本发明专利技术涉及一种应用于全自动立体仓储系统的高速堆垛机定位与调速方法，运用无线室内定位技术、地址编码定位技术、地址片光电定位技术对堆垛机进行三级定位、并根据移动距离长短选择高速／低速运动模式，对堆垛机进行三段优化调速的方法，该方法具有成本低、吞吐量高、低功耗、可靠性高、应用灵活的优点，可广泛应用于物流仓储中心、现代配送中心等领域，有着广泛的市场应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种应用于全自动立体仓储系统的高速堆垛机定位与调速方法，尤其涉及一种运用无线室内定位技术、地址编码定位技术、地址片光电定位技术对堆垛机进行三级定位、并根据移动距离长短选择高速/低速运动模式，对堆垛机进行三段优化调速的方法，该方法可广泛应用于物流仓储中心、现代配送中心等，属于仓储输送装置
技术介绍
全自动立体仓储系统是在不直接进行人工处理的情况下，将物料以单元化(如托盘)形式在货架上进行自动存取的仓储系统，是集高架仓库、规划、管理、机械、电气、控制和计算机等技术于一体的综合性设施，具有土地利用率高、存取效率高、准确率高等优点，目前已经广泛运用于机械制造、食品、服装、化工、制药、冶金及其他行业的物流系统中，是物流现代化的重要组成部分。堆垛机是全自动立体仓储系统的核心装备及主要搬运设备，在立体仓储系统的巷道内来回穿梭，完成入库、出库、移库、调库、盘库等作业，堆垛机的运行速度和效率决定了整个全自动立体仓储系统的吞吐量和周转率。优化堆垛机涉及两个方面，其一是提高堆垛机的运行速度、同时兼顾降低能耗；其二是优化作业流程，减少堆垛机无效路径的距离。对于第二种优化，目前可以通过物料货位分类、调节出入库订单顺序、优化出入库传送装置、采用两端皆可出入库的货架结构等方法实现；而对于第一种优化，目前主要是提高水平行走电机运行速度，优化变频电机速度曲线的方法实现。由于立体仓储系统巷道水平方向距离往往远大于垂直方向，如一般的标准库，仓高9米至12米，而仓宽则达到100米，而有的库可以达到250米，因此水平方向调速优化对优化堆垛机更有现实意义。提高堆垛机的运行效率，其主要的瓶颈在于堆垛机的精确定位，传统堆垛机巷道内水平方向的定位采用地址片光电定位相对寻址的方式，在堆垛机上安装两个光电传感器，且相距距离正好等于一个地址片的长度，堆垛机水平运行时，当其中一个光电传感器被地址片遮挡后，给可编程逻辑控制器(Programmable Logic Control，PLC)发送一个逻辑信号，变频电机减速，堆垛机慢慢滑行，当另一个光电传感器被地址片遮挡后，两个光电传感器同时发送逻辑信号，变频电机停车，以此实现堆垛机的水平方向的定位，这种定位方式只需调节地址片的位置，即可调节堆垛机定位的位置，而货位的寻址则是通过相对寻址的方式实现，即根据停靠列地址和目标列地址的差值，计数堆垛机经过的地址片数量来实现，具有安装简单、成本低、工作稳定可靠的优点，缺点在于无法提升速度，一般在120米/分钟以下。相对寻址工作方式下，堆垛机在检测到下一个地址片之前，无法知道自身的绝对位置，以及离目标位置还有多少距离，又受限于光电传感器的响应速度，为了可靠工作，只能在较低的速度运行，限制了堆垛机运行效率的提高。-->堆垛机的绝对位置寻址是近年来改进的方法，绝对位置的测量方式主要有两种，其一是编码器方式，通过各种编码方式对货位进行编码，堆垛机经过时通过光电、射频等方式读取编码数据，以此获知堆垛机当前的位置，如德国乐易电子公司于2005年推出的条码定位系统(Barcode Positioning System，BPS)，通过在行进路线上安置条码带，在堆垛机上安装光电条码读取头，在堆垛机运行过程中，不断扫描条码信息，通过内置的编码器转换为距离信息，从而实现精确定位，优点是精度高、可靠性好、安装调整简单，可以使用于一轨多车或轨道弯曲的应用场景，缺点是价格昂贵，条码污染后影响扫描结果，高速运动时光电条码读取头扫描响应速度跟不上；其二是采用激光测距方式，中国专利“一种使堆垛机快速精确定位与无级调速的方法”(专利号：ZL 200710045397.6)公开了这种思路，即在堆垛机巷道一侧安装激光测距仪，而在堆垛机上安装大面积激光反射板，精确测量堆垛机的绝对距离，测距精度可达±3毫米，测量得到的绝对距离和货位列地址进行比较，以确定堆垛机的列地址，由于测得了绝对位置，为堆垛机的调速优化创造了条件，优化后堆垛机运行速度可达200-280米/分钟。