基于rfid双仓有轨输送车及轨道布局与定位控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于RFID双仓有轨输送车及轨道布局与定位控制方法，属于自动控制【技术领域】。包括车架、驱动装置、导向轮、供电系统、控制装置、RFID传感器和定位传感器；车架上有前、后两个储物仓，控制装置分别与供电系统、RFID传感器和定位传感器相连，并通过驱动装置控制导向轮的运行；RFID传感器安装在车架的底部两端，可识别用于标记储物方格的RFID标签；定位传感器安装在车架的底部中心，可识别RFID标签前后两侧的定位点。本发明可使有轨输送车的前、后两个储物仓分别对准储物方格，完成多品种、小批量的货物输送存取，增强了有轨输送车作业的灵活性。
【专利说明】基于RF ID双仓有轨输送车及轨道布局与定位控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于RFID双仓有轨输送车及轨道布局与定位控制方法，属于自动控制【技术领域】。
【背景技术】
[0002]传统的仓储系统采用人工方式存取货物，叉车司机驾驶叉车驶入货架巷道内，由于巷道空间狭小，叉车难以在其中灵活行驶。为了减小叉车碰撞导轨的可能性，单条货架不允许过长。这些不足严重制约了货物的存取效率和仓库的空间利用率。
[0003]自动化仓储系统中经常采用巷道堆垛机，其是一种在高层货架的狭窄巷道内来回穿梭运行、进行存取作业的起重机，可将位于巷道口的货物存入货格，或者将货格内的货物取出并运送到巷道口。巷道堆垛机的立柱高度与货架高度成正比，高层货架使得巷道堆垛机的高度过高、结构庞大笨重、行走灵活性和稳定性较差，只适合于批量大、品种少、周转箱箱体规格基本一致、周转慢的简单存储模式。另一方面，包括多排货架的高架仓库一般使用多台堆垛机或者使用转弯巷道及转弯堆垛机，于是每两排货架之间就需设置一条巷道，不仅造成存储空间的严重浪费，而且输送设备成本增加、系统协调控制复杂，工作效率较低。
[0004]随着电子商务、连锁经营等商业模式的发展，货物存取逐渐向批量小、品种多、周转快的柔性仓储模式转变。现有有轨直线运行式穿梭车因其比巷道堆垛机具有更好的灵活性和适应性，在自动化仓储系统中得到了广泛运用。然而现有有轨穿梭车一般只具有一个储物仓，不适应批量小、品种多的柔性仓储模式。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于RFID双仓有轨输送车。
[0006]本发明所采用的技术方案是:基于RFID双仓有轨输送车，包括车架、设于车架底部的导向轮，还包括控制装置、RFID传感器、定位传感器、供电系统和用于驱动导向轮运转的驱动装置；所述供电系统分别与所述控制装置、RFID传感器、定位传感器和驱动装置电连接，所述RFID传感器、定位传感器、驱动装置分别与控制装置信号连接；所述车架上设有前储物仓和后储物仓，车架的底部设有与货架相对应设置的行车轨道；所述行车轨道上布置有:用于存储货物信息的RFID标签和用于停车定位的定位点；所述RFID传感器安装于车架的底部两端，与RFID标签相对应设置；所述定位传感器安装于车架的底部中心，与所述定位点相对应设置。
[0007]所述前储物仓由设置在车架前端的端部凸形框架和设置在车架中部的中间凸形框架组成，所述后储物仓由设置在车架后端的端部凸形框架和所述中间凸形框架组成。
[0008]所述中间凸形框架分为上层框架、中层框架和下层框架，所述控制装置、供电系统和定位传感器对应安装于上层框架、中层框架和下层框架内。
[0009]所述驱动装置包括驱动电机、主动带轮、从动带轮、连接主动带轮和从动带轮的同步带和分别连接有导向轮的前驱动轴、后驱动轴；所述主动带轮与前驱动轴相对固定连接，所述从动带轮与后驱动轴相对固定连接；
前驱动轴、后驱动轴的两端分别通过轴承座支撑于所述车架上；
