CN101122470B

CN101122470B - 移动体***

Info

Publication number: CN101122470B
Application number: CN2007101408215A
Authority: CN
Inventors: 久保秀树; 曾根裕喜; 长泽敦雄
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2027-08-10
Also published as: TWI414920B; KR101087600B1; JP2008045873A; JP4214533B2; CN101122470A; HK1112757A1; KR20080014584A; TW200811628A

Abstract

本发明提供一种移动体***，在移动体(2)的移动方向上平行地配置2列磁性标志(21，22)，通过2个线性传感器(16，17)，求出以各磁性标志(21，22)为基准的绝对位置。存储各磁性标志(21，22)的中心的原点基准的绝对位置，边切换检测出的磁性标志，边求出移动体(2)的绝对位置。通过离散配置的磁性标志，能够连续地检测出移动体的绝对位置。

Description

移动体***

技术领域

本发明涉及一种推垛起重机或天车、有轨台车、转台以及其他的移动体***，特别涉及其绝对位置的检测。

背景技术

在移动体***中，移动体绝对位置的检测是重要的。与其相关的是，在将驱动用电动机的编码器数值直接换算为绝对位置时，会产生因车轮滑动而引起的误差。为此，可考虑到在移动路径固定的情况下，沿着移动路径设置梳齿(櫛歯)等标记并进行计数的方法，但梳齿的分辨能力会产生误差，且停止后一旦产生间隙，就成为误差。对此，专利文献1提出了一种在停止位置的附近设置线性传感器的被检测标志，在移动体上设置传感器，检测出以各停止位置为基准的绝对位置的方法。在该方法中，一旦接近目标停止位置，就开始减速并检测出标志，根据用编码器等求出的控制上的剩余距离，切换成使用线性标尺求出的剩余距离。将剩余距离切换为用线性标尺求出的剩余距离时，在控制上会突然发生与编码器的误差相当的误差，一旦对其实施强力控制，就会产生振动。因此需要在从编码器切换到线性标尺期间充分减速，并能够以较小的控制增益(ゲィン)来停止。设置检测区域宽的线性标尺就会消除这样的问题，但很难设置检测区域宽的线性标尺。

专利文献1：日本特开2005-202464号

发明内容

本发明所要解决的技术问题为，能够在比各个线性传感器的检测标尺宽的范围内求出移动体的绝对位置。

技术方案2的发明中所追加的目的为，即使移动体的绝对位置摆动也不需要切换线性传感器。

技术方案3的发明中所追加的目的为，能够在贯穿移动路径的整个区域求出移动体的绝对位置。

技术方案4的发明中所追加的目的为，能够根据线性传感器的信号求出被检测标志的编号。

技术方案5的发明中所追加的目的为，在从停电及故障等复原时，能够简单地检查检测对象的被检测标志的编号的有效性(妥当性)。

本发明的移动体***为，在移动体的移动方向上至少设置2列平行的被检测标志的列，在各列中离散地配置被检测标志，并且与所述至少2列被检测标志相对应地、在所述移动体上设有在垂直于所述移动方向的方向上的位置不同的至少2个线性传感器，以使所述至少2个线性传感器的与被检测标志相对的检测区域连续，并且设有：在所述至少2个线性传感器之间，在每个所述检测区域的端部，切换使用的线性传感器用的单元；和根据使用的线性传感器的信号，检测出移动体的绝对位置用的单元；

还设置有用于在每次切换使用的线性传感器时，将检测对象的被检测标志的编号递增计数或递减计数的单元；

此外还设置有移动体故障时也对检测对象的被检测标志的编号进行存储用的存储单元，以及在使移动体从故障恢复时、至少通过已存储的检测对象的被检测标志的编号是由哪个线性传感器检测出被检测标志，来检查已存储的检测对象的被检测标志的编号的有效性用的检查单元，在检查单元的检查结果为有效时，利用所述已存储的被检测标志的编号求出移动体的绝对位置的初始值。

