TW200825645A - Running carriage, method of controlling the same, and running carriage system - Google Patents

Description

200825645 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明爲行走台車及其系統，特別是偵測台車之車輪 的滑動，並反饋至驅動馬達以減少滑動的系統。 【先前技術】 在行走台車系統中，爲了能在短時間內行走至目的地 ，且提高停止於目的地的準確度，而執行行走台車之速度 模式圖（pattern )的設定。但是，一旦行走台車的車輪產 生滑動，便會產生對速度模式圖的追蹤延遲，而導致行走 時間延長。此外，倘若在停止於目的地之前無法將滑動消 除的話，行走時間將更進一步地延長。因此，乃保有緩衝 地決定速度模式圖，以便於即使產生滑動也能停止於目的 地，而使得從減速到停止時的制動距離變長，且延長行走 時間。如以上所述，滑動將導致行走台車脫離速度模式圖 ，而使行走時間增長。 專利文獻1中揭示：行走台車每一次偵測掣子，便與 編碼器所求得的座標進行比較，進而偵測滑動量。在專利 文獻1中，行走台車是記憶掣子的座標，並根據所偵測的 滑動量來修正剩餘的行走距離，並修正速度模式圖。但是 ，專利文獻1在解除滑動的方面並未就對行走馬達反饋的 部分進行檢討，即使在假設以消除滑動爲目的的場合中， 由於散亂設置的掣子無法連續地偵測滑動量，因此反饋控 制極爲困難。 -4- 200825645 〔專利文獻1〕 曰本特開2004-287555號公報 【發明內容】 〔發明欲解決之課題〕 本發明課題是提供一種：藉由對馬達反饋控制以解除 滑動，進而抑制來自於作爲目標之速度模式圖的延遲的行 走台車。請求項2之發明所追加的課題爲：使行走台車快 速地從車輪的空轉或滑移脫出。請求項3之發明的課題是 提供一種：以高精度連續且迅速地偵測行走台車的絶對位 置’並施以正確的反饋控制而使行走台車解除滑動的行走 台車系統。 〔解決課題之手段〕 本發明的行走台車設有：用來求取行走台車之驅動輪 的驅動量與每單位時間之變化量的手段；和用來求取前述 行走台車的絶對位置與每單位時間之變化量的手段；和對 前述驅動量的變化量與前述絶對位置的變化量進行比較， 而求出前述行走台車於每單位時間之滑動量的偵測手段； 及以消除前述所求得之滑動量的方式，來控制前述驅動輪 之驅動馬達的控制手段。 前述控制手段最好是：當前述驅動量的變化量較前述 絶對位置的變化量大於預定値以上時，降低前述驅動馬達 的旋轉數，當前述驅動量的變化量較前述絶對位置的變化 -5- 200825645 量小於預定値以上時，提高前述驅動馬達的旋轉數。 本發明的行走台車系統，沿著行走台車的行走通路將 標誌至少分散地設成2列，且在前述行走台車設有：用來 求取行走台車之驅動輪的驅動量與每單位時間之變化量的 手段；和用來偵測前述至少2列之標誌的至少2個線性感 知器；和用來根據前述至少2個線性感知器的輸出，而求 取前述行走台車之絶對位置與每單位時間之變化量的手段 ;和用來對前述驅動量之變化量與前述絶對位置之變化量 進行比較，而求取前述行走台車每單位時間之滑動量的手 段；及以消除前述所求得之滑動量的方式，來控制前述驅 動輪之驅動馬達的控制手段。 而本發明中的驅動量，是指驅動行走車輪等之車輪的 距離，而其每單位時間的變化量是指：從監視車輪之旋轉 的内界感知器側所看見的速度、或者每單位時間的移動距 離。在本說明書中，有關於行走台車的記載可直接適用於 行走台車系統，相反地，有關於行走台車系統的記載也同 樣可直接適用於行走台車。 