一種運用無線室內定位技術的高速堆垛機調速方法技術

本發明專利技術涉及一種應用于全自動立體倉儲系統的高速堆垛機定位與調速方法，運用無線室內定位技術、地址編碼定位技術、地址片光電定位技術對堆垛機進行三級定位、并根據移動距離長短選擇高速／低速運動模式，對堆垛機進行三段優化調速的方法，該方法具有成本低、吞吐量高、低功耗、可靠性高、應用靈活的優點，可廣泛應用于物流倉儲中心、現代配送中心等領域，有著廣泛的市場應用前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種應用于全自動立體倉儲系統的高速堆垛機定位與調速方法，尤其涉及一種運用無線室內定位技術、地址編碼定位技術、地址片光電定位技術對堆垛機進行三級定位、并根據移動距離長短選擇高速/低速運動模式，對堆垛機進行三段優化調速的方法，該方法可廣泛應用于物流倉儲中心、現代配送中心等，屬于倉儲輸送裝置

技術介紹
全自動立體倉儲系統是在不直接進行人工處理的情況下，將物料以單元化(如托盤)形式在貨架上進行自動存取的倉儲系統，是集高架倉庫、規劃、管理、機械、電氣、控制和計算機等技術于一體的綜合性設施，具有土地利用率高、存取效率高、準確率高等優點，目前已經廣泛運用于機械制造、食品、服裝、化工、制藥、冶金及其他行業的物流系統中，是物流現代化的重要組成部分。堆垛機是全自動立體倉儲系統的核心裝備及主要搬運設備，在立體倉儲系統的巷道內來回穿梭，完成入庫、出庫、移庫、調庫、盤庫等作業，堆垛機的運行速度和效率決定了整個全自動立體倉儲系統的吞吐量和周轉率。優化堆垛機涉及兩個方面，其一是提高堆垛機的運行速度、同時兼顧降低能耗；其二是優化作業流程，減少堆垛機無效路徑的距離。對于第二種優化，目前可以通過物料貨位分類、調節出入庫訂單順序、優化出入庫傳送裝置、采用兩端皆可出入庫的貨架結構等方法實現；而對于第一種優化，目前主要是提高水平行走電機運行速度，優化變頻電機速度曲線的方法實現。由于立體倉儲系統巷道水平方向距離往往遠大于垂直方向，如一般的標準庫，倉高9米至12米，而倉寬則達到100米，而有的庫可以達到250米，因此水平方向調速優化對優化堆垛機更有現實意義。提高堆垛機的運行效率，其主要的瓶頸在于堆垛機的精確定位，傳統堆垛機巷道內水平方向的定位采用地址片光電定位相對尋址的方式，在堆垛機上安裝兩個光電傳感器，且相距距離正好等于一個地址片的長度，堆垛機水平運行時，當其中一個光電傳感器被地址片遮擋后，給可編程邏輯控制器(Programmable?Logic?Control，PLC)發送一個邏輯信號，變頻電機減速，堆垛機慢慢滑行，當另一個光電傳感器被地址片遮擋后，兩個光電傳感器同時發送邏輯信號，變頻電機停車，以此實現堆垛機的水平方向的定位，這種定位方式只需調節地址片的位置，即可調節堆垛機定位的位置，而貨位的尋址則是通過相對尋址的方式實現，即根據停靠列地址和目標列地址的差值，計數堆垛機經過的地址片數量來實現，具有安裝簡單、成本低、工作穩定可靠的優點，缺點在于無法提升速度，一般在120米/分鐘以下。相對尋址工作方式下，堆垛機在檢測到下一個地址片之前，無法知道自身的絕對位置，以及離目標位置還有多少距離，又受限于光電傳感器的響應速度，為了可靠工作，只能在較低的速度運行，限制了堆垛機運行效率的提高。-->堆垛機的絕對位置尋址是近年來改進的方法，絕對位置的測量方式主要有兩種，其一是編碼器方式，通過各種編碼方式對貨位進行編碼，堆垛機經過時通過光電、射頻等方式讀取編碼數據，以此獲知堆垛機當前的位置，如德國樂易電子公司于2005年推出的條碼定位系統(Barcode?Positioning?System，BPS)，通過在行進路線上安置條碼帶，在堆垛機上安裝光電條碼讀取頭，在堆垛機運行過程中，不斷掃描條碼信息，通過內置的編碼器轉換為距離信息，從而實現精確定位，優點是精度高、可靠性好、安裝調整簡單，可以使用于一軌多車