仓储安全距离的扫描监测系统及其定位控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种仓储安全距离的扫描监测系统及其定 位控制方法。
【背景技术】
[0002] 安全距离是保证危化品仓库中堆垛安全的一项重要指标，仓库中堆垛过高过密， 容易产生反应热的聚集和不同危化品的混存，造成很大的安全隐患。对堆垛安全距离的监 测，可以采用了一种网格化扫描监测的方案，将危化品仓库根据安全距离要求划分为若干 网格，利用激光测距仪对每个监测面进行扫描，同时获得扫描时的距离值和角度值，根据扫 描时的距离值是否和同一角度安全状态下的距离值一致就可判断堆垛的安全状态。
[0003] 然而，扫描监测的定位精度直接影响到获得的距离值和角度值的准确性，进而影 响到堆垛安全状态的判断，因此，提供一套能够精确定位的扫描监测方案，是目前亟待解决 的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的主要目的在于公开了一种仓储安全距离的扫描监测系统及其定位控制 方法，以至少解决相关技术中扫描监测的定位精度直接影响到获得的距离值和角度值的准 确性，进而影响到堆垛安全状态判断的问题。
[0005] 根据本发明的一个方面，公开了一种仓储安全距离的扫描监测系统。根据本发明 的仓储安全距离的扫描监测系统包括:控制器、带有细分驱动的步进电机驱动器、步进电 机、设置为传动装置的蜗轮蜗杆、工作台、以及位置检测机构;其中，控制器的输入端设置于 接收预定位置信息，所述步进电机驱动器连接于所述控制器的输出端和所述步进电机的输 入端之间，所述涡轮螺杆连接于所述步进电机和所述工作台之间，所述位置检测机构连接 于所述工作台与所述控制器之间。
[0006] 根据本发明的另一方面，公开了一种仓储安全距离的扫描监测系统的定位控制方 法。
[0007] 根据本发明的仓储安全距离的扫描监测系统的定位控制方法包括:控制器在步进 电机启动时控制所述步进电机的驱动脉冲频率达到步进电机的起跳频率;所述控制器控制 所述驱动脉冲频率从起跳频率开始，经历加速、匀速和减速阶段;所述控制器在所述减速阶 段完成时控制所述驱动脉冲频率降为起跳频率进入反馈调节阶段，将检测到的位置与目标 位置进行对比，根据比较结果控制所述步进电机正向运动或反向运动，以至于达到所述目 标位置。
[0008] 本发明根据危化品仓库安全距离扫描监测的精度要求，提供了一种仓储安全距离 的扫描监测系统，该系统包括一个带细分的步进电机驱动器，将步距角进行细分，提高了转 角精度;系统中设置一个蜗轮蜗杆作为传动装置，可以降低机械结构引起的误差;并且引入 位置检测环节和和闭环位置控制器，使系统的位置精度由检测环节的测量精度决定。
【附图说明】
[0009] 图1是根据本发明实施例的仓储安全距离的扫描监测系统的结构框图；
[0010] 图2是根据本发明优选实施例的仓储安全距离的扫描监测系统的结构示意图；
[0011] 图3是根据本发明实施例的仓储安全距离的扫描监测系统的定位控制方法的流程 图；
[0012] 图4是根据本发明优选实施例的精确定位控制过程的示意图；
[0013] 图5是根据本发明优选实施例的采用直线型加减速控制方法进行加减速控制的示 意图；
[0014] 图6是根据本发明优选实施例的采用指数型加减速控制方法进行加减速控制的示 意图；
[0015] 图7是根据本发明优选实施例的采用S型加减速控制方法进行加减速控制的示意 图；
[0016] 图8是根据本发明优选实施例的精确定位控制算法主程序的流程图；
[0017] 图9是根据本发明优选实施例的加速子程序的流程图；
[0018] 图10是根据本发明优选实施例的匀速子程序的流程图；
[0019]图11是根据本发明优选实施例的减速子程序的流程图；以及 [0020]图12是根据本发明优选实施例的反馈调节子程序的流程图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合说明书附图对本发明的具体实现方式做一详细描述。