驱动电机固定于车架上，驱动电机的输出轴连接主动齿轮，前驱动轴的中部安装有被动齿轮，主动齿轮与被动齿轮啮合。
[0010]所述导向轮由大直径主轮及对称固连在大直径主轮两侧的两个同轴小直径翼轮组成，并通过键与相应的驱动轴固定连接。
[0011]所述行车轨道包括两条相互平行的凹槽形地轨和设于两凹槽形地轨之间的承载轨道面，凹槽形地轨与所述导向轮相匹配设置。
[0012]所述RFID传感器在车架的前后两端各设有一个，RFID传感器的信号发射端口垂直指向地面。
[0013]与现有技术相比，本发明提供了基于RFID双仓有轨输送车所产生的有益效果是:结构简单紧凑、成本低廉，能够充分利用仓库空间，提高仓库空间利用率，具有运转灵活、稳定性强的优点，能够适应批量小、品种多的柔性仓储模式；采用RFID传感器、配合RFID标签及定位传感器、定位点，实现货物存取自动化，显著提高了货物存取效率。
[0014]本发明的另一目的在于提供一种基于RFID双仓有轨输送车的轨道布局方法，每条行车轨道上均布置有货物存取工位点，货物存取工位点与货架上的储物方格一一对应设置；
储物方格的横向中心线与行车轨道的纵向中心线的交点处均布置有RFID标签；
在每两张RFID标签之间，沿着行车轨道的纵向中心线方向、在两个储物方格的边界线两侧对称布置两个定位点，供定位传感器读取；
所述定位点均设有位置编码，并通过位置编码来描述定位点与储物方格之间交叉的位置对应关系；
RFID标签中记录当前行车轨道的路径编号、对应储物方格的工位信息以及位于RFID标签两侧的四个定位点的位置编码。
[0015]与现有技术相比，本发明提供的基于RFID双仓有轨输送车的轨道布局方法所产生的有益效果是:配合基于RFID双仓有轨输送车能够实现货物紧凑排列，充分利用仓库空间，提高仓库空间利用率；考虑了有轨输送车的正向、反向另种运行情况，显著提高有轨输送车的灵活性，减少货物存取时间，提高货物存取工作效率。
[0016]本发明还提供了一种基于RFID双仓有轨输送车的定位控制方法，当有轨输送车处于正向运行模式时，采用设置于有轨输送车前端的RFID传感器读取RFID标签；
当有轨输送车处于反向运行模式时，采用设置于有轨输送车后端的RFID传感器读取RFID标签；
如果有轨输送车通过后储物仓对某一个储物方格进行货物存取操作，则在RFID传感器读取对应该储物方格的RFID标签后，当定位传感器依次找正第二个定位点时停车，此时有轨输送车的后储物仓对准该目标储物方格；
如果有轨输送车通过前储物仓对某一个储物方格进行货物存取操作，则在RFID传感器读取目标工位的后一个储物方格的RFID标签后，当定位传感器找正第一个定位点时停车，此时有轨输送车的前储物仓对准该目标储物方格。
[0017]与现有技术相比，本发明提供的基于RFID双仓有轨输送车的定位控制方法所产生的有益效果是:系统协调控制简单、工作效率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明中基于RFID双仓有轨输送车的结构示意图。
[0019]图2是本发明中基于RFID双仓有轨输送车的正视图。
[0020]图3是本发明中导向轮在行车轨道上的运行示意图。
[0021]图4是本发明中针对基于RFID双仓有轨输送车在货物存取工位点布局的俯视图。
[0022]图中:0_有轨输送车；1-车架；IA-前储物仓；IB-后前储物仓；2_驱动电机；3-主动齿轮；4_被动齿轮；5_前驱动轴；14_后驱动轴；6_导向轮；8_轴承座；10_主动带轮；12-同步带；19-从动带轮；21、22-RFID传感器；23_控制装置；24_供电系统；25_定位传感器；99_行车轨道，100-凹槽形地轨；103-承载轨道面；116-储物方格；117-储物箱；118-RFID标签；119-定位点。
【具体实施方式】
[0023]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。