〔發明的效果〕 在本發明中，是對驅動輪之驅動量的每單位時間的變 化量與行走台車之絶對位置的每單位時間的變化量進行比 較，而求出該期間所發生的滑動量。其次，以消除該滑動 量的方式，反饋至驅動馬達。因此，可消除行走台車的滑 動，並可依循目標之速度模式圖來行走，故可縮短移動時 -6 - 200825645 間，且正確地停止於目的地。滑動中包含空轉與滑移，最 好是根據驅動量的變化量大於絶對位置的變化量的狀況， 而偵測空轉並降低驅動馬達的旋轉數；根據驅動量的變化 量小於絶對位置的變化量的狀況，偵測滑移並提高驅動馬 達的旋轉數。 最好是沿著行走台車的行走通路將標誌至少分散地設 置成2列，並至少以2個線性感知器來偵測至少2列的標 誌，來求出行走台車之絶對位置與每單位時間的變化量。 如此一來，可正確且迅速地求出行走台車之絶對位置與其 變化量。接著，對所求得的變化量與驅動輪之驅動量的變 化量進行比較，能以快速回應的方式藉由正確的反饋控制 來消除滑動。 【實施方式】 以下，是用來實施本發明的最佳實施例。 〔實施例〕 第1圖〜第5圖，是顯示實施例的行走台車系統。在 圖面中，2代表行走台車，該行走台車可以是有軌道式或 者無軌道式，譬如堆高式起重機或者有軌道台車、無人搬 運車、高架行走車。此外，行走台車也包含以水平行走以 外之方式運動的裝置。行走台車2，是由圖面中未標示之 行走速度模式圖的產生部，來產生從出發點到目的地爲止 的行走速度模式圖，並依循該速度模式圖而行走。4爲行 200825645 走通路，行走台車2是沿著行走通路4巡迴或者往復 ，行走台車2譬如具備前後的行走馬達6、7，且分別 行走車輪8、9。1 〇爲驅動軸，是用來連接行走馬達 與行走車輪8、9，沿著驅動軸1 0設置編碼器1 1、1 2 偵測其旋轉量，也就是偵測行走車輪8、9的驅動量 施例中的驅動量是指：從編碼器1 1、1 2等内界感知 得知之行走車輪8、9等的總旋轉數（合計的旋轉數） 行走通路4譬如在左右兩側，譬如是將磁性標誌 L1〜L5、R1〜R5的2列。然而磁性標誌亦可設成3 上，譬如可設成4列’且不侷限於設在行走通路4的 兩側，亦可在左右其中一方設置2列以上。在行走台 至少設有2個線性感知器1 3、1 4，並由線性感知器： 測磁性標誌L 1〜L5，由線性感知器1 4偵測磁性標誌 R5。而磁性標誌的實際數量是多於第1圖所示的1 〇 線性感知器1 3、1 4 ’是輸出以磁性標誌L 1〜L5、R 1 爲基準的相對座標，其偵測區域形成局部性重疊，譬 1圖所示的線性感知器1 3，當磁性標誌L3欲從偵測 脫離時，此時的磁性標誌R3則進入線性感知器1 4的 區域。而線性感知器1 3、14的種類並無限制，只要 連續且線性地輸出以標誌爲基準的相對座標者即可。 在實施例中是採用磁鐵來作爲磁性標誌L 1〜L 5、R 1 ，但亦可採用其他的磁性體，或亦可採用磁性以外的 〇 行走台車2具備滑動偵測部1 5，並採用線性感 移動 驅動 6、7 ，以 。實 器所 〇 設成 列以 左右 車2 [3偵 R1〜 個。 〜R5 如第 區域 偵測 是可 雖然 〜R5 標誌 知器 -8- 200825645 1 3、14的訊號（感知器値）及編碼器1 1、12的訊號（編 碼器値），來偵測前後行走車輪8、9的各個滑動量。滑 動偵測部1 5是用來求取每個預定時間之編碼器値的變化 量，也就是指求取編碼器値的差異或時間微分，同樣地， 可求取線性感知器1 3、1 4之感知器値每單位時間的差異 或時間微分。用來求取差異等的時間間隔可爲固定或可變 。而滑動偵測部1 5對：編碼器1 1之編碼器値的差異或時 間微分；及從線性感知器1 3、14所求得行走台車2之絶 對位置的差異或時間微分進行比較，並偵測行走馬達6側 之行走車輪8於每個前述預定時間所發生的滑動量。