优选为配置所述至少2列被检测标志，以使得所述至少2个线性传感器相对被检测标志得检测的区域相互重叠。

优选为，在移动体的移动路径的整个区域，配置所述至少2列被检测标志。

并且，本发明的位置测定***，对在预定路径上移动的移动体在上述路径上的绝对位置进行测定，其特征在于，具备：线性标尺群，通过排列多个沿上述路径以预定间隔设置线性标尺的列，使与各线性标尺对应的检测区域沿上述路径连续；存储部，事先存储将构成上述线性标尺群的各线性标尺的原点坐标变换成在上述路径上的绝对坐标的变换坐标；以及算出部，根据上述移动体的移动，切换测定上述移动体的线性标尺内坐标的线性标尺，来测定上述移动体的线性标尺内坐标，并将在该线性标尺内坐标的测定中使用的线性标尺的变换坐标从上述存储部中读出，并利用上述测定的线性标尺内坐标和上述读出的变换坐标算出上述路径上的上述移动体的绝对坐标。

发明的效果

在本发明中至少配置2列被检测标志，在各列上均设置线性传感器，一边切换检测标志和线性标尺，一边求出移动体的绝对位置。因此，能够连续地检测出沿着移动方向的绝对位置，并且不必设置又长又大的被检测标志及又长又大的线性传感器。由于能够连续地检测出绝对位置，所以不必通过编码器或梳齿传感器、激光测距仪等补助的传感器来插补(補間)绝对位置。

在此，若使至少2个线性传感器的检测区域重合，则从一方的线性传感器切换到另一方的线性传感器后会产生间隙，并且即使移动体向原线性传感器的检测区域返回，也不需要切换线性传感器。再者，移动体在2列被检测标志之间扭曲时，在2个线性传感器的检测区域不重叠的情况下，产生任何一个传感器也不能检测出的区域。对此，若使至少2个线性传感器的检测区域重合，就不需要频繁地切换线性传感器。

若在移动体的移动路径的整个区域，配置被检测标志的列，则无论是移动路径上的哪个位置，均能够由线性传感器求出绝对位置，不会产生必须需要用其他辅助的传感器来推定绝对位置的位置。

在设置多个被检测标志的列时，需要识别检测出哪个标志。在此，也可在被检测标志的附近设置示出其ID的RFID等标志，读取与被检测标志不同的ID用的标志。但是若根据移动体的移动方向，对检测出的被检测标志递增计数或递减计数，则根据线性传感器的信号本身判明被检测标志的编号。

移动体会因停电或其他故障而停止的情况存在。若由线性传感器对被检测标志进行计数，自律性地判断出哪个被检测标志正在被使用，则在从故障等复原之际移动体的位置变得不清楚。在此如设有在移动体的故障时、也能将检测对象的被检测标志的编号存储的存储单元，就可判明故障发生前使用过的被检测标志的编号。问题是该编号是否有效，并且若将被检测标志配置成多列，且在每个列上设置线性传感器，则根据哪列的线性传感器是否检测出被检测标志，就能够将存储了的被检测标志的编号确认到标志的列的单位。由于故障等期间难以考证移动体移动了2个以上被检测标志，因此如果可检查至标志的列的单位的有效性，则可将被检测标志的存储值作为有效的值复原移动体。为此在每次发生故障时，没有必要使移动体移动到能够确认原点等的绝对位置的点，就能够从停止后的该位置再次开始作业。

