一种基于stm的智能物流仓储穿梭车控制系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能仓储物流技术领域，特别是一种基于STM的智能仓储物流穿梭车高精度定位运动控制系统及其方法。
【背景技术】
[0002]随着企业现代化生产规模的扩大，自动化的要求不仅仅体现在生产中，对于仓储物流系统提出的要求也是越来越高。现代物流技术中，自动化立体仓库可大大提高仓储密度，因此一种能够实现自动存取货物的巷道式穿梭车应运而生。目前使用的存储设备包括巷道堆垛机以及轨道穿梭车，相比之下，穿梭车能够实现在更为复杂的情况下的工作，同时自动化的程度更高。穿梭车为自动化存取系统注入了全新的概念，在现代智能仓储物流系统中发挥着越来越重要的作用。
[0003]然而，完全自动化存储以及取货的穿梭车，对于定位的精度要求相较于一般穿梭车更高。这就不仅仅是对车辆运行过程中的定位精度要求更高，同时对运行过程中下位机与上位机之间的通信提出了更高的要求。在无线通信的方式下，如何能在保证通讯速度足够快的情况下，提高定位精度的同时防止伸叉在运动过程中跑出，就成了亟需解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明为克服现有技术中所存在的不足之处，提供一种基于STM的智能物流仓储穿梭车控制系统及其方法，以期能使穿梭车在运动过程中实现精确定位并制动刹车，同时能锁定伸叉，从而能在保证较快运动速度的前提下，穿梭车能实现实时的精确的位置定位，进而在提高工作效率的同时保证运行安全性。
[0005]本发明为解决技术问题采用如下技术方案:
[0006]本发明一种基于STM的智能物流仓储穿梭车控制系统，是应用于由多层货架平台构成的物流仓储环境中，每层货架平台上均设置有一辆巷道式穿梭车;在所述穿梭车行驶方向的两侧设置有货物堆放区；其特点是，所述控制系统包括:上位机系统、下位机执行系统、光电编码器、光电门；
[0007]所述上位机系统包括:数据处理模块、主通信模块、输入输出显示模块；
[0008]所述下位机执行系统包括:从通信模块、控制模块、驱动模块、信息采集模块、执行模块;所述执行模块包括运动单元和伸叉单元；
[0009]在每层货架平台上的穿梭车轨道内部设置有所述光电编码器;在所述穿梭车的两侧伸叉单元上设置有所述光电门；
[0010]所述信息采集模块通过所述光电编码器获取所述穿梭车的定位信息，并发送给所述控制模块;所述控制模块将所述定位信息通过所述从通信模块发送给所述主通信模块；[0011 ]所述数据处理模块对所述输入输出显示模块所获取的操作指令，以及所接收的主通信模块传递的定位信息进行处理，计算获得所述穿梭车的位移矢量并通过所述主通信模块发送给所述从通信模块；
[0012]所述从通信模块将所接收到的穿梭车的位移矢量发送给控制模块；
[0013]所述控制模块根据所述穿梭车的位移矢量控制所述驱动模块驱动所述运动单元使得穿梭车在水平方向上移动到目标区域，并通过所述光电编码器实时获取所述穿梭车的定位信息，用于判断所述穿梭车是否达到目标位置;若达到目标位置，则通过所述光电门及运动单元中的电机霍尔元件在目标位置处进行精确定位和停车，并驱动伸叉单元执行垂直方向上的装卸操作;否则，利用所述光电门锁定伸叉单元直至达到目标位置为止。
[0014]本发明一种基于STM的智能物流仓储穿梭车控制方法，是应用于由多层货架平台构成的物流仓储环境中，每层货架平台上均设置有一辆巷道式穿梭车;在所述穿梭车行驶方向的两侧设置有货物堆放区；其特点是:在每层货架平台上的穿梭车轨道内部设置有所述光电编码器;在所述穿梭车的两侧上设置有所述光电门；所述控制方法是按如下步骤进行:
[0015]步骤1、通过所述光电编码器获取所述穿梭车的定位信息；
