一种穿梭车取料放料及其定位方法与流程

本发明属于物流输送领域，具体地说，涉及一种穿梭车取料放料及其定位方法。

背景技术：

随着企业现代化生产规模的不断扩大和深化，柔性制造系统、计算机集成制造系统和工厂自动化对仓储物流系统提出了更高的要求，在仓储物流系统中，穿梭车是整个输送系统的核心设备，其工作效率直接决定了整个系统的运行效率，并且目前的仓储系统中货物种类越来越多，因此，穿梭车在送取料位置的精确定位极其重要。

目前的穿梭车多采用数孔定位方法，即在穿梭车运行轨道侧面对应储位位置开设小孔，通过传感系统感知小孔，以控制运行速度、方向及加速度。

中国专利公布号cn106628791a公开了一种穿梭车行走定位方法，该方法通过双定位传感器对穿梭车的运行储位位置进行探测、复核，根据穿梭车正常工作的加速度、减速度及最大速度来对穿梭车的加、减速进行控制，实现精准定位。但是该方法所采用的被探测物为轨道上开设的定位孔或者轨道侧边的长方形的凸出，在轨道上设置定位孔或者凸出，其通用性低、成本较高且定位孔或者凸出之间的距离存在一定的误差。

技术实现要素：

1、要解决的问题

针对现有技术中，穿梭车在取料放料时定位方法的通用性低的问题，本发明提供一种穿梭车取料放料及其定位方法。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种穿梭车定位方法，应用于自动立体仓库中，该自动立体仓库包括：货架、连接货架的轨道以及轨道上运行的穿梭车，所述穿梭车的底部设置有接近开关，定位步骤如下：

1)自检与回零，建立与控制台之间的无线通讯连接；

2)接收控制台发出的预到达目标位置指令，根据穿梭车当前所处位置，计算出到达所述目标位置与当前穿梭车所处位置的距离差l；

3)将所述距离差l换算成需经过的横梁个数n与剩余距离l’之和，剩余距离l’由编码器计数；

4)穿梭车底部的接近开关每经过一个横梁，计数器加1；

5)计数器达到预定个数n时，行走电机减速，同时编码器开始计数；

6)编码器计数达到剩余距离l’时，行走电机停止。

优选地，所述穿梭车的前后设置有激光测距传感器，所述步骤1)中自检与回零方法为：通电，穿梭车plc进行自检并完成初始化，检测穿梭车体内电气元件、传感器是否正常，若检测到异常，穿梭车上的蜂鸣器报警，若无，则穿梭车前后的激光测距传感器继续判定是否在零位，并执行回零指令，完成后建立与控制台之间的无线通讯连接。

优选地，所述定位方法还包括遇到障碍物时的处理方法，具体步骤如下：

1)激光测距传感器检测xmm内是否存在障碍物，若存在，则控制行走电机减速，反之则继续行驶；

2)所述步骤1)中在控制行走电机减速后，继续检测x’mm内是否存在障碍物，若存在，控制行走电机停止并启动故障报警，反之继续行驶。

优选地，所述x＞x’。

一种穿梭车取料放料方法，应用于自动立体仓库中，该自动立体仓库包括：货架、连接货架的轨道以及轨道上运行的穿梭车，所述穿梭车包括行走机构和顶升机构，所述穿梭车顶部设置有激光测距传感器，所述顶升机构上设置有上限位和下限位开关，穿梭车取料放料过程中采用所述的穿梭车定位方法，取料放料方法如下：