附图说明

图1为实施例的移动体***的要部俯视图，

图2为实施例的移动体***的要部侧视图，

图3为实施例中向立柱配置磁性标志的示意图，

图4为实施例中向转台配置磁性标志的示意图，

图5为实施例中的线性传感器的框图，

图6为实施例中的座标算出部的框图，

图7为实施例中的线性标尺的切换的示意图，

图8为实施例中的线性标尺的切换和偏置修正的示意图，

图9表示实施例中的取得线性标尺的偏置LSCi0的(实际)算法的流程图，

图10表示实施例中的线性标尺的切换算法的流程图，

图11表示实施例中的线性标尺内移动算法的流程图，

图12表示实施例中的复位算法的流程图。

具体实施方式

下面表示用于实施本发明的最佳实施例。

图1～图12中示出了实施例的移动体***。在各图中，2为移动体，在此为堆垛起重机，但也可为天车或有轨台车、转台或其他的移动体。并且移动体2的移动路径已确定。4为台车，6为升降台，8、9为前后立柱，10、11为移动式电动机。12、13为升降电动机，通过未图示的滚筒及皮带轮、齿轮等，由皮带、钢丝、或绳索等吊挂件使升降台6升降。此外，移动式电动机10、11或升降电动机12、13的台数及配置等是任意的。也可在升降台6上设置滑叉14等的移载单元，在移载单元与升降台6之间搭载转台等。并且在台车4上至少设置左右一对线性传感器16、17，而在升降台6上沿立柱8至少设置左右一对线性传感器18、19。

20为移动式轨道，在其左右例如最少设置2列磁性标志21、22，而如图3所示，在例如立柱8的左右至少设置2列磁性标志31、32。在实施例中，使线性传感器16、17的移动方向位置相同，且磁性标志21、22以等间距相互交替地配置。使线性传感器16、17的移动方向位置不同的情况下，使从磁性标志21到磁性标志22的间距与从磁性标志22到磁性标志21的间距也不同。磁性标志31、32在立柱8上配置成2列，但也可在立柱8侧与立柱9侧各配置1列。但是，在这种情况下，升降台6一旦向移动体2的移动方向倾斜，线性传感器18、19的输出在检测区域的重叠部就不会一致，需要修正。在实施例中，磁性标志21、22是配置成2列的，但也可配置成3列以上，同样地，磁性标志31、32也可配置成3列以上。再者，磁性标志21、22等也可使用通过与线性传感器16、17等的电磁结合而检测出的、替代磁性标志的强电介质体等的标志。磁性标志21、22等为例如棒状，在实施例中使用了棒状的磁铁，但也可使用磁性体或反磁性体。在移动式轨道20的一端上具有移动原点，在另一端上具有反原点。

图4中示出了应用在转台40上的例，41为转台40的驱动轴，42为驱动电动机。在转台40的周围的固定部侧，分散地且在同心圆上至少配置2列磁性标志45、46，在转台40侧与配置了磁性标志45、46的2个圆相对应地配置有线性传感器43、44。在图1～图4的各种情况下，在固定侧设置磁性标志21、22等，在移动侧设置线性传感器16、17等。

在图5中，以线性传感器16和磁性标志21为例，示出了线性标尺的构成，其他的线性传感器17等及磁性标志22等的情况也是同样的。50为交流电源，输出与sinωt成比例的交流电流，多个线圈51例如串联配置。向信号处理部52输入施加在各线圈上的电压，在计算部53中变换为sinθ·sinωt和cosθ·cosωt。在此，θ为磁性标志21相对线性传感器16的的相位，计算部54将计算部53的输出变换为在1个线性标尺内的座标，即线性标尺座标LSC。此外，线性标尺内的原点、通常为线性标尺的中心的绝对座标用LSC0表示，线性标尺座标的上端(检测区域的反原点侧的端部)以+A表示，下端(检测区域的原点侧的端部)以-A表示。

图6中以来自线性传感器16、17的信号的处理为例，示出了绝对位置算出部60的构成。对于线性传感器18、19或线性传感器43、44，也设置同样的绝对位置算出部60，以算出升降方向的绝对位置或转动角的绝对值。并向输入输出部61交替地输入来自2个线性传感器16、17的线性标尺座标LSC1、LSC2。将与磁性标志接触并输出线性标尺座标的线性传感器称为有效的线性传感器。线性标尺切换部62在各线性标尺的检测区域的端部，根据移动体的移动方向，切换所使用的线性标尺。而移动方向是在驱动电动机的回转方向上所看到的移动方向，不包含由间隙等引起的移动。线性标尺数据存储部63存储目前的线性标尺座标LSC、目前的线性标尺编号LSCNo.及目前的绝对座标。在此，目前的线性标尺编号以下标i表示，其最后一位的0或1表示磁性标志21、22的列。绝对座标是从移动体的移动原点开始的座标，移动体一旦向反原点侧移动，绝对座标就增加。偏置存储部64存储相对各线性标尺的原点座标，即LSCi0(偏置)。表1中为实施例中的用语。