[0016]步骤2、获取所述穿梭车的操作指令，并根据所述定位信息，计算获得所述穿梭车的位移矢量；
[0017]步骤3、将所述位移矢量换算为移动步数;从而根据所述移动步数驱动所述穿梭车按照S型速度曲线在水平方向上移动到目标区域，并通过所述光电编码器实时获取所述穿梭车的定位信息，从而在接近目标位置处减速滑行，以低速移动到目标位置，并通过所述光电门及运动单元中的电机霍尔元件在目标位置处进行精确定位和停车；
[0018]步骤4、通过所述光电编码器获取所述穿梭车的定位信息，判断所述穿梭车是否达到目标位置并处于停车状态;若达到目标位置且处于停车状态，则所述穿梭车在目标位置处执行垂直方向上的装卸操作；否则，利用所述光电门锁定伸叉单元直至达到目标位置并处于停车状态为止。
[0019]本发明所述的基于STM的智能物流仓储穿梭车控制方法的特点也在于，
[0020]所述移动步数的值即为所述S型速度曲线对时间的积分得到的数值，根据所述移动步数的值来计算所述S型速度曲线的加减速时间参数，从而驱动所述穿梭车的所述运动单元按照S型速度曲线进行加减速运动。
[0021 ]与已有技术相比，本发明有益效果体现在:
[0022]1、本发明通过搭建多层存储与运输平台，在轨道两侧同时设置存放区域；同时采用模块化设计，通过无线通信方式连接上位机系统及下位机执行系统，解决了现有技术中仓储密度不高、空间使用效率不高以及自动化程度不足的问题，从而带来了更紧密、更可靠的智能物流仓储效果，提高了仓储空间的使用效率，降低了人工成本，提升了智能物流仓储设备的精确性及稳定性。
[0023]2、本发明通过结合光电编码器以及电机霍尔元件的计步方式，克服了现有技术中写危机执行机构运动定位不够精确的问题，所能达到的运动与伸叉正负一毫米以内的定位精度提高了货物堆放精度，因而可以有效提升工作效率，降低危险性。
[0024]3、本发明通过所述S型速度曲线的运动方式，同时将位移量转化为电机步数作为速度曲线积分量，克服了现有技术中高速运动与稳定停车无法同时实现的问题，从而在保证穿梭车以较少时间加速到较高速度同时最终能实现精确稳定停车的效果，降低了穿梭车在搬运过程中所消耗的时间，提高了仓储运作效率。
【附图说明】
[0025]图1是本发明的系统模块图；
[0026]图2是本发明的运动控制流程图；
[0027]图3是本发明的系统运行流程图。
【具体实施方式】
[0028]本实施例中，一种基于STM的智能物流仓储穿梭车控制系统，是应用于由多层货架平台构成的物流仓储环境中，每层货架平台上均设置有一辆巷道式穿梭车;在穿梭车行驶方向的两侧设置有货物堆放区；每层设置一台穿梭车的目的是便于各层之间的同时调度，加快工作效率。在两侧设置货物堆放区是为了更好地利用空间资源，而穿梭车伸叉结构的对称设计也满足两侧搬运的需要；
[0029]如图1所示，本控制系统包括:上位机系统、下位机执行系统、光电编码器、光电门；
[0030]上位机系统包括:数据处理模块、主通信模块、输入输出显示模块;上位机系统由输入输出显示模块负责控制指令的输入，数据处理模块实现输入指令的分析处理，同时通过主通信模块将处理过的数据发送给下位机。
[0031]下位机执行系统包括:从通信模块、控制模块、驱动模块、信息采集模块、执行模块;执行模块包括运动单元和伸叉单元;下位机系统中从通信模块负责接收主通信模块发送过来的数据，并将处理好的数据发送给控制模块，控制模块根据得到的指令数据判断行走与伸叉结构的工作顺序及具体运动量，驱动模块得到数据量后驱动执行模块完成相应指令，在整个运动过程中，信息采集模块不断采集相关信息，并且在控制模块执行中断程序时将采集到的数据通过从通信模块发送给主通信模块，由上位机系统中的数据处理模块进行处理及判断。
[0032]在每层货架平台上的穿梭车轨道内部设置有光电编码器;在穿梭车的两侧伸叉单元上设置有光电门；光电编码器的作用是进行实时