货架，所述立体货架上连接有如上任一所述的四轴提升机，用于在立体货架垂直各层之间运输四向车及货物。

有益效果

本申请通过在四轴提升机的提升平台上设置倾角仪和光电装置，实现对提升平台倾斜角度的实时监测，从而在其发生轻微倾斜时及时驱动提升轴进行调平，调平后可直接将提升平台降落至底部从而迅速通过光电装置实现对提升平台高度位置的校准。本申请通过自动化手段主动监测提升平台运行状况，能够有效避免平台倾斜引起电机负载失衡，从而避免因偏载而影响整个四轴提升机甚至智能立体仓库的安全运行。

具体监测时，本申请按照提升平台的尺寸相应计算能够保证四轴提升机安全运行的误差角度范围。对于面积较大的提升平台，同一倾斜角度下，其四轴高度差相比于小面积的提升平台会显著增加，因此，为避免提升轴所设电机负载失衡，本申请通过预先测量计算，将大尺寸提升平台的误差角度范围控制较小，但能够相应放宽小尺寸提升平台的误差角度范围。本申请能够通过对误差角度范围的调控而保证提升平台各提升轴之间高度差不超过1mm，因此能够避免不同轴之间扭矩相差超过20％，有效避免电机超扭矩运行。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本申请的实施例一起，用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1是本申请的提升平台4轴位置关系的示意图；

图2是本申请的提升平台中两轴倾角仪安装位置的示意图；

图3是本申请的四轴提升机中光电装置安装位置的示意图；

图中，1表示第一驱动轴；2表示第二驱动轴；3表示第三驱动轴；4表示第四驱动轴；A表示倾角仪；U表示光电装置。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“内、外”的含义指的是相对于四轴提升机本身而言，指向提升平台内部的方向为内，反之为外；而非对本申请的装置机构的特定限定。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

本申请中所述的“上、下”的含义指的是使用者正对四轴提升机时，由地面指向提升平台上升方向即为上，反之即为下，而非对本申请的装置机构的特定限定。

图3为根据本申请的一种四轴提升机，其包括：

4根垂直设置的提升轴，以及设置在提升轴之间的提升平台，提升平台通过4个电机驱动而相应沿各提升轴上下移动。

正常工作状态下，四根提升轴上的电机同步运行，共同驱动提升平台水平向上或向下将货物及搭载货物的四向车运送到提升机所连立体仓库的相应货架层。

为实时监控提升平台的运行倾角，在平台发生侧倾时及时干预，本申请在提升平台上相应的安装有倾角仪A和光电装置U：

所述倾角仪A用于实时采集提升平台相对于水平面的倾斜角度，从而在任意方向的倾斜角度超出匹配于提升平台尺寸的误差范围时，触发提升平台以较低的第一速率驱动倾斜方向的提升轴，逐侧调整提升平台至水平状态；

所述光电装置U包括发射端和接收端，以及能够阻挡于发射端与接收端之间的零点检测片，从而通过光电检测零点检测片实现对提升平台零点位置的校准。以采用槽型光电为例，本申请可将槽型光电设置于四轴提升机的零点位置处，安装在机架上，与之相配合地将零点检测片安装在四轴提升机的提升平台上对应于槽型光电凹槽位置。当提升平台运行至零点以上位置时，槽型光电所发射的光电信号恰好被对侧的接收端接收，而当提升平台下降至零点位置时，安装于提升平台上的零点检测片恰巧阻挡在光电的发射端与接收端之间，此时接收端无法接收到光电信号，据此可通过光电信号的状态变化而判断出提升平台到达零点位置。在提升平台以第二速率驱动其全部提升轴将提升平台水平降落至底部后，零点检测片阻挡在槽型光电的发射端与接收端之间，从而可根据光电信号的变化检测提升平台到达零点位置，以相应更新提升平台零点高度。

具体实现时，上述找平、找零的调控过程可通过执行集成于四轴提升机PLC控制模块中的算法程序实现。该四轴提升机的4个提升轴上分别设置四个伺服驱动器及四个伺服电机。该伺服系统以5mm/s的运行速度作为第一速率调控提升平台角度时，为保证调节精度，需设置伺服系统此过程中的运行精度达到0.1mm。该PLC控制模块可通过485模块实现与倾角仪A的连接。光电装置U直接连接在PLC控制模块的I点采集处。为方便实现对提升平台各位置相对于水平面倾斜角度的调控，本申请可直接采用XY两轴倾角仪，设置其中一测量轴平行于提升平台的长边，另一测量轴平行于提升平台的短边。倾角仪精度要求两轴动静态精度0.01°，能反馈正负角度值，可设置其以485通讯方式每秒传递20组角度数据，以实现对提升平台实时角度关系的精准监控。本申请所采用的槽型光电，其响应时间可选择为1ms，与之对应匹配的零点检测片可设置为长20mm,宽10mm。的四轴提升机整机。