表1用语

LS线性标尺：通过磁性标志和线性传感器的组合实现的标尺；标尺编号以下标i表示，从线性标尺内的原点(中心)开始的线性标尺内坐标用LSCi表示，其上限用+A表示，其下限用-A表示，切换线性标尺的点用A表示。将线性标尺的有效范围称为检测区域。LSC线性标尺内座标，LSCNo.线性标尺的编号(下标i)，具体为磁性标志的编号：在具有移动体的原点的线性标尺中，i＝1，朝向反原点侧编号增加，编号的奇偶性表示2列的哪列。LSCi0线性标尺内原点的绝对座标：有时称为偏置。a是表示线性标尺的重叠的参数，线性标尺端部的、与相邻的线性标尺重叠的约1/2的距离为a：从LSC的上限或下限至边缘a，切换线性标尺。t以移动体的原点为基准的绝对座标：绝对座标与绝对位置为同义语，均表示原点基准的座标及位置。

图6的65、66为输入输出部。67为取得相对各线性标尺的原点座标LSCi0的绝对座标(偏置)用的偏置取得部。合理性检测部68在从停电或移动体2的故障复原时，检查存储在备份存储器70中的线性标尺编号的有效性等。备份存储器70通过电池或不间断电源等存储线性标尺数据存储部63及偏置存储部64的数据，即使移动体2的电源断开，也维持存储。在移动体2的电源断开时，备份存储器70的数据不更新，而线性传感器16、17等也停止动作。编码器71将移动式电动机的转数的累计值等存储及输出，通过电池及不间断电源等动作，在移动体的电源断开时也持续动作。编码器备份存储器72为将编码器71的数据进行备份的存储器，由于一旦断开在移动体的电源就不更新存储值，所以存储电源关闭之前的编码器的输出。

图7中示出在线性标尺LSi与此后的线性标尺LSi+1之间的线性传感器的切换。各磁性标志的长度为例如数10mm左右，各线性传感器的检测范围为例如100mm～1000mm左右。线性标尺的长度为100mm～1000mm左右，在相邻的线性标尺之间使检测区域为例如数10mm左右重叠的状态。并且将重叠的目标值的1/2作为边缘，在从线性标尺LSi向线性标尺LSi+1切换时，在仅比线性标尺LSi的上限值+A小出边缘的切换点A处，向线性标尺LSi+1切换。在从线性标尺LSi+1向线性标尺LSi切换时，在线性标尺的座标仅比线性标尺LSi+1的检测区域的下限-A大出边缘a的点处进行切换。

在磁性标志等被理想设置的情况下，2个切换点是一致的，但它们不必特别地一致。线性标尺的切换与由移动式电动机或升降电动机等驱动的方向对应地进行。例如若将移动体从图7的左向右驱动，而通过切换点A，则切换线性标尺。即使在此后移动体停止，并且由于间隙等，移动体向图7的左侧反向移动，而再次通过切换点，也不会进行线性标尺的切换。由于磁性标志例如被设置成2列，在移动体扭曲时，以一方的磁性标志为基准的切换点与以另一方的磁性标志为基准的切换点会不同。因此即使通过一方的磁性标志的切换点也没有通过另一方的磁性标志的切换点的情况。在这种情况下，不会再次切换线性标尺。其结果，能够防止频繁地切换线性标尺。

图8中表示使用了2列线性标尺的绝对位置的算出。线性标尺LS1设置在移动体的移动原点附近，该原点座标LSC10为移动原点，绝对座标为0。对于各线性标尺，该原点座标LSC10被存储在偏置存储部64中，以各线性标尺Lsi内的原点为基准的线性标尺的座标作为线性标尺座标LSCi被输出。为此，一旦判明目前使用的线性标尺的编号(下标i)并判明相对其的偏置时，通过将线性标尺座标LSCi与偏置LSCi0相加，判明目前的绝对座标。