激光测距是一种高精度的测距方式，为此美国邦纳(Banner)公司开发出了专为堆垛机测距设计的L-GAGE LT7系列长距离漫反射激光传感器，该传感器工作距离可以达到250米，测距精度高，可达±2毫米，模块化设计，安装简便。然而激光测距方法的缺点在于只能在直线轨道中应用，光路易受异物遮挡等干扰，轨道的水平度与直线度误差以及反射板的安装角度都会带来测量误差，因此安装和使用要求较高，价格昂贵，另一方面，由于激光具有一定的危险性，虽然采用红外II级激光，也会对人眼造成一定的不适，为检修、维护、使用人员带来危害。相比激光测距技术，无线测距技术成本大大降低，危险性也相对更小，而缺点在于测距精度较低，往往只能达到米级的精度，根据不同的无线测距的技术方法，精度也有所不同，一般地说，如超宽带(Ultrawide Band，UWB)技术可以达到分米级精度；射频标签(RFID)技术、WiFi技术只能达到米级精度；ZigBee技术则更低，往往只有3至5米的精度。测距范围也是问题，如ZigBee技术在不加功率放大的情况下测距距离只能达到64米，但从实现成本来说，ZigBee技术则最廉价。目前，无线测距原理主要采用接收信号强度指示(Received Signal Strength Indication，RSSI)实现的，由于无线通信两个节点之间的信号强度随距离的增加而降低，因此接收信号强度指示RSSI可以用来确定两者之间的距离，但是无线信号在空间中的传输受空间介质、障碍物等条件的影响而呈现出不同的性质，因此在实际的测距应用中，往往精度较低，有利的一面是针对无线定位应用，一些具有无线射频RF功能的芯片，如德州仪器TI公司的ZigBee芯片CC2430就已经集成有测量RSSI和定位的模块，使用方便，且功耗低，发射功率仅为1毫瓦、响应速度快，信道接入时延仅为15毫秒。从堆垛机实际应用角度看，堆垛机也不是始终工作在高速运行状态，堆垛机从一个货位移动到另一个货位，需要经历加速、高速、减速的过程，增设的刹车机制可能可以延长堆垛机高速运行的时间，从而提高效率，但是同时也增加了堆垛机的能耗，因此一般情况下，堆垛机采用变频电机牵引，根据速度优化曲线实时调节电机转速。因此，虽然传统的地址片光电定位相对寻址方式和编码器绝对寻址方式响应速度慢，但是在堆垛机减速停靠阶段，并在适当的速度设置下，也可以提供很高精度的可靠定位-->寻址能力。据此，本专利技术提供了一种运用无线室内定位技术、地址编码定位技术、地址片光电定位技术对堆垛机进行三级定位、并根据移动距离长短选择高速/低速运动模式，对堆垛机进行三段优化调速的方法，具有成本低，效率高，功耗低，稳定可靠的优点，可广泛应用于各种全自动立体仓储系统中，具有良好的经济效益和市场前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种运用无线室内定位技术的高速堆垛机调速方法，具体地说是一种运用无线室内定位技术、地址编码定位技术、地址片光电定位技术对堆垛机进行三级定位、并根据移动距离长短选择高速/低速运动模式，对堆垛机进行三段优化调速的方法，减少堆垛机周转周期，降低堆垛机能耗。