[0024]如图1~3所示，基于RFID双仓有轨输送车，包括车架1、设于车架I底部的导向轮6，导向轮6设置有4个，对称安装在车架I的底部四周，导向轮6由大直径主轮及对称固连在大直径主轮两侧的两个同轴小直径翼轮组成，并通过键与相应的驱动轴固定连接。
[0025]车架I呈“山”字形框架结构，具有两个端部凸形框架和一个中间凸形框架，设置在车架I前端的端部凸形框架和设置在车架I中部的中间凸形框架形成前储物仓1A，设置在车架I后端的端部凸形框架和前述的中间凸形框架形成后储物仓1B。前储物仓IA和后储物仓IB用于放置尺寸标准的储物箱117。中间凸形框架分为上层框架、中层框架和下层框架，控制装置23、供电系统24和定位传感器25对应安装于上层框架、中层框架和下层框架内。
[0026]供电系统24分别与控制装置23、RFID传感器、定位传感器25和驱动装置电连接，用于给各部件供电。
[0027]驱动装置包括驱动电机2、主动带轮10、从动带轮19、同步带12和分别连接有导向轮6的前驱动轴5、后驱动轴14。主动带轮10与前驱动轴5键连接，从动带轮19与后驱动轴14键连接，同步带12连接主动带轮10和从动带轮19，从而将前驱动轴5的运动传递给后驱动轴14。前驱动轴5、后驱动轴14的两端分别通过轴承座8支撑于车架I上。驱动电机2通过L形支架固定于车架I的前端横梁上，驱动电机2的输出轴通过键连接主动齿轮3，前驱动轴5的中部通过键安装有被动齿轮4，主动齿轮3与被动齿轮4啮合，从而将驱动电机2的运动传递给前驱动轴5。基于RFID双仓有轨输送车的传动关系为:由驱动电机2通过齿轮副带动前驱动轴5，再通过同步带12带动后驱动轴14，同步驱动四个导向轮6。
[0028]行车轨道99与货架相对应设置，包括两条相互平行的凹槽形地轨100和设于两凹槽形地轨100之间的承载轨道面103，凹槽形地轨100与导向轮6相匹配设置，用于嵌入导向轮6的大直径主轮。大直径主轮的两端面与地轨侧面接触，主轮的外圆面与地轨槽底不接触，因此，嵌入凹槽形地轨100的大直径主轮可限制导向轮6沿侧向上的运动。导向轮6的翼轮的外圆面与承载轨道面103接触，在滚动过程中承受有轨输送车O的载荷。
[0029]行车轨道99上布置有:用于存储货物信息的RFID标签118和用于停车定位的定位点119。RFID传感器在车架I的前后两端各设有一个，位于车架I前端的RFID传感器21安装在前方的端部凸形框架的底部横梁中部，相应的位于车架I后端的RFID传感器22安装在后方的端部凸形框架的底部横梁中部，RFID传感器21、22的信号发射端口垂直指向地面。RFID传感器与RFID标签118相对应设置；定位传感器25安装于车架I的底部中心，与定位点119相对应设置。
[0030]RFID传感器、定位传感器25、驱动装置分别与控制装置23信号连接，控制装置23通过RFID传感器读取标记货物存取工位点的RFID标签118的工位信息，通过定位传感器25识别表示货物存取工位点位置的定位点119的位置信息，通过驱动装置同步驱动四个导向轮6沿行车轨道99上的凹槽形地轨100滚动行走。
[0031]如图4所示，基于RFID双仓有轨输送车的轨道布局方法，每条行车轨道99上均布置有货物存取工位点，货物存取工位点与货架上的储物方格116 —一对应设置；
储物方格116的横向中心线与行车轨道99的纵向中心线的交点处均布置有RFID标签118 ;如图4中，行车轨道99上的A、B、C所示，RFID传感器可读取RFID标签118的信息。
[0032]在每两张RFID标签118之间，沿着行车轨道99的纵向中心线方向、在两个储物方格116的边界线两侧对称布置两个定位点119，供定位传感器25读取。如图4中，储物方格116B和C的边界线两侧对称布置的定位点119C2和BI。定位传感器25可找正定位点119的位置，如采用光电传感器作为定位传感器25，则采用定位孔作为定位点119，在非定位孔位置的轨道上，光电传感器发出的光线被承载轨道面103反射，接收到反光信号的光电传感器状态为I ;而在定位孔位置，光电传感器发出的光线穿过定位孔无反射，接收不到反光信号的光电传感器状态为0，从而识别定位点119所在位置并进行定位。
