单片机控制立体车库的位置控制方案.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除 堆垛机位置控制方案 堆垛机要实现可靠的货物存取功能，就必须拥有可靠的认址和精确的定位，所以位置控制方案设计就显得尤为关键，本节主要从货位编码、认址方式和控制方案的实现三方面进行详述。 3.1 货位编码 本文涉及的立体库拥有2排，4列，3层。为了实现堆垛机对货位的自动寻址和准确定位，我们对立体货架的每个货位进行了编码，然后用目标货位的编码来控制堆垛机的运行。本文采用的编码方案是这样的：沿着堆垛机前进的方向看，左手边的那一排为第一排记为 Z1 排，右手边的那一排记为 Z2 排；堆垛机前进的方向为列项，交换平台所在的列为 X0 列，依次为 X1、X2X8列；沿载货台起升方向，最低层为 Y1，依次为 Y2、Y3层。这样每个货格都有了自己唯一的货位编号。 3.2 认址方式 从货位编码方案可以看出，立体货架的每一个货位都有三个参数决定即坐标（Xi，Yi，Zi），为了实现自动寻址就必须有检测装置对三个方向的定位器件进行检测，并确定目标位置，此操作在堆机的控制中称为自动认址。在实际运用中堆垛机的认址方式主要有绝对认址方式和相对认址方式。 3.2.1 绝对认址 绝对认址是由货格的几何坐标与控制系统所建立的操作坐标构成对应关系，且没有中间“软”连接，故称作绝对认址，又称之为门牌式，即每个货位都有专用的认址片，该认址片含有该货位的信息，利用堆垛机上的认址装置识别认址片包含的信息，就可以实现自动寻址，该认址方式可靠、准确，但是成本高。 近些年一种新的绝对认址方法激光测距法迅速发展并得到广泛应用，该技术是利用激光测距仪检测堆垛机距地面反光板的距离来定位的，能保证 1mm 的重复精度和 30cm300m 测距范围，并且具有体积小、速度快、对点准确等优点，是一种先进的认址方式，不过它也具有一般绝对认址方法的缺点，即使用成本高。 3.2.2 相对认址 相对认址是指货格几何坐标和控制系统所建立的操作间没有严格的“硬”连接，其坐标原点是由原点位置开关决定的，一旦原点位置开关改变位置了，那么控制系统建立的操作坐标就会发生相对的变化。 最常用的相对认址方法是计数法，从第一个库位开始计数，以后每前进一个货格计数器加 1，每后退一个货格计数器减 1，直到计数器的值跟目标值相等时就达到目标位置了，以实现自动寻址，该种方法所用的每个货格定位的认址片都是完全一样的，并不携带该货位的信息，而是通过计数来实现定位的，是典型的相对认址方法。当然运用增量型旋转编码器进行寻址的方法也是一种比较常用的相对认址方法，该方法用在水平方向定位的场合比较多，经常把旋转编码器安装在行走从动轮轮上通过旋转编码器发脉冲的个数来计算行走的距离。这种认知方法成本低，不过容易受外界条件干扰，而导致计数错误造成寻址不准，所以这种方法经常和认址片相对认址方法配合使用，以保证水平行走方向的准确定位。 3.3 位置控制方案的确定 从各种认址方法的比较中可以发现相对认址方式尽管认址精度和可靠性相对较低，但是其认址设备结构简单，整体成本低并且能满足项目的控制要求，所以本项目选用认址片相对认址的方式，并且认址器选用 U 型光电传感器。以下为水平方向和垂直提升方向的位置控制方案。 3.3.1 水平行走方向位置控制方案 为了实现水平行走机构的准确定位，水平行走方向运用三个 U 型光电传感器作为认址设备，安装在堆垛机下横梁上边。认址片用 85mm 长的铁片制作而成，并且安装在地面上。图3.1 为水平行走认址传感器分布图，图中 A、B、C 为三个U 型光电传感器，D 为水平认址片，其中 B 传感器起到计数作用，A、C 传感器起到检测的作用。现以目标地址比源地址大时，取货为例来说该系统的工作原理：当堆垛机接收到上位机发来的取货指令时，单片机把目标地址与源地址进行比较判断，如果目标地址跟源地址之间的差值大于 1 时，堆垛机先加速到高速 30m/min前进，B 传感器每经过一个认址片时单片机的计数器进行加 1 操作，再进行差值判断，当目标值和源地址之差等于 1 时，水平行走电机开始减速至 5m/min，在 B 传感器再次检测到认址片那么差值就会变为 0，然后水平电机按照预定时间低速爬行，在 A 刚刚离开认址片和 C 传感器尚未检测到认址片时，电机抱闸停车，实现水平方向的准确定位。 图 3.1 水平行走认址传感器分布图 3.3.2 垂直方向位置控制方案 堆垛机在层方向的定位也是采用三个 U 型光电开关和认址片方式。在立柱上对应于层货格的位置安装认址片，在载货台上面安装三个 U 型光电开关，具体的认址传感器位置分布图如图3.2。从堆垛机取货和存货的过程可以看出：取货时载物台先在低位，然后伸出，微抬货物至高位随后载物台缩回，实现载物台的取货操作；而存货时载物台先定位高位，然后伸出，微降至低位，随后缩入，实现货物的存货操作。显而易见此种控制方案跟水平方向是有很大区别的，水平方向没有高位、低位的控制，而垂直方向有，所以垂直方向的三个 U 型传感器有不同的分工：中间的传感器是共用的，起到计数的作用，上边的传感器和中间的传感器配合实现低位的定位，下边的传感器和中间的传感器配合实现高位的定位。具体的传感器的认址状态表如表3.1： 图 3.2 垂直提升认址传感器分布图 表3.1 传感器的认址状态表 传感器下降时 高位存货下降时 低位取货 上升时 高位存货上升时 低位取货 A定位、减速- 定位、停止- B计数、定位、停止 计数、定位、减速计数、定位、减速计数、定位、停止 C- 定位、停止- 定位、减速 垂直认址相对复杂一些，现以取货为例，对垂直提升部分定位原理进行说明： 当堆垛机接收到上位机或触摸屏的取货指令后，如果目标货位高于源货位，并且差值大于 1，那么载货台就会先加速至 10m/min 的速度进行提升，B 传感器每经过 1 个认址片时，计数器进行加 1 操作，当差值变为 1 时，载货台提升速度将降为 4m/min 的速度提升，在 B 传感器再次检测到认址片时，载货台则会按照设定好的时间进行减速，在 B、C 认址片同时检测到认址片时，电机抱闸停车。然后载物台伸出，载货台以 4m/min 的速度抬起货物，当 B、A 两个传感器同时检测到认址片时，说明载物台已经到达高位，此时载物台收回，完成货物从货架到载货台的操作。3.3.3 载物台伸缩的位置控制方案 本文的载物台伸缩位置控制采用软件延时和行程开关进行控制，在载物台离开中位后，计时器开始