PLC通过485模块实时采集图1中XY两轴倾角仪的角度值。四轴提升机的提升平台，分别在其四角的提升轴上安装有四个伺服电机。正常工作状态下，四个伺服电机由4个伺服驱动器控制来实现四轴同步运动，上升或下降。其中伺服驱动器安装在地面控制柜中。

XY两轴倾角仪可直接水平安装在图2中心处，当提升平台3，4角或者1、2角其中一对角倾斜时，Y轴会反馈一个倾斜角度。当提升平台2，3角或者1、4角其中一对角倾斜时，X轴会反馈一个倾斜角度。X轴和Y轴的倾斜角的动态精度和静态精度均需达到0.01°。

零点检测片在其他实施例中还可以安装在四轴提升机零点位置，安装在机架上，不随提升平台运动，见图3。此时，对应将槽型光电安装在提升平台上随提升平台同步上下移动。当提升平台下降至零点处，槽型光电能稳定检测到零点检测片。且光电上表面与零点检测片上边沿齐平，实现对零点的校准。

以长宽为M*N＝2200*2200mm的提升平台为例，提升平台的4条边与水平位置需保持高度相差在1mm以内。误差超过1mm,会造成不同轴的扭矩相差过大，会达到20％的扭矩差。当设备重载时，会造成单个或多个电机超扭矩运行。

根据三角函数可求得，将XY两轴倾角仪设置在提升平台正中间时M/2*tan(x-0.01)°＝1100*tan0.05°≈0.9599＜1mm；

M/2*tanx°＝1100*tan0.06°≈1.1519＞1mm。

由此可推出，要确保提升平台的4条边与水平位置相差1mm以内，X轴处可最大倾斜的角度x°＞-0.06°且＜0.06°即可。

与之类似，将XY两轴倾角仪设置在提升平台正中间时，

根据三角函数：N/2*tan(y-0.01)°＝1100*tan0.05°≈0.9599＜1mm。

N/2*tany°＝1100*tan0.06°≈1.1519＞1mm。

由此可求出要确保提升平台的4条边与水平位置相差1mm以内，Y轴处可最大倾斜的角度y°同样＞-0.06°且＜0.06°即可。

其他位置上所设置的XY两轴倾角仪，其计算过程中需要根据倾角仪安装位置相对于提升平台长短两轴长宽比例而相应调整上式三角函数前面系数。按照倾角仪的检测精度逐一计算确认满足上式条件的X轴和Y轴所反馈出来的最大角度即可。

以长宽为M*N＝2200*2200mm且将倾角仪设置于提升平台正中间的四轴提升机为例，PLC实时检测X轴和Y轴反馈的角度，当X轴或是Y轴角度≥0.06°或者≤-0.06°时，四轴提升机报提升平台倾斜的报警，为保护提升平台以及货物的安全，提升动作急停。

等到四轴提升机停稳后，提升平台倾斜的报警信号以及电机的停止信号会触发提升机进入自动找平找零模式，此模式下，速度为5mm/s，取消四轴同步模式，切换成单轴运动模式，执行以下调控步骤：

程序中比较X轴和Y轴角度的绝对值大小。

若X轴角度大于Y轴角度，先进行X轴找平，通过判断X轴角度的正负，可判断出2、3轴在上，还是1,4轴在上。

X角度为正时，1、4轴在上，2、3轴在下。则保持2、3轴不动，1、4轴同时以5mm/s的速度低速下降，当检测到X轴角度满足＞-0.06°且＜0.06°时，X轴完成初次找平。

若X角度为负时，则1、4轴在下，2、3轴在上。则保持1、4轴不动，2、3轴同时以5mm/s的速度低速下降，当检测到X轴角度满足＞-0.06°且＜0.06°时，X轴完成初次找平。

X轴完成找平后，再进行Y轴找平。

Y角度为正时，3、4轴在上，1、2轴在下。则保持1、2轴不动，3、4轴同时以5mm/s的速度低速下降，当检测到Y轴角度满足＞-0.06°且＜0.06°时，Y轴完成初次找平。

Y角度为负时，则3、4轴在下，1、2轴在上。则保持3、4轴不动，1、2轴同时以5mm/s的速度低速下降，当检测到Y轴角度满足＞-0.06°且＜0.06°时，Y轴完成初次找平。

完成XY轴两方向上的初次找平后，再对XY轴角度进行判断，若其中有一个角度依旧不满足＞-0.06°且＜0.06°的要求，则按照上述方法进行第二次、第三次找平，直至XY轴角度均＞-0.06°且＜0.06°，则结束找平。

若原先检测到的是Y轴角度大于X轴角度，则也可选择先进行Y轴找平，再进行X轴找平，同样反复执行找平调整过程，直至XY轴角度均＞-0.06°且＜0.06°，则结束找平。

找平完成后，提升平台的位置数据与原来的位置数据会出现偏差。为确保提升层准确对接输送线。需要对提升平台按照以下方式进行找零：

找平完成的信号加上XY轴角度均＞-0.06°且＜0.06°的信号，触发提升机进入找零模式。此时，驱动提升机恢复四轴同步模式，以50mm/s的第二速率下降，直至提升机平台的槽型光电检测到零点处的检测片。在槽型光电检测到检测片电信号的上升沿时，触发提升机停止下降，并将此时四轴位置数据设为0。