[0033]定位点119均设有位置编码，并通过位置编码来描述定位点119与储物方格116之间交叉的位置对应关系。
[0034]靠近前方储物方格116的定位点119对应着有轨输送车O采用后储物仓IB存取后方储物方格116中储物箱117的停车位置，靠近后方储物方格116的定位点119对应着有轨输送车O采用前储物仓IA存取前方储物方格116中储物箱117的停车位置，并通过定位点119的位置编码来描述定位点119与储物方格116之间交叉的位置对应关系。如图4中前方储物方格为B，后方储物方格为C，靠近前方储物方格B的定位点为C2，靠近后方储物方格C的定位点为BI。当定位传感器25找正定位点C2时，有轨输送车O的后储物仓IB对准后方储物方格C ;当定位传感器25找正定位点BI时，有轨输送车O的前储物仓IA对准前方储物方格B。在此例中，定位点的位置编码规则为第一位字母表示储物方格编号，第二位数字表示有轨输送车的储物仓编号，I为前储物仓，2为后储物仓。通过上述定位点布局及位置编码规则，有轨输送车O无论采用前储物仓IA还是后储物仓IB都能对准目标储物方格，既发挥了本发明中有轨输送车双储物仓的超大空间优势，也维持了高层货架中现有储物方格的布局模式，可充分利用立体仓库的布局空间。
[0035]RFID标签118中记录当前行车轨道的路径编号、对应储物方格的工位信息以及位于RFID标签118两侧的四个定位点的位置编码，可帮助有轨输送车O确定自身所在的当前行车轨道和当前工位点，为其在线路径规划提供依据；可帮助有轨输送车O识别目标储物方格116两侧的四个定位点119，为其采用前储物仓IA或后储物仓IB对准目标储物方格116提供参考。
[0036]基于RFID双仓有轨输送车的定位控制方法，具体如下:
I)、当有轨输送车O处于正向运行模式时，采用RFID传感器21读取RFID标签118 ;当有轨输送车O处于反向运行模式时，采用RFID传感器22读取RFID标签118。
[0037]2)、如果有轨输送车O通过后储物仓IB对某一个储物方格116进行货物存取操作，则在RFID传感器读取对应该储物方格116的RFID标签118后，当定位传感器25依次找正第二个定位点119时立即停车，此时有轨输送车O的后储物仓IB对准该目标储物方格。如图4中，有轨输送车O通过后储物仓IB对储物方格B进行货物存取操作，则在RFID传感器读取对应该储物方格的RFID标签B后，随着有轨输送车O继续前进，定位传感器25依次找正定位点Al、B2o当定位传感器25对准定位点B2时立即停车，此时有轨输送车的后储物仓IB对准目标储物方格B。
[0038]3)、如果有轨输送车O通过前储物仓IA对某一个储物方格116进行货物存取操作，则在RFID传感器读取目标工位的后一个储物方格116的RFID标签118后，当定位传感器25找正第一个定位点119时立即停车，此时有轨输送车O的前储物仓IA对准该目标储物方格。如图4中，有轨输送车O通过前储物仓IA对储物方格B进行货物存取操作，则在RFID传感器读取储物方格B的后一个储物方格C的RFID标签118后，随着有轨输送车O继续前进，定位传感器25找正定位点BI时立即停车，此时有轨输送车O的前储物仓IA对准目标储物方格B。
[0039]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。
【权利要求】