在图9中示出了线性标尺的原点座标LSCi0的取得算法。使移动体从移动原点侧向反原点侧开动。而移动原点位置作为例如最初的线性标尺的原点位置(中心位置)，一旦检测出最初的线性标尺(LSNo.＝1)的原点位置，在该位置上，绝对座标t为0。当使台车移动，检测出下一个线性标尺时，则存储切换点上的绝对座标tAi，并存储切换后的新的线性标尺LSi+1的线性标尺座标LSCi+1，将线性标尺编号i加1。由于线性标尺编号i已经加1，所以在检测出新的线性标尺LSCi+1的线性标尺内原点时，将从切换点A开始的线性标尺座标的变化量与已经存储的绝对座标tAi相加，作为线性标尺内原点的绝对座标存储。在此，也可将切换线性标尺时求得的线性标尺座标LSCi+1换算为从切换点A到线性标尺LSi+1的线性标尺内原点的距离，直接求出线性标尺LSi+1的线性标尺内原点的绝对座标。

将以上的循环反复至最后的线性标尺，求出相对全部线性标尺的线性标尺内原点座标的绝对值并进行存储。此外，也可根据设计数据等设置线性标尺，并使移动体移动以外的手段，求出线性标尺内原点座标的绝对值。

图10中示出了线性标尺的切换算法。由于在相邻的线性标尺上具有检测区域的重叠，该部分上左右的线性线性标尺均为有效。接着求出目前使用中的线性标尺为左或右的哪一个。在使用中的线性标尺例如为左的情况下，驱动电动机的回转方向为“+”方向，线性标尺座标处于“+”侧，并且，在移动体越过检测区域的端部的边缘a的情况下，使下一个右侧的线性标尺成为有效，并将线性标尺的编号加1。与此相反地，电动机的驱动方向为“-”侧，线性标尺座标为负，并且在越过“-”侧的边缘的情况下，线性标尺编号减去1，将有效的线性标尺变更为右侧的线性标尺。在此以外的情况下，由于不是与驱动电动机的动作同步地变化，不进行线性标尺的切换。

在右侧的线性标尺为目前使用中的情况下，电动机的驱动方向为“+”，线性标尺座标为“+”，并且在“+”侧、线性标尺座标越过边缘a的情况下，将线性标尺的编号加1。电动机的回转方向为“-”，线性标尺座标为负，并且在“-”侧、线性标尺座标越过边缘a的情况下，线性标尺编号减去1。在此以外的情况下，维持线性标尺编号。如上所述地将所使用的线性标尺进行切换。

如图11所示，在1个线性标尺的检测区域内的移动中，使用目前的线性标尺编号和线性标尺内原点的绝对座标LSCi0。使用线性标尺座标的目前位置LSCi，根据t＝LSCi0+LSCi求出绝对座标t。

图12中示出了从停电或移动体的故障等复原时的复位处理。从备份数据取得线性标尺编号i和备份了的线性标尺座标LSC。同样地，从编码器用备份数据取得电动机的编码器数值。接着当接通电源时，线性标尺就开始动作，并使左右的线性标尺内至少一方为有效，然后判明线性标尺编号的最后一位。如果移动体在故障时或停电时不移动线性标尺2个以上，则根据备份了的线性标尺编号的最后一位和目前有效的线性标尺是左侧还是右侧的数据来判明移动体是停止在相同的线性标尺上、还是在故障等期间内向别的线性标尺移动了。此外，在左右的线性标尺均有效的情况下，与从备份数据求得的线性标尺编号的最后一位相对应的线性标尺应该是有效的。接着，在备份线性标尺座标自身的情况下，与复位时新测定的线性标尺座标比较，检查误差是否在允许范围内。然后检查备份存储器的编码器数值与实际的编码器数值的误差是否在允许范围内。另外，由于编码器通过电池或不间断电源等动作，在移动体的电源被阻断期间，如果驱动轴回转，则编码器数值就被更新。此外，线性标尺座标LSC也可不备份。

在线性标尺编号有效，线性标尺座标有效，编码器数值有效的情况下，移动体的电源被阻断后的移动量在允许范围内。在此情况下，以目前的线性标尺座标和线性标尺编号为基础复原绝对座标，并使移动体再次动作。在上述的任一个数据没有有效性的情况下，例如使移动体移动到原点，再次取得有效的绝对座标。另外，在备份了的数据没有可靠性的情况下，也可不必使移动体一律移动到原点，可多种类地设置与备份了的数据的可靠性相适合的恢复原状处理。