取料方法：

1)穿梭车接收到控制台发出的取料放料指令，对所述顶升机构进行原点校准，顶升机构的下限位开关检测穿梭车顶升机构是否在原点，并执行回零指令；

2)行走电机启动，穿梭车按照上述的定位方法运动到取料位置，行走电机停止，电源切换至顶升电机；

3)激光测距传感器检测顶升机构至穿梭车顶部的距离h，当h＜a时，顶升电机启动，穿梭车顶升机构将物料举起；

4)所述步骤3)中，若顶升机构举升距离达到上限位开关，则进行下一步，反之继续举升物料；

5)所述步骤4)中，当顶升机构举升距离达到上限位开关时，检测顶升机构至穿梭车顶部的距离h，若h＞b时，物料举升成功，反之则启动故障报警；

放料方法：

6)取料举升成功后，顶升电机停止，电源切换至行走电机；

7)穿梭车按照上述的定位方法运动到放料位置，行走电机停止，电源切换至顶升电机；

8)顶升电机启动，穿梭车顶升机构下降，若顶升机构下降距离达到下限位开关，则进行下一步，反之继续下降顶升机构；

9)所述步骤8)中，当顶升机构下降距离达到下限位开关时，检测顶升机构至穿梭车顶部的距离h，若h＜a，则将物料放下，反之则启动故障报警。

优选地，所述激光测距传感器共四个。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明提供了一种比较通用的穿梭车定位方法，直接利用货架间轨道上的横梁进行定位，由于每个轨道上均具有横梁，借助现有的横梁实现穿梭车的定位，相比在轨道上侧面进行打孔或者加设凸出进行定位，避免了打孔或者加设凸出所带来的精度问题，同时具有更强的适用性，也降低了穿梭车作业成本；

(2)本发明在穿梭车定位方法中加入了遇到障碍物时的处理方法，通过在穿梭车前后设置激光测距传感器，给定一大一小两个距障碍物的范围，在大范围内可以先减速，在小范围内进行停机，为穿梭车在定位过程中遇到障碍物提供缓冲及应对方式；

(3)本发明的取料放料方法中，可以根据轨道环境、物料厚度等因素设置不同的a、b值，使得本发明所提出的取料放料方法可以适用于不同的轨道运输；在取料放料时，物料举升及下降时分别需先到达上限位或下限位开关，然后由激光测距传感器进行距离测量，对货物的取料放料具有双重的精度保障；

(4)本发明的取料放料方法中，在顶升机构顶部布置了四个激光测距传感器，可以同时对货物的四个角落位置进行测距，进一步提高了取料放料的精度。

附图说明

图1为穿梭车各部分连接关系图；

图2为自检与回零流程图；

图3为穿梭车定位方法流程图；

图4为穿梭车定位方法中遇到障碍物时的处理流程图；

图5为穿梭车取料放料方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

传统的穿梭车定位多是在轨道侧面进行打孔、加设凸出，以数孔、数凸出进行穿梭车的定位，通过传感系统感知小孔，以控制运行速度、方向及加速度，这种方法在打孔或者加设凸出的过程中，难免会存在误差，会造成定位不准，并且传统的方法需要对轨道进行改进，同时增大了加工成本。因此基于传统定位方法的不足，本发明提出了一种穿梭车定位方法，通过数轨道横梁的方式实现穿梭车的定位，横梁普遍存在于轨道之上，不需要单独进行打孔或者加设凸出，避免了打孔或者加设凸出所带来的精度问题，同时具有更强的适用性，也降低了穿梭车作业成本。

如图1，穿梭车的定位方法中，所述穿梭车的前后设置有2个激光测距传感器，顶部设置有一个接近开关，用来统计穿梭车行走过程中所经过的横梁个数。如图3，穿梭车定位方法如下：

1)自检与回零，建立与控制台之间的无线通讯连接；

所述步骤1)中自检与回零的过程如图2，通电后，穿梭车plc进行自检并完成初始化，检测穿梭车体内电气元件、传感器是否正常，若检测到异常，穿梭车上的蜂鸣器报警，若无异常，则穿梭车前后的2个激光测距传感器继续判定穿梭车是否在零位，并执行回零指令，完成后建立与控制台之间的无线通讯连接。

2)接收控制台发出的预到达目标位置指令，根据穿梭车当前所处位置，计算出到达所述目标位置与当前穿梭车所处位置的距离差l；

所述步骤2)中，当穿梭车未接收到控制台发出的目标位置指令时，穿梭车在零位处于等待状态，反之，穿梭车会反馈当前所处位置回控制台，由控制台计算出目标位置与当前位置的距离差l。