或軌道彎曲的應用場景，缺點是價格昂貴，條碼污染后影響掃描結果，高速運動時光電條碼讀取頭掃描響應速度跟不上；其二是采用激光測距方式，中國專利“一種使堆垛機快速精確定位與無級調速的方法”(專利號：ZL?200710045397.6)公開了這種思路，即在堆垛機巷道一側安裝激光測距儀，而在堆垛機上安裝大面積激光反射板，精確測量堆垛機的絕對距離，測距精度可達±3毫米，測量得到的絕對距離和貨位列地址進行比較，以確定堆垛機的列地址，由于測得了絕對位置，為堆垛機的調速優化創造了條件，優化后堆垛機運行速度可達200-280米/分鐘。激光測距是一種高精度的測距方式，為此美國邦納(Banner)公司開發出了專為堆垛機測距設計的L-GAGE?LT7系列長距離漫反射激光傳感器，該傳感器工作距離可以達到250米，測距精度高，可達±2毫米，模塊化設計，安裝簡便。然而激光測距方法的缺點在于只能在直線軌道中應用，光路易受異物遮擋等干擾，軌道的水平度與直線度誤差以及反射板的安裝角度都會帶來測量誤差，因此安裝和使用要求較高，價格昂貴，另一方面，由于激光具有一定的危險性，雖然采用紅外II級激光，也會對人眼造成一定的不適，為檢修、維護、使用人員帶來危害。相比激光測距技術，無線測距技術成本大大降低，危險性也相對更小，而缺點在于測距精度較低，往往只能達到米級的精度，根據不同的無線測距的技術方法，精度也有所不同，一般地說，如超寬帶(Ultrawide?Band，UWB)技術可以達到分米級精度；射頻標簽(RFID)技術、WiFi技術只能達到米級精度；ZigBee技術則更低，往往只有3至5米的精度。測距范圍也是問題，如ZigBee技術在不加功率放大的情況下測距距離只能達到64米，但從實現成本來說，ZigBee技術則最廉價。目前，無線測距原理主要采用接收信號強度指示(Received?Signal?Strength?Indication，RSSI)實現的，由于無線通信兩個節點之間的信號強度隨距離的增加而降低，因此接收信號強度指示RSSI可以用來確定兩者之間的距離，但是無線信號在空間中的傳輸受空間介質、障礙物等條件的影響而呈現出不同的性質，因此在實際的測距應用中，往往精度較低，有利的一面是針對無線定位應用，一些具有無線射頻RF功能的芯片，如德州儀器TI公司的ZigBee芯片CC2430就已經集成有測量RSSI和定位的模塊，使用方便，且功耗低，發射功率僅為1毫瓦、響應速度快，信道接入時延僅為15毫秒。從堆垛機實際應用角度看，堆垛機也不是始終工作在高速運行狀態，堆垛機從一個貨位移動到另一個貨位，需要經歷加速、高速、減速的過程，增設的剎車機制可能可以延長堆垛機高速運行的時間，從而提高效率，但是同時也增加了堆垛機的能耗，因此一般情況下，堆垛機采用變頻電機牽引，根據速度優化曲線實時調節電機轉速。因此，雖然傳統的地址片光電定位相對尋址方式和編碼器絕對尋址方式響應速度慢，但是在堆垛機減速停靠階段，并在適當的速度設置下，也可以提供很高精度的可靠定位-->尋址能力。據此，本專利技術提供了一種運用無線室內定位技術、地址編碼定位技術、地址片光電定位技術對堆垛機進行三級定位、并根據移動距離長短選擇高速/低速運動模式，對堆垛機進行三段優化調速的方法，具有成本低，效率高，功耗低，穩定可靠的優點，可廣泛應用于各種全自動立體倉儲系統中，具有良好的經濟效益和市場前景。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種運用無線室內定位技術的高速堆垛機調速方法，具體地說是一種運用無線室內定位技術、地址編碼定位技術、地址片光電定位技術對堆垛機進行三級定位、并根據移動距離長短選擇高速/低速運動模式，對堆垛機進行三段優化調速的方法，減少堆垛機周轉周期，降低堆垛機能耗。