同樣 地，滑動偵測部1 5對：編碼器1 2之編碼器値每單位時間 的差異或時間微分；及從線性感知器1 3、1 4所求得絶對 位置的差異或時間微分進行比較，並偵測行走車輪9於每 單位時間的滑動量。 行走台車2具有行走速度模式圖的產生部，該產生部 是用來產生從出發地到目的爲止的行走速度模式圖，行走 控制部1 6是依據行走速度模式圖來控制行走馬達6，並根 據滑動偵測部1 5所求得之每單位時間的滑動量，來修正 行走速度模式圖。行走速度模式圖是設定成：能以短時間 且抑制振動地行走至目的地，並可正確地停止於目的地。 同樣地，行走控制部1 7是依據行走速度模式圖來控制行 走馬達7，並依據滑動偵測部1 5所求得之行走車輪9的滑 動量來修正行走速度模式圖。換言之’用來消除滑動的控 制迴路，是相當於根據行走速度模式圖來執行控制的次迴 -9 - 200825645 路。在根據滑動量所執行的反饋控制中亦可實施以下的控 制：採用發生於每單位時間的滑動量，除此之外’將每單 位時間之滑動量的積分値或每單位時間之滑動量的變化率 加入控制輸入，而將每單位時間的滑動量作爲控制輸入之 比例項P時的一種PID控制。 第2圖中顯示線性感知器1 3 ( 14 )的構造，20爲交 流電源，並將輸出電流的相位設爲sino t。21爲複數個串 聯的線圈，可將加諸於各線圈的電壓輸入演算迴路22，而 求出磁性標誌Li ( Ri )對線性感知器1 3之偵測區域（· A 〜+ A )的相對位置。倘若將磁性標誌相對於偵測區域（ 寬度2 A )的相位設成Θ，演算迴路22可利用因磁性標 誌的位置而使個別線圈的電感（inductance )所產生的變 化，來輸出sin0 · sinot及cos(9 · cosot之類的訊號。 演算迴路24可由此而求出相位0 ，並將磁性標誌相對於 偵測區域的位置作爲感知器値而輸出。在線性感知器1 3、 1 4中，偵測區域的中央部是作爲感知器原點，且將從該位 置起的位移作爲感知器値。 第3圖中，是顯不採用左右磁性標誌之行走台車的絶 對位置偵測。滑動偵測部可辨識目前正在偵測哪一個磁性 標誌，並將感知器原點（線性感知器値爲〇的點）相對於 各磁性標誌的絶對位置（絶對座標）作爲偏移値而加以記 憶。因此，一旦倘若將來自於線性感知器的感知器値加入 感知器原點的絶對座標，便可判斷出行走台車的絶對位置 。爲了實施上述的處理，則必須知道目前正在偵測哪一個 -10- 200825645 磁性標誌。舉例來說，當行走台車從預定的位置啓動（出 發）時，便可得知啓動（出發）時之磁性標誌的編號。接 著，由於已得知行走台車的行走方向，故可在每一次切換 欲偵測之磁性標誌時，求出下一次欲偵測之磁性標誌的編 號並加以記憶。如此一來，可辨識出連續偵測中之磁性標 誌的編號。 第4圖是顯示滑動偵測部1 5的構造。4 1爲處理部， 42爲偏移表，43則是追蹤表。偏移表42，是記載著感知 器原點相對於各磁性標誌的絶對座標，並將線性感知器値 加入該表中可求出絶對座標。此外，每一次切換磁性標誌 時，追蹤新的磁性標誌的編號。追蹤表43中記載著：目 前正在偵測之磁性標誌的編號與該磁性標誌的相關感知器 値；以及根據前述資料所決定之絶對座標的時間序列資料 (time series data )。因爲很簡單，故可在更新追蹤表4 3 之時間序列資料的同時，求出編碼器値的差異。處理部4 1 可偵測出：前後編碼器1 1、1 2之感知器値的差異；和追 蹤表43中前一次絶對座標與這一次絶對座標的差異。譬 如亦可採用過去複數次差異的加權平均値，來取代前一次 與這一次之間的單純差異。處理部4 1可對編碼器値的差 異、與絶對座標的差異進行比較，而偵測行走車輪8、9 於每單位時間的滑動量。 第5圖是顯示行走台車之滑動控制的演算法。滑動偵 測部是從線性感知器取得感知器値，並將其轉換成絶對座 標後加以記憶。