为了实现上述技术目的，本专利技术通过以下的技术装置完成：全自动立体仓储系统，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种运用无线室内定位技术的高速堆垛机调速方法，应用于全自动立体仓储系统，运用无线室内定位技术、地址编码定位技术、地址片光电定位技术对堆垛机进行三级定位、并根据移动距离长短选择高低速运动模式，对堆垛机进行三段优化调速的方法，减少堆垛机周转周期，降低堆垛机能耗，且实现成本低，稳定可靠，具体步骤如下：（１）作业分解，确定堆垛机移动的起始列地址和目标列地址；（２）检测无线状态，激活无线移动节点和无线基准节点，测量一次两者之间的接收信号强度指示ＲＳＳＩ↓［０］；（３）判断通信是否正常？正常（Ｙ），则将ＲＳＳＩ↓［０］和两无线节点初始距离ｄ↓［０］写入无线移动节点；（４）不正常（Ｎ），则存在故障，报警，结束；（５）可编程逻辑控制器ＰＬＣ装入目标列地址，和起始列地址比较，计算出需要移动的水平距离；（６）判断水平距离是否大于短程阈值？大于（Ｙ），则采用高速运行模式，否则（Ｎ）采用低速运行模式；（７）ＰＬＣ启动堆垛机，高速运行模式，变频电机以设定加速率增加转速，达到设定高转速时，匀速运行；低速运行模式，变频电机以设定加速率增加转速，达到设定低转速时，匀速运行；（８）无线移动节点定期测距，计算和无线基准节点之间的距离，测量两无线节点之间的ＲＳＳＩ，根据公式ＲＳＳＩ－ＲＳＳＩ↓［０］＝１０ｎｌｇ（ｄ↓［０］／ｄ）可以计算出当前距离ｄ；（９）判断是否大于减速距离？Ｙ（大于），则启动减速过程，无线移动节点向ＰＬＣ发送减速逻辑状态，否则（Ｎ）回到（８）；（１０）减速过程，变频电机以设定减速率降低转速，高速运行模式和低速运行模式减速率设定值不同；（１１）启动列地址编码读取器，在堆垛机经过列地址编码标签时读取列地址编码；（１２）和目标列地址比较，判断是否为目标列地址前一个地址？是（Ｙ），则向ＰＬＣ发送停靠逻辑状态，启动双光点传感器，否则（Ｎ），继续执行（１１）；（１３）双光电传感器检测到“前侧遮挡”逻辑状态，变频电机切换为停靠转速，检测到“全部遮挡”逻辑状态，变频电机停车，结束。...
【技术特征摘要】
1.一种运用无线室内定位技术的高速堆垛机调速方法，应用于全自动立体仓储系统，运用无线室内定位技术、地址编码定位技术、地址片光电定位技术对堆垛机进行三级定位、并根据移动距离长短选择高低速运动模式，对堆垛机进行三段优化调速的方法，减少堆垛机周转周期，降低堆垛机能耗，且实现成本低，稳定可靠，具体步骤如下：(1)作业分解，确定堆垛机移动的起始列地址和目标列地址；(2)检测无线状态，激活无线移动节点和无线基准节点，测量一次两者之间的接收信号强度指示RSSI0；(3)判断通信是否正常？正常(Y)，则将RSSI0和两无线节点初始距离d0写入无线移动节点；(4)不正常(N)，则存在故障，报警，结束；(5)可编程逻辑控制器PLC装入目标列地址，和起始列地址比较，计算出需要移动的水平距离；(6)判断水平距离是否大于短程阈值？大于(Y)，则采用高速运行模式，否则(N)采用低速运行模式；(7)PLC启动堆垛机，高速运行模式，变频电机以设定加速率增加转速，达到设定高转速时，匀速运行；低速运行模式，变频电机以设定加速率增加转速，达到设定低转速时，匀速运行；(8)无线移动节点定期测距，计算和无线基准节点之间的距离，测量两无线节点之间的RSSI，根据公式RSSI-RSSI0＝10nlg(d0/d)可以计算出当前距离d；(9)判断是否大于减速距离？Y(大于)，则启动减速过程，无线移动节点向PLC发送减速逻辑状态，否则(N)回到(8)；(10)减速过程，变频电机以设定减速率降低转速，高速运行模式和低速运行模式减速率设定值不同；(11)启动列地址编码读取器，在堆垛机经过列地址编码标签时读取列地址编码；(12)和目标...
【专利技术属性】
技术研发人员：傅培华，朱安定，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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