一种基于数字信号处理平台的智能码牌定位系统的制作方法

本发明涉及用于炼焦机车或库房天车等有轨机车的定位系统，特别涉及一种基于数字信号处理平台的智能码牌定位系统。

背景技术：

随着工业智能制造的发展，无人操作系统已成为工业自动化发展方向。轨道机车定位系统作为工业控制和生产作业管理的重要组成部分，是实现轨道机车无人操作的必要条件。现有的轨道机车定位技术包括编码电缆位置检测技术，激光测距技术，RFID定位技术，码牌定位技术，雷达测距技术，北斗，GPS等。

其中的码牌定位系统定位采用码牌识别技术和旋转编码器连续取址技术，将码牌固定地址和旋转编码器连续地址相结合，通过计算取得机车的综合绝对地址，具备检测精度高，现场适应性好，抗电磁干扰，检测距离长，安装简单，成本低廉等优点。

但是，目前常用的码牌定位系统采用码牌阅读器串行识别数据位识别码牌号，码牌阅读器随着机车同一方向扫描通过码牌时，先判断机车的移动方向，再依次读取码牌数据位。当码牌阅读器没有识别完整个码牌数据位而机车需要反向行驶时，识别的码牌数据位则依次移除。如此反复易出现误读。同一系统中的码牌阅读器常采用同一型号、同一频率的红外对射管或激光管，在发射管发送角度较大，接收管镜头较大的情况下，对射管之间容易出现相互干扰。同时，码牌定位系统重启后需要校正基准点。而且现常用的码牌定位系统核心处理器资源少，计算能力弱，处理速度慢，不利于系统扩展。

技术实现要素：

本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种精度高、性能稳定的智能码牌定位系统。

本发明的技术方案是构造一种基于数字信号处理平台的智能码牌定位系统，包括DSP码牌地址检测器、智能码牌阅读器、辅助轮、旋转编码器、若干定位码牌、若干工业AP或工业电台、线性电源、上位机，所述的DSP码牌地址检测器通过RS485串口连接旋转编码器，所述的DSP码牌地址检测器通过TCP/IP以太网接口或者RS485串口或者并口连接所有工业AP或工业电台，所述上位机也连接所有工业AP或工业电台，所述的旋转编码器与辅助轮同轴连接，所述的辅助轮连接机车车体与动力轮同轨，所述的若干定位码牌沿机车轨道均匀分布，所述的智能码牌阅读器连接DSP码牌地址检测器，所述的DSP码牌地址检测器包括处理器部分，以及连接处理器部分的LED显示部分、掉电检测部分、EEPROM存储部分、信号隔离转换部分、通信接口部分、电平转换部分和电源转换部分，所述的处理器部分包括DSP芯片TMS320F28335，通过信号隔离转换部分连接智能码牌阅读器，通过通信接口部分连接工业AP或工业电台，通过RS485串口连接旋转编码器，直接连接掉电检测部分和EEPROM存储部分，所述的线性电源连接DSP码牌地址检测器和、智能码牌阅读器以及旋转编码器并为其初级供电。

在其中一个实施例中，所述的智能码牌阅读器包括十对呈双列设置的红外对射管及相应的载波处理电路，其中下列的二对红外对射管为定位对射管，上列的八对红外对射管为数据识别对射管，所述的载波处理电路通过信号隔离转换部分连接处理器部分。

在其中一个实施例中，所述的DSP芯片TMS320F28335包括地址校准模块，分别连接智能码牌阅读器和EEPROM存储部分。

在其中一个实施例中，所述的载波处理电路包括分别控制每一对红外对射管的十个频率调节模块，所述的频率调节模块为RC振荡电路。

在其中一个实施例中，所述的DSP芯片TMS320F28335包括电源管理模块，所述的电源管理模块，连接线性电源并检测线性电源状态，以及连接EEPROM存储部分。

在其中一个实施例中，旋转编码器与辅助轮同轴连接，与机车动力轮没有连接。

本发明的优点和有益效果：本发明采用性能强的DSP芯片TMS320F28335作为处理器，运算速度快、片上资源丰富，精度高。本发明改进码牌读取方式，定位后对码牌数据一次性完整读取，避免了现有技术中串行识别一位一位处理的弊端（只扫描到部分码牌信息），可保证码牌数据的完整性，防止误读。每对红外对射管的频率可调，使相邻或相近的红外对射管频率不同，可避免相互干扰，提高识别准确度。由于DSP芯片的高效，地址校准模块可以在阅读器通过任何码牌时对地址进行一次校准，及时消除各种偏差，同时，在电源异常时，可以将偏差值、地址等有效信息写入EEPROM存储芯片中，在电源恢复后读出参与运算，无需重新找基准点进行矫正定位。旋转编码器与辅助轮同轴连接，辅助轮连接机车车体与动力轮同轨，使得旋转编码器不与机车的动力轮同轴，基本杜绝了动力轮打滑影响地址的情况，便于安装维护。