為了實現上述技術目的，本專利技術通過以下的技術裝置完成：全自動立體倉儲系統，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種運用無線室內定位技術的高速堆垛機調速方法，應用于全自動立體倉儲系統，運用無線室內定位技術、地址編碼定位技術、地址片光電定位技術對堆垛機進行三級定位、并根據移動距離長短選擇高低速運動模式，對堆垛機進行三段優化調速的方法，減少堆垛機周轉周期，降低堆垛機能耗，且實現成本低，穩定可靠，具體步驟如下：（１）作業分解，確定堆垛機移動的起始列地址和目標列地址；（２）檢測無線狀態，激活無線移動節點和無線基準節點，測量一次兩者之間的接收信號強度指示ＲＳＳＩ↓［０］；（３）判斷通信是否正常？正常（Ｙ），則將ＲＳＳＩ↓［０］和兩無線節點初始距離ｄ↓［０］寫入無線移動節點；（４）不正常（Ｎ），則存在故障，報警，結束；（５）可編程邏輯控制器ＰＬＣ裝入目標列地址，和起始列地址比較，計算出需要移動的水平距離；（６）判斷水平距離是否大于短程閾值？大于（Ｙ），則采用高速運行模式，否則（Ｎ）采用低速運行模式；（７）ＰＬＣ啟動堆垛機，高速運行模式，變頻電機以設定加速率增加轉速，達到設定高轉速時，勻速運行；低速運行模式，變頻電機以設定加速率增加轉速，達到設定低轉速時，勻速運行；（８）無線移動節點定期測距，計算和無線基準節點之間的距離，測量兩無線節點之間的ＲＳＳＩ，根據公式ＲＳＳＩ－ＲＳＳＩ↓［０］＝１０ｎｌｇ（ｄ↓［０］／ｄ）可以計算出當前距離ｄ；（９）判斷是否大于減速距離？Ｙ（大于），則啟動減速過程，無線移動節點向ＰＬＣ發送減速邏輯狀態，否則（Ｎ）回到（８）；（１０）減速過程，變頻電機以設定減速率降低轉速，高速運行模式和低速運行模式減速率設定值不同；（１１）啟動列地址編碼讀取器，在堆垛機經過列地址編碼標簽時讀取列地址編碼；（１２）和目標列地址比較，判斷是否為目標列地址前一個地址？是（Ｙ），則向ＰＬＣ發送停靠邏輯狀態，啟動雙光點傳感器，否則（Ｎ），繼續執行（１１）；（１３）雙光電傳感器檢測到“前側遮擋”邏輯狀態，變頻電機切換為停靠轉速，檢測到“全部遮擋”邏輯狀態，變頻電機停車，結束。...

【技術特征摘要】
1.一種運用無線室內定位技術的高速堆垛機調速方法，應用于全自動立體倉儲系統，運用無線室內定位技術、地址編碼定位技術、地址片光電定位技術對堆垛機進行三級定位、并根據移動距離長短選擇高低速運動模式，對堆垛機進行三段優化調速的方法，減少堆垛機周轉周期，降低堆垛機能耗，且實現成本低，穩定可靠，具體步驟如下：(1)作業分解，確定堆垛機移動的起始列地址和目標列地址；(2)檢測無線狀態，激活無線移動節點和無線基準節點，測量一次兩者之間的接收信號強度指示RSSI0；(3)判斷通信是否正常？正常(Y)，則將RSSI0和兩無線節點初始距離d0寫入無線移動節點；(4)不正常(N)，則存在故障，報警，結束；(5)可編程邏輯控制器PLC裝入目標列地址，和起始列地址比較，計算出需要移動的水平距離；(6)判斷水平距離是否大于短程閾值？大于(Y)，則采用高速運行模式，否則(N)采用低速運行模式；(7)PLC啟動堆垛機，高速運行模式，變頻電機以設定加速率增加轉速，達到設定高轉速時，勻速運行；低速運行模式，變頻電機以設定加速率增加轉速，達到設定低轉速時，勻速運行；(8)無線移動節點定期測距，計算和無線基準節點之間的距離，測量兩無線節點之間的RSSI，根據公式RSSI-RSSI0＝10nlg(d0/d)可以計算出當前距離d；(9)判斷是否大于減速距離？Y(大于)，則啟動減速過程，無線移動節點向PLC發送減速邏輯狀態，否則(N)回到(8)；(10)減速過程，變頻電機以設定減速率降低轉速，高速運行模式和低速運行模式減速率設定值不同；(11)啟動列地址編碼讀取器，在堆垛機經過列地址編碼標簽時讀取列地址編碼；(12)和目標...

【專利技術屬性】
技術研發人員：傅培華，朱安定，
申請(專利權)人：浙江工商大學，
類型：發明
國別省市：86[中國|杭州]