本实施例可获得以下的效果。

(1)能够在遍及移动体的移动路径的整个区域求出绝对位置。

(2)设置遍及移动体的移动路径整个区域的线性传感器实质上是不可能的，但在本实施例中可将2个线性传感器交替地切换，不必设置又长又大的线性传感器。

(3)能够相对于移动体的移动或升降、回转等任意种类的动作，求出绝对座标。

(4)由于在线性标尺的检测区域的端部具有重叠，所以不必因移动体的间隙或2列磁性标志之间的移动体的扭曲等而频繁地切换线性标尺。

(5)能够自动地取得各线性标尺内的原点的绝对座标。

(6)能够通过线性传感器自身的信号求出哪个线性标尺在使用中。

(7)在移动体复位时，若已备份的线性标尺编号等有效，则能够不将移动体再移动到原点进行复位。

在实施例中配置了2列磁性标志，但也可配置成3列以上，在此情况下，在移动体上仅设置有磁性标志的列的数量的线性传感器。此外，在实施例中是将线性标尺座标和编码器数值的这两者进行备份的，但也可仅备份例如其中之一。使用的移动体的种类并不限于堆垛起重机，可以为天车或轨道台车、转台、输送机、循环架等任何移动体。也可替代在检测区域的重叠部的切换点上将100％线性传感器切换的方式，将在重叠部中由左右的线性传感器求出的绝对位置加权平均并换算为绝对位置，使该加权在重叠部内逐渐变化。

本发明并不限于上述移动***，移动体***包括测定移动体的绝对位置的位置测定***，该位置测定***对在预定路径上移动的移动体在上述路径上的绝对位置进行测定，并且该位置测定***具备：线性标尺群，通过排列多个沿上述路径以预定间隔设置线性标尺的列，使与各线性标尺对应的检测区域沿上述路径连续；存储部，事先存储将构成上述线性标尺群的各线性标尺的原点坐标变换成在上述路径上的绝对坐标的变换坐标；以及算出部，根据上述移动体的移动，切换测定上述移动体的线性标尺内坐标的线性标尺，来测定上述移动体的线性标尺内坐标，并将在该线性标尺内坐标的测定中使用的线性标尺的变换坐标从上述存储部中读出，并利用上述测定的线性标尺内坐标和上述读出的变换坐标算出上述路径上的上述移动体的绝对坐标。图8表示线性标尺群的一例。其中，线性标尺内原点的绝对坐标(offset)为将线性标尺的原点坐标变换为移动体移动的路径上的绝对坐标的坐标。上述存储部及算出部通过绝对位置算出部60来实现。

Claims

1.一种移动体***，其特征在于，

在移动体的移动方向上至少设置2列平行的被检测标志的列，在各列中离散地配置被检测标志，并且与所述至少2列被检测标志相对应地、在所述移动体上设有在垂直于所述移动方向的方向上的位置不同的至少2个线性传感器，以使所述至少2个线性传感器的与被检测标志相对的检测区域连续，并且设有：

在所述至少2个线性传感器之间，在每个所述检测区域的端部，切换使用的线性传感器用的单元；和

根据使用的线性传感器的信号，检测出移动体的绝对位置用的单元；

此外，还设置有移动体故障时也对检测对象的被检测标志的编号进行存储用的存储单元，以及在使移动体从故障恢复时、至少通过已存储的检测对象的被检测标志的编号是由哪个线性传感器检测出被检测标志，来检查已存储的检测对象的被检测标志的编号的有效性用的检查单元，在检查单元的检查结果为有效时，利用所述已存储的被检测标志的编号求出移动体的绝对位置的初始值。

2.如权利要求1所述的移动体***，其特征在于，

配置所述至少2列被检测标志，以使得所述至少2个线性传感器相对被检测标志的检测区域相互重叠。

3.如权利要求2所述的移动体***，其特征在于，

在移动体的移动路径的整个区域，配置所述至少2列被检测标志。