至此，完成提升机的找平找零，异常恢复，可触发提升机按照正常程序继续执行运输任务恢复使用。

综上，为了确保提升机长期安全稳定的运行，解决四轴提升机倾斜后的自动找平找零，以确保提升平台运行时的水平度，本申请在提升平台上设置倾角仪以检测平台倾斜，通过槽型光电检测到零点位置处的零点检测片实现找零。本申请能实时检测提升机提升平台的水平度，在提升平台出现倾斜时，触发报警，报警急停后，自动驱动提升机各轴电机低速运行调整，实现自动找平、找零。本申请能够自动现提升平台水平和零点的校准，无须人为干预，取代了人工用激光水平仪和直角尺配合单轴低速运动来校准整个提升平台水平度的原始方案，能够避免人工检测误差，在倾斜角度很小的时候及时进行调整，从而提高仓库运行的安全性和稳定性。

以上仅为本申请的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种提升平台自动找平找零的方法，其特征在于，步骤包括：

实时采集提升平台相对于水平面的倾斜角度；

在任意方向的倾斜角度超出匹配于提升平台尺寸的误差范围时，触发提升平台以第一速率驱动其对应方向提升轴，逐侧调整提升平台至水平状态；

在提升平台校准至水平状态后，触发提升平台以第二速率驱动其全部提升轴，将提升平台水平降落至底部，更新提升平台零点。

2.如权利要求1所述的提升平台自动找平找零的方法，其特征在于，实时采集提升平台沿第一轴线方向相对于水平面的倾斜角度，以及提升平台垂直于第一轴线方向相对于水平面的倾斜角度；

在任意方向的倾斜角度超出误差范围时，触发提升平台第一方向较高一侧的提升轴以第一速率降下提升平台，在该侧提升平台相对于水平面的倾斜角度不超过所述误差范围后，再触发提升平台另一方向上较高一侧的提升轴以第一速率降下提升平台至该侧提升平台相对于水平面的倾斜角度同样不超过所述误差范围。

3.如权利要求2所述的提升平台自动找平找零的方法，其特征在于，重复权利要求2所述步骤直至提升平台任意方向上的倾斜角度均不超出误差范围。

4.如权利要求3所述的提升平台自动找平找零的方法，其特征在于，所述误差范围包括：沿提升平台第一轴线方向的第一误差范围，以及垂直于该方向的第二误差范围；

当提升平台沿任意方向的倾斜角度超出匹配于该方向的误差范围时触发提升平台逐侧调整至水平状态。

5.如权利要求4所述的提升平台自动找平找零的方法，其特征在于，沿提升平台第一轴线方向的第一误差范围负相关于其沿第一轴线方向的尺寸；垂直于提升平台第一轴线方向的第二误差范围负相关于其垂直于第一轴线方向的尺寸。

6.如权利要求1所述的提升平台自动找平找零的方法，其特征在于，所述第一速率显著小于第二速率。

7.一种四轴提升机，包括提升平台，其特征在于，所述提升平台上安装有倾角仪（A）和光电装置（U）；

所述倾角仪（A）用于实时采集提升平台相对于水平面的倾斜角度，在任意方向的倾斜角度超出匹配于提升平台尺寸的误差范围时，触发提升平台以第一速率驱动其对应方向提升轴，逐侧调整提升平台至水平状态；

所述光电装置（U）用于在提升平台调平至水平状态并以第二速率下降时，根据对光电信号的接收状况，触发提升平台停止下降并更新零点位置。

8.如权利要求7所述的四轴提升机，其特征在于，所述光电装置（U）包括：

分别设置于四轴提升机框架底部以及提升平台下方的至少一组槽型光电和零点检测片，

所述槽型光电，其设置于提升平台的下方，用于发射光电信号以及根据对光电信号的接收状况确定零点位置；

所述零点检测片，其正对槽型光电的发射方向，用于阻挡槽型光电所发射的光电信号，触发槽型光电根据其所接收的光电信号变化状况确定零点位置。

9.如权利要求7所述的四轴提升机，其特征在于，倾角仪（A）为两轴倾角仪，用于实时采集提升平台沿第一轴线方向相对于水平面的倾斜角度，以及提升平台垂直于第一轴线方向相对于水平面的倾斜角度；

在任意方向的倾斜角度超出误差范围时，触发提升平台第一方向较高一侧的提升轴以第一速率降下提升平台，在该侧提升平台相对于水平面的倾斜角度不超过所述误差范围后，再触发提升平台另一方向上较高一侧的提升轴以第一速率降下提升平台至该侧提升平台相对于水平面的倾斜角度同样不超过所述误差范围。

10.一种仓库，其内部设置有立体货架，所述立体货架上连接有如权利要求7-9任一所述的四轴提升机，用于在立体货架垂直各层之间运输四向车及货物。

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