堆垛机作为仓储系统重要运动部件,堆垛机应具有实现水平行走、笔直升降和伸缩货叉等运动功效［１］,要求在水平行走和笔直升降两个偏向快速准确定位。在使用历程中发明,如果接纳增量式编码器进行水平或笔直测距,多次运动后会有累积误差,严重影响定位精度;如果应用激光测距仪测距,测距仪必须装置在堆垛机上,由于运动和惯性等诸多因素导致光发射器摆动,距离越长所获得的数据误差越大,且激光测距仪随着丈量距离的增大本钱越来越大［２］;以及机械传动误差、机械装置误差等影响,很难抵达高精度定位。如果定位认址禁绝确, 货物不可准确抵达目标位置,完成任务;或者定位精度不敷, 托盘在货架上位置偏斜,易导致托盘滑落的危险。
本文通过接纳二次分步定位原理的快速精确的定位控制要领,即在闭环控制的基础上,在目标地点处增加一个位置反响环节,组成粗定位和精确定位的双位置反响［３］,可以消除长距离定位丈量带来的误差、积累误差、机械传动误差、机械装置造成的误差等的影响,实现了堆垛机的精确定位。
巷道式堆垛机的结构主要包括整体机架、水平行走部分、 起升机构部分、载货的货叉伸缩部分、电器控制柜及宁静� ；げ糠�［１］。巷道式堆垛机必须具备的3个偏向的运动:水平行走、笔直提升和货叉的伸缩运动。高精度定位主要是水平行走定位和笔直提升定位。
行走部分系统结构图如图1所示, 测距传感器选用DT20Hi短量程激光测距传感器,位于外环检测回路,检测偏向与行走偏向成一定的角度。编码器接纳AHS36BS1AC绝对值型编码器,其与电机轴通过联轴器连接,位于内环检测回路。当电机转动时,编码器输出一系列的脉冲信号,PLC纪录接收脉冲信号并凭据编码器的相关参数及算法得出堆垛机行走的距离,同时,还可将编码器反响的脉冲凭据一定的算法转化为电机的目今执行速度,组成速度的闭环控制。
通过PLC编程可以盘算出测距传感器数值变革的次数, 结合目今的数值,凭据相应算法,得出堆垛机目今所在的地点。其中堆垛机在向正偏向行驶时,测距传感器Ⅰ测得数据作为反响值;堆垛机向负偏向行驶时,测距传感器Ⅱ测得数据作为反响值。测距传感器 Ⅰ 和 Ⅱ 划分进行计数,计数值相等则PLC判断丈量准确,没有泛起计数丧失,即所得地点值与实际相符。
若得出的目今地点与任务的目标位置差炙淙货位宽度的一半大,则堆垛机处于第一定位阶段,堆垛机按编码器反响的信息控制电机的旋转;若得出的目今地点与任务的目标位置差炙淙货位宽度的一半小,且已进入低速阶段,则堆垛机进入第二定位阶段,堆垛机控制器凭据激光测距传感器的反响信号控制电动机的旋转。通过双位置反响,实现了堆垛机的种种误差和非线性环节的全闭环控制,消除长距离定位丈量带来的误差、 积累误差、机械传动误差、机械装置造成的误差等的影响,实时调解电动机的速度,实现了堆垛机的精确定位,提高了定位效率。
本文中的编码器还可用长距离激光测距仪替代进行第一阶段的定位;但长距离的激光测距仪只能在直线巷道上使用,而编码器可以在S型或U型巷道中使用。
此定位控制方法是一种全闭环的位置检测方法,接纳编码器对堆垛机进行第一次定位,当堆垛机减速运动到精定位的控制规模时,堆垛机切换为短程的激光测距仪定位。对文献[8] 中的丈量方法进一步革新应用。巷道堆垛机定位控制中水平行走部分接纳该定位控制方法。
如图2所示,堆垛机两侧平行的装置测距传感器Ⅰ和Ⅱ, 确保堆垛机在向差别偏向行驶时,可以迅速得出位置数据;短程的激光测距传感器与行走偏向成一定的夹角,为包管传感器可以测出距离值,反光板与传感器光的轴线偏向笔直,反光板的成角度装置包管了丈量数据的线性连续变革及丈量的准确性。
图2激光测距仪及反光板装置示意图
在堆垛机水平行走偏向接纳第一次定位和第二次定位相组合的定位要领,抵达低本钱、高精度的目的。
图3中a为堆垛机的相关于此货位一侧的距离;b为堆垛机货位到测距传感器的笔直距离;L１为设定的测距传感器检测的最短距离;L２位设定的测距传感器检测的最大的距离。
相关于货位一侧的距离a的盘算方程:
式中,θ为装置时设置的行走偏向与检测偏向的夹角,一般取10°~80°,这里取θ=45°。
在行走偏向激光测距传感器的误差与实际丈量误差基内幕同,即:
式中,? 为激光测距传感器在行走偏向的丈量精度;?１为激光测距传感器的实际丈量精度。
堆垛机笔直偏向的定位控制有上位与下位的要求,所以接纳了编码器和认址片的定位技术,提升编码器的反响信号先进入变频器的速度反响卡,实现变频的PG闭环矢量控制,然后通过速度反响卡的分频端子,将分频后的脉冲信号接入PLC的一路高速输入端子,实现提升偏向的认址计数,在笔直横梁上装置相应认址片,对是否抵达目标层进行校验。
堆垛机定位的影响因素主要包括两个方面:电器部分误差和机械部分的误差。电器部分误差又分为丈量误差、定位要领造成的误差;机械部分误差主要有加速机构间隙造成的偏差、 传动轴扭转而爆发的偏差、装置误差。
本文中提到的双位置环定位控制要领避开了机械部分的误差中加速机构间隙造成的误差、传动轴扭转爆发的误差、装置的误差。所以该控制要领的定位精度估算如下。
1)指令执行时间误差:
在堆垛机行驶的最小速度、离目标15mm时,启动电磁制动器抱闸,取时间误差 Δt=0.001s,则误差:
2)编码器丈量的速度误差、测距传感器的丈量误差
编码器区分率4096线,误差一般在0.005%;测距传感器的误差由(2)式得为约为0.1mm,则
因此,堆垛机停止的位置的最大误差:
设计满足控制系统的要求。
堆垛机的运动方法为行走。实验货仓单巷道有34×13个货位,货位宽为1 990mm。实验历程如下:在触摸屏上输入命令,要求堆垛机依次从原点(第0列)移动到第1列、第2列、第10列、20列、30列,丈量堆垛机货叉中心线相关于相应货位前侧的距离,理论盘算值为995.00mm,重复5次。设置堆垛机加速度2.0s,最大运行速度80m/min。
表1堆垛机运行精度数据表格
凭据表1数据和由数据制成图4可以看到,堆垛机运动历程中,运行误差在3mm规模内,满足控制系统的要求。
本文应用双位置环控制,接纳变频调速技术实现堆垛机的高精度的定位问题。第一次定位与第二次定位结合使用,制止了编码器保存积累误差的缺陷,避开了激光测距仪震荡等不确定因素带来的误差;激光测距仪在库位上的定位,避开了由于机械装置配合的原因造成的误差。实验证明,此双位置环的定位控制要领能够满足定位控制系统的要求。
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