附图说明

图1是实施例的整体结构示意图。

图2是DSP码牌地址检测器的硬件结构框图。

图3是智能阅读器红外管载波接收电路。

图4是智能阅读器隔离转换电路。

图5是智能阅读器红外管载波发送电路。

图6是DSP码牌地址检测器电源电路。

图7是DSP码牌地址检测器处理器电路。

图8是DSP码牌地址检测器电平转换电路。

图9是DSP码牌地址检测器信号隔离转换电路。

图10是DSP码牌地址检测器RS485电路。

图11是DSP码牌地址检测器以太网电路。

图12是DSP码牌地址检测器并口电路。

图13是DSP码牌地址检测器LED显示电路。

图14是DSP码牌地址检测器掉电检测电路。

图15是DSP码牌地址检测器EEPROM电路。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被认为是“设置”在另一个元件上，它可以是直接设置或连接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文中所使用的所有的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。

实施例1

如图1-2所示，一种基于数字信号处理平台的智能码牌定位系统，包括DSP码牌地址检测器1、智能码牌阅读器2、旋转编码器3、若干定位码牌4、若干工业AP或工业电台5、线性电源6、上位机7、辅助轮8。所述的DSP码牌地址检测器1通过RS485串口连接旋转编码器3，所述的DSP码牌地址检测器1通过TCP/IP以太网接口或者RS485串口或者并口连接所有工业AP或工业电台5，所述上位机7也连接所有工业AP或工业电台5，所述旋转编码器3与辅助轮8同轴连接。所述的若干定位码牌4沿机车轨道a均匀分布，所述的智能码牌阅读器2连接DSP码牌地址检测器1，所述的DSP码牌地址检测器1包括处理器部分11，以及连接处理器部分11的LED显示部分12、掉电检测部分13、EEPROM存储部分14、信号隔离转换部分15、通信接口部分16，电平转换部分17和电源转换部分18。所述的处理器部分11包括DSP芯片TMS320F28335，通过信号隔离转换部分15连接智能码牌阅读器2，通过通信接口部分16连接工业AP或工业电台5，通过RS485串口连接旋转编码器3，直接连接掉电检测部分13和EEPROM存储部分14。所述的电源转换部分18将线性电源6的电源电压转换成芯片所需电源电压。所述的线性电源6连接DSP码牌地址检测器1、智能码牌阅读器2和旋转编码器3并为其初级供电。

所述的智能码牌阅读器2包括十对呈双列设置的红外对射管及相应的载波处理电路（包括载波接收电路和载波发送电路），其中下列的二对红外对射管为定位对射管，上列的八对红外对射管为数据识别对射管，所述的载波处理电路通过信号隔离转换部分连接处理器部分11。所述的载波处理电路包括分别控制每一对红外对射管的十个频率调节模块，所述的频率调节模块为RC振荡电路。

所述的DSP芯片TMS320F28335包括地址校准模块，分别连接智能码牌阅读器2和EEPROM存储部分14。

所述的DSP芯片TMS320F28335包括电源管理模块，所述的电源管理模块，连接线性电源6并检测线性电源6状态，以及连接EEPROM存储部分。

所述的旋转编码器3与辅助轮8同轴连接，与机车动力轮没有连接。

根据前述记载，本领域技术人员能够合理选择电气元件进行正确连接，以达到本发明所需的技术效果，图3-15给出了一种具体的电路结构。

本发明采用性能强的DSP芯片TMS320F28335作为处理器，运算速度快、片上资源丰富，精度高。本发明改进码牌读取方式，定位后对码牌数据一次性完整读取，避免了现有技术中串行识别一位一位处理的弊端（只扫描到部分码牌信息），可保证码牌数据的完整性，防止误读。每对红外对射管的频率可调，使相邻或相近的红外对射管频率不同，可避免相互干扰，提高识别准确度。由于DSP芯片的高效，地址校准模块可以在阅读器通过任何码牌时对地址进行一次校准，及时消除各种偏差，同时，在电源异常时，可以将偏差值、地址等有效信息写入EEPROM存储芯片中，在电源恢复后读出参与运算，无需重新找基准点进行矫正定位。旋转编码器与辅助轮同轴连接，辅助轮连接机车车体与动力轮同轨，使得旋转编码器不与机车的动力轮同轴，基本杜绝了动力轮打滑影响地址的情况，便于安装维护。

本发明是基于DSP处理技术的智能码牌定位系统，经过工业实验现场检测，检测精度在1mm。机车移动在小于5m/s的速度下，能精确的辨别机车的地址信息。地址出现偏差时，能快速的矫正地址信息。电源状态异常时，能将有效信息及时存储。完全适应有轨机车定位要求，产品中采用了先进的DSP（TMS320F28335）技术以及多种措施提高系统的稳定性，可靠性，准确性，具备接口丰富，可扩展性强，系统升级方便等优势，为有轨机车定位设计提供了一种全新的解决方案，势必会广泛应用于有轨机车定位领域。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。