此外，取得編碼器値並加以記憶。針對來 -11 - 200825645 自於線性感知器的絶對座標以及編碼器値，求取這一次的 資料與前一次資料之間的差異。對編碼器値的差異與絶對 座標的差異進行比較，來偵測是否有滑動。舉例來說，在 上述差異爲預定値以下的場合中，判定爲沒有滑動。當編 碼器値的差異較絶對座標的差異大於預定値以上時，判定 爲空轉，且爲了降低馬達旋轉數而降低扭矩。當絶對座標 的差異較編碼器値的差異大於預定値以上時，判定行走車 輪滑移，並提高馬達旋轉數後降低扭矩。上述的處理可對 前後的行走車輪獨立執行。此外，用來偵測是否存在空轉 或滑移的預定値，可以是單純的一個定値，或者也可以是 根據行走台車的速度或加速度等而變化的値。接著，在停 止於目的位置之前重複執行滑動控制。 實施例可獲得以下的効果。（1 )可偵測每單位時間 所發生的滑動量。（2 )藉此可對行走馬達執行反饋控制 ，進而消除滑動。（3 )由於可對前後的行走車輪獨立執 行滑動的偵測，故可對產生滑動的行走車輪實施正確的控 制。（4 )根據上述的結果，可抑制行走台車對行走速度 模式圖所產生的延遲，而能以預定的行走時間，正確地行 走至目的地並正確地停止。（5 )由於可依循行走速度模 式圖來行走，因此無須爲了避免產生滑動而限制最大加速 度，即使產生滑動，也不必爲了能停止於目的地而增長制 動距離。（6 )由於通常行走速度模式圖是設定成可抑制 行走台車的振動，故可藉由降低來自於行走速度模式圖的 延遲’而降低行走台車的振動。 -12- 200825645 【圖式簡單說明】 第1圖：實施例之行走台車系統的塊狀圖。 第2圖：實施例所採用之線性感知器的塊狀圖。 第3圖：爲顯示從實施例的線性感知器値轉換成絶對 位置的圖。 第4圖：實施例之滑動偵測部的塊狀圖。 第5圖：爲顯示實施例之滑動控制演算法的流程圖。 【主要元件符號說明】 2 :行走台車 4 :行走通路 6、7 :行走馬達 8、9 :行走車輪 1 〇 :驅動軸 1 1、1 2 :編碼器 1 3、1 4 :線性感知器 1 5 :滑動偵測部 1 6、1 7 :行走控制部 2 〇 :交流電源 21 :線圏 2 2、2 4 :演算迴路 41 :處理部 42 :偏移表 -13- 200825645 43 :追蹤表 L1〜L5、R1〜R5 :磁性標誌 -14-

Claims (1)

1. 200825645 十、申請專利範圍 1 · 一種行走台車，其特徵爲： 設有： 用來求取行走台車之驅動輪的驅動量與每單位時間之 變化量的手段；和 用來求取前述行走台車的絶對位置與每單位時間之變 化量的手段；和 用來對前述驅動量的變化量與前述絶對位置的變化量 進行比較，而求出前述行走台車於每單位時間之滑動量的 偵測手段；及 以消除前述所求得之滑動量的方式，來控制前述驅動 輪之驅動馬達的控制手段。 2 ·如請專利範圍第1項所記載的行走台車，其中前 述控制手段是當前述驅動量的變化量較前述絶對位置的變 化量大於預定値以上時，降低前述驅動馬達的旋轉數，當 前述驅動量的變化量較前述絶對位置的變化量小於預定値 以上時，提高前述驅動馬達的旋轉數。 3 . —種行走台車系統，其特徵爲： 沿著行走台車的行走通路將標誌至少分散地設成2列 ，且在前述行走台車設有： 用來求取行走台車之驅動輪的驅動量與每單位時間之 變化量的手段；和 用來偵測前述至少2列之標誌的至少2個線性感知器 ;和 -15- 200825645 用來根據前 述行走台車之絶 用來對前述 進行比較，而求 段；及 以消除前述 輪之驅動馬達的 述至少2個線性感知器的輸出，而求取前 對位置與每單位時間之變化量的手段；和 驅動量之變化量與前述絶對位置之變化量 取前述行走台車每單位時間之滑動量的手 所求得之滑動量的方式，來控制前述驅動 控制手段。 -16-