1.基于RFID双仓有轨输送车，包括车架、设于车架底部的导向轮，其特征在于，还包括控制装置、RFID传感器、定位传感器、供电系统和用于驱动导向轮运转的驱动装置；所述供电系统分别与所述控制装置、RFID传感器、定位传感器和驱动装置电连接，所述RFID传感器、定位传感器、驱动装置分别与控制装置信号连接；所述车架上设有前储物仓和后储物仓，车架的底部设有与货架相对应设置的行车轨道；所述行车轨道上布置有:用于存储货物信息的RFID标签和用于停车定位的定位点；所述RFID传感器安装于车架的底部两端，与RFID标签相对应设置；所述定位传感器安装于车架的底部中心，与所述定位点相对应设置。
2.根据权利要求1所述的基于RFID双仓有轨输送车，其特征在于，所述前储物仓由设置在车架前端的端部凸形框架和设置在车架中部的中间凸形框架组成，所述后储物仓由设置在车架后端的端部凸形框架和所述中间凸形框架组成。
3.根据权利要求2所述的基于RFID双仓有轨输送车，其特征在于，所述中间凸形框架分为上层框架、中层框架和下层框架，所述控制装置、供电系统和定位传感器对应安装于上层框架、中层框架和下层框架内。
4.根据权利要求1所述的基于RFID双仓有轨输送车，其特征在于，所述驱动装置包括驱动电机、主动带轮、从动带轮、连接主动带轮和从动带轮的同步带和分别连接有导向轮的前驱动轴、后驱动轴；所述主动带轮与前驱动轴相对固定连接，所述从动带轮与后驱动轴相对固定连接； 前驱动轴、后驱动轴的两端分别通过轴承座支撑于所述车架上； 驱动电机固定于车架上，驱动电机的输出轴连接主动齿轮，前驱动轴的中部安装有被动齿轮，主动齿轮与被动齿轮啮合。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于RFID双仓有轨输送车，其特征在于，所述导向轮由大直径主轮及对称固连在大直径主轮两侧的两个同轴小直径翼轮组成，并通过键与相应的驱动轴固定连接。
6.根据权利要求5所述的基于RFID双仓有轨输送车，其特征在于，所述行车轨道包括两条相互平行的凹槽形地轨和设于两凹槽形地轨之间的承载轨道面，凹槽形地轨与所述导向轮相匹配设置。
7.根据权利要求5所述的基于RFID双仓有轨输送车，其特征在于，所述RFID传感器在车架的前后两端各设有一个，RFID传感器的信号发射端口垂直指向地面。
8.一种基于RFID双仓有轨输送车的轨道布局方法，其特征在于，每条行车轨道上均布置有货物存取工位点，货物存取工位点与货架上的储物方格一一对应设置； 储物方格的横向中心线与行车轨道的纵向中心线的交点处均布置有RFID标签； 在每两张RFID标签之间，沿着行车轨道的纵向中心线方向、在两个储物方格的边界线两侧对称布置两个定位点，供定位传感器读取； 所述定位点均设有位置编码，并通过位置编码来描述定位点与储物方格之间交叉的位置对应关系； RFID标签中记录当前行车轨道的路径编号、对应储物方格的工位信息以及位于RFID标签两侧的四个定位点的位置编码。
9.一种基于RFID双仓有轨输送车的定位控制方法，其特征在于: 当有轨输送车处于正向运行模式时，采用设置于有轨输送车前端的RFID传感器读取RFID标签； 当有轨输送车处于反向运行模式时，采用设置于有轨输送车后端的RFID传感器读取RFID标签； 如果有轨输送车通过后储物仓对某一个储物方格进行货物存取操作，则在RFID传感器读取对应该储物方格的RFID标签后，当定位传感器依次找正第二个定位点时停车，此时有轨输送车的后储物仓对准该目标储物方格； 如果有轨输送车通过前储物仓对某一个储物方格进行货物存取操作，则在RFID传感器读取目标工位的后一个储物方格的RFID标签后，当定位传感器找正第一个定位点时停车，此时有轨输送车的前储物仓对准该目标储物方格。
【文档编号】B65G1/04GK104495182SQ201410695114
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】刘建, 邵雪松, 蔡奇新, 王忠东, 徐晴, 黄奇峰, 钱晓明, 楼佩煌 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力科学研究院, 南京航空航天大学