[0022] 图1是根据本发明实施例的仓储安全距离的扫描监测系统的结构框图。如图1所 示，该仓储安全距离的扫描监测系统包括:控制器10、带有细分驱动的步进电机驱动器12、 步进电机14、设置为传动装置的蜗轮蜗杆16、工作台18、以及位置检测机构20;其中，控制器 10的输入端设置于接收预定位置信息，上述步进电机驱动器12连接于上述控制器10的输出 端和上述步进电机14的输入端之间，上述祸轮螺杆16连接于上述步进电机14和上述工作台 18之间，上述位置检测机构20连接于上述工作台18与上述控制器10之间。
[0023] 相关技术中，系统传动链中存在的传动误差，如:齿轮副、传动误差;如果系统中的 传动部件刚性不足而产生较大摩擦力时，进给脉冲就会被消耗，它使工作台无法跟踪指令 位移:控制系统和驱动系统的指令传递、转换误差也可使电机转角偏离指令位置。由于上述 各种非线性因素的影响，必然使工作台的实际位移偏离指令值，而开环系统又无法对其进 行有效校正与补偿因此很难使机床工作台达到较高的位置控制精度。在图1所示的仓储安 全距离的扫描监测系统中，包括一个带细分的步进电机驱动器，将步距角进行细分，提高了 转角精度;为了降低机械结构引起的误差，系统中设置一个蜗轮蜗杆作为传动装置;并且引 入位置检测环节和和闭环位置控制器，使系统的位置精度由检测环节的测量精度决定。
[0024] 优选地，上述控制器，设置于在上述步进电机启动时控制上述步进电机的驱动脉 冲频率达到起跳频率，经过加速、匀速、减速阶段后，到达目标位置的预定范围内，控制上述 步进电机的频率降为上述起跳频率，将检测到的位置与目标位置进行对比，根据比较结果 控制上述步进电机正向运动或反向运动，以至于达到上述目标位置。
[0025] 图2是根据本发明优选实施例的仓储安全距离的扫描监测系统的结构示意图。如 图2所示，该仓储安全距离的扫描监测系统包括:控制器、带细分驱动的步进电机驱动器、步 进电机、涡轮螺杆、工作台（云台）。
[0026] 其中，步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的控制电机，其在运 动时，各相绕组产生反电动势，脉冲频率增加或降低越快，反电动势越大，这导致其相电流 的减小，输出力矩的下降。如果不合理地规划步进电机的加减速，易发生启动时振动失步、 堵转及停止时过冲的现象。图2所示的闭环控制虽然能很好的消除误差，但在步进电机启动 和停止或速度变化过大时，会出现系统频繁调整抖动的情况，造成系统的不稳定。可以在闭 环控制的基础上引入了加减速控制的策略，将控制过程分为:加减速控制部分和反馈调节 控制部分。步进电机启动时，控制上述步进电机的驱动脉冲频率达到起跳频率f〇,然后经过 加减速控制阶段，到达目标位置附近，此时步进电机频率降为之后进入反馈调节阶段， 将检测到的位置与目标位置进行对比，根据比较结果控制上述步进电机正向运动或反向运 动，以至于达到上述目标位置。这样既达到了较高的控制精度，同时避免了由于步进电机频 率变化过快引起失步和堵转。
[0027] 图3是根据本发明实施例的仓储安全距离的扫描监测系统的定位控制方法的流程 图。如图3所示，该仓储安全距离的扫描监测系统的定位控制方法包括：
[0028] 步骤S301:控制器在步进电机启动时控制上述步进电机的驱动脉冲频率达到步进 电机的起跳频率；
[0029] 步骤S303:上述控制器控制上述驱动脉冲频率从起跳频率开始，经历加速、勾速和 减速阶段；
[0030] 步骤S305:上述控制器在上述减速阶段完成时控制上述驱动脉冲频率降为起跳频 率进入反馈调节阶段，将检测到的位置与目标位置进行对比，根据比较结果控制上述步进 电机正向运动或反向运动，以至于达到上述目标位置。
[0031 ]采用上述方案，将控制过程分为:加减速控制部分和反馈调节控制部分，具体可以 参见图4。步进电机启动时，控制上述步进电机的驱动脉冲频率fo,然后经过加减速控制阶 段，到达目标位置附近，此时步进电机的驱动脉冲