3)将所述距离差l换算成需经过的横梁个数n与剩余距离l’之和，剩余距离l’由编码器计数；

所述步骤3)中，控制台会将距离差l进行处理，距离差换算成穿梭车需要经过的横梁个数n和经过n个横梁后穿梭车还需要前进的剩余距离l’，然后将横梁个数n和剩余距离l’反馈给穿梭车，穿梭车会根据反馈进行下一步。

4)穿梭车底部的接近开关每经过一个横梁，计数器加1；

所述步骤4)中，穿梭车底部的接近开关每经过轨道上的一个横梁，电机上的计数器便加1，并将记录实时地传递给控制台。

5)计数器达到预定个数n时，行走电机减速，同时编码器开始计数；

所述步骤5)中，当计数器计数达到预定个数n时，控制台会给穿梭车一个减速信号，穿梭车的行走电机开始减速，与此同时，电机上的编码器开始计数，并将记录实时地传递给控制台。

6)编码器计数达到剩余距离l’时，行走电机停止。

所述步骤6)中，当电机编码器计数达到剩余距离l’时，控制台会给穿梭车发出停止信号，穿梭车地行走电机停止，穿梭车到达目标位置，以上方法通过数轨道上横梁，实现了穿梭车的定位。

实施例2

实施例1借助轨道自带横梁，避免了传统穿梭车定位需要在轨道上打孔或者加设凸出的缺点，但是在穿梭车在实际运行过程中，有时候会遇到障碍物，这个时候就需要一些必要的处理措施进行处理，避免穿梭车与障碍物发生碰撞，轻则损坏货物或者穿梭车，重则带来人员伤亡，因此，在上述实施例1的基础之上，具体如图4，本实施例对穿梭车的定位方法进一步进行完善，在其定位方法的基础上加入遇到障碍物时的处理方法：

1)激光测距传感器检测xmm内是否存在障碍物，若存在，则控制行走电机减速，反之则继续行驶；

所述步骤1)中，本实施例x取100mm，激光测距传感器检测到在距离穿梭车100mm内是否存在障碍物，并将检测结果实时传递给控制台，如果距离穿梭车100mm内存在障碍物，控制台会发出减速信号，穿梭车减速行驶，反之，控制台会发出正常行驶信号，穿梭车正常行驶。

2)所述步骤1)中在控制行走电机减速后，继续检测x’mm内是否存在障碍物，若存在，控制行走电机停止并启动故障报警，反之继续行驶。

所述步骤2)中，穿梭车减速行驶后，激光测距传感器会继续检测距离穿梭车50mm内是否存在障碍物，并将检测结果实时传递给控制台，如果距离穿梭车50mm内存在障碍物，控制台会发出停机信号，穿梭车停止运行，反之，控制台会发出继续减速信号，穿梭车继续减速行驶。

上述x＞x’，其中x取100mm，x’取50mm只是本实施例中取的一个例子，在实际操作中，x和x’的取值根据需要进行选取。

实施例3

本实施例基于实施例1、实施例2中所提出的穿梭车定位方法，提出一种穿梭车取料放料的方法。如图1，为实现穿梭车取料放料的方法，穿梭车具有行走机构和顶升机构两部分，还需在顶升机构上设置2个限位开关，一个上限位开关，一个下限位开关；还需要在穿梭车顶部设置激光测距传感器，此处的激光测距传感器可以为1个、2个、3个、4个……，随着数量的增加，测量的精度会有所提高，但是盲目设置也会造成成本偏高，测量数据过多而造成数据紊乱，本实施例选择4个，成本不会过高，还能同时测得物料四个角的位置距离。

基于穿梭车的定位方法，如图5，穿梭车取料放料方法如下：

取料方法：

1)穿梭车接收到控制台发出的取料放料指令，对所述顶升机构进行原点校准，顶升机构的下限位开关检测穿梭车顶升机构是否在原点，并执行回零指令；

所述步骤1)中，设置在顶升机构底部的下限位开关除了进行数横梁外，还可以用来检测顶升机构是否在原点，在取料之前，对顶升机构进行原点校准，并执行回零指令。

2)行走电机启动，穿梭车按照权利要求3所述的定位方法运动到取料位置，行走电机停止，电源切换至顶升电机；

所述步骤2)中，当穿梭车未接收到控制台发出的取料放料指令时，穿梭车在零位处于等待状态，反之，穿梭车会反馈当前所处位置回控制台，由控制台计算出取料位置与当前位置的距离差l；

控制台会将距离差l进行处理，距离差换算成穿梭车需要经过的横梁个数n和经过n个横梁后穿梭车还需要前进的剩余距离l’，然后将横梁个数n和剩余距离l’反馈给穿梭车，穿梭车会根据反馈进行下一步；

穿梭车底部的接近开关每经过轨道上的一个横梁，电机上的计数器便加1，并将记录实时地传递给控制台；

当计数器计数达到预定个数n时，控制台会给穿梭车一个减速信号，穿梭车的行走电机开始减速，与此同时，电机上的编码器开始计数，并将记录实时地传递给控制台。

当编码器计数达到剩余距离l’时，行走电机停止，电源切换至顶升机构。

3)激光测距传感器检测顶升机构至穿梭车顶部的距离h，当h＜a时，顶升电机启动，穿梭车顶升机构将物料举起；

所述步骤3)中，a的取值根据货物和轨道高度的不同各异，本实施例中，a取20mm，激光测距传感器检测顶升机构至穿梭车顶部的距离h小于20mm时，认为货物处于穿梭车顶部的轨道上，顶升机构将物料举起，反之，则认为取料过程中出现问题，启动故障报警，成功与否都会将结果实时传递给控制台。

4)所述步骤3)中，若顶升机构举升距离达到上限位开关，则进行下一步，反之继续举升物料；

所述步骤4)中，顶升电机启动带动顶升机构举升，直到举升至上限位开关。

5)所述步骤4)中，当顶升机构举升距离达到上限位开关时，检测顶升机构至穿梭车顶部的距离h，若h＞b时，物料举升成功，反之则启动故障报警；

所述步骤5)中，b的取值根据货物和轨道高度的不同各异，本实施例中，b取45mm，在顶升机构举升距离达到上限位开关时，激光测距传感器检测顶升机构至穿梭车顶部的距离h，若h＞45mm，则认为物料举升成功，反之，则启动故障报警，成功与否都会将结果实时传递给控制台。

放料方法：

6)取料举升成功后，顶升电机停止，电源切换至行走电机；

所述步骤6)中，物料在上一步骤举升成功后，控制台发出顶升结束信号，顶升电机停止，并将电源切换至行走电机，穿梭车举升着货物在轨道上继续运行。

7)穿梭车按照权利要求3所述的定位方法运动到放料位置，行走电机停止，电源切换至顶升电机；

所述步骤7)中，穿梭车根据所接收的放料指令，计算当前位置到放料位置的距离差l，控制台会将距离差l进行处理，距离差换算成穿梭车需要经过的横梁个数n和经过n个横梁后穿梭车还需要前进的剩余距离l’，然后将横梁个数n和剩余距离l’反馈给穿梭车，穿梭车会根据反馈进行下一步；

穿梭车底部的接近开关每经过轨道上的一个横梁，电机上的计数器便加1，并将记录实时地传递给控制台；

当计数器计数达到预定个数n时，控制台会给穿梭车一个减速信号，穿梭车的行走电机开始减速，与此同时，电机上的编码器开始计数，并将记录实时地传递给控制台。

当编码器计数达到剩余距离l’时，行走电机停止，电源切换至顶升机构。

8)顶升电机启动，穿梭车顶升机构下降，若顶升机构下降距离达到下限位开关，则进行下一步，反之继续下降顶升机构；

所述步骤8)中，电源切换至顶升机构后，顶升电机启动，带动顶升机构下降，直到下降至下限位开关。

9)所述步骤8)中，当顶升机构下降距离达到下限位开关时，检测顶升机构至穿梭车顶部的距离h，若h＜a，则将物料放下，反之则启动故障报警。

所述步骤9)中，a的取值根据货物和轨道高度的不同各异，本实施例中，a取20mm，激光测距传感器检测顶升机构至穿梭车顶部的距离h小于20mm时，认为货物处于穿梭车顶部的轨道上，顶升机构将物料放下，反之，则启动故障报警。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性。所以如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。