CN105036013B - 一种叉车自动控制***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叉车自动控制***及其控制方法，检测装置中的第一线圈、第二线圈和第三线圈按照“品”字形排布在叉车，主轨道位于货架前方且相对于货架平行，辅轨道垂直于主轨道且间隔排列，定位轨道平行于主轨道且沿一行间隔排列的，N个辅轨道、N个定位轨道和N个货架三者一一对应，一个辅轨道连接一个定位轨道和主轨道，在叉车沿轨道行驶过程中，第一电感转换器检测第一线圈的电感并发送控制器，第二电感转换器检测第二线圈的电感并发送控制器，第三电感转换器检测第三线圈的电感并发送控制器，控制器判定第一线圈、第二线圈和第三线圈的位置并控制驱动机构驱动叉车移动至货架处实现存货或者取货；优点是结构简单，成本较低，控制精度较高。

Description

一种叉车自动控制***及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种叉车控制技术，尤其是涉及一种叉车自动控制***及其控制方法。

背景技术

叉车是一种机械化装卸、堆货和短距离运输的高效设备，已被广泛应用于工厂车间、仓库和配送中心等。传统的叉车控制主要是人工控制，由于人工操作，不可避免的操作精准差，会给安全生产带来不小的隐患，特别是在高架或危险物品货物的存取上。为了减少安全隐患，目前叉车自动控制***已逐步取代人工控制。

现有的叉车自动控制***主要基于视觉智能控制来实现叉车的自动驾驶和货物存取功能，其主要包括摄像头和控制器。该叉车自动控制***利用摄像头获取叉车行驶路径上的图像特征，通控制器对比图像中灰度不连续的区域，来获取行车路径，完成叉车有线视觉引导，进而实现叉车的定位，到达目的地点,取走货架上的货物或者将货物粗放在货架上。该叉车自动控制***自动化水平比较高，但是存在以下问题：该叉车自动控制***对图像处理的能力要求很高，这就需要很强的硬件处理能力和较大的存储空间，造成成本过高和相对较长的研发周期；另外在实际运行过程中，叉车运行不稳定，摄像头获取的图像信息会模糊不清，再加上外界干扰，如引导线被杂物遮挡或其他污染物破坏，甚至造成无法获取路径图像信息，由此导致对叉车的控制精度不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种成本较低，控制精度较高的叉车自动控制***及其控制方法。

本发明解决上述技术问题之一所采用的技术方案为：一种叉车自动控制***，包括控制器、用于指引叉车行径方向的导向路径、用于检测导向路径的检测装置和用于驱动叉车的驱动机构；

所述的检测装置安装在叉车的底部，所述的检测装置包括第一线圈、第二线圈、第三线圈、第一电感转换器、第二电感转换器和第三电感转换器，所述的第一线圈设置在叉车的中轴线上，所述的第二线圈和所述的第三线圈对称设置于叉车的中轴线两侧且位于所述的第一线圈的后方，所述的第一线圈和所述的第一电感转换器连接，所述的第二线圈和所述的第二电感转换器连接，所述的第三线圈和所述的第三电感转换器连接，所述的第一电感转换器、所述的第二电感转换器、所述的第三电感转换器和所述的驱动机构均与所述的控制器连接；

所述的导向路径包括铺设在叉车工作路径上的金属导体材质的轨道，所述的轨道包括铺设在排成一排的N个货架前方且相对于货架平行的主轨道、N个垂直于所述的主轨道且间隔排列的辅轨道和N个平行于所述的主轨道且沿一行间隔排列的定位轨道，N个定位轨道位于货架和所述的主轨道之间，所述的主轨道与货架之间的间距不小于叉车整车的长度，N个辅轨道、N个定位轨道和N个货架三者一一对应；一个所述的辅轨道连接一个所述的定位轨道和所述的主轨道，该辅轨道与主轨道形成“T”字形，该辅轨道与定位轨道形成“十”字形；所述的辅轨道位于所述的定位轨道和货架之间的一部分的长度不小于所述的第一线圈的中心到所述的第二线圈和所述的第三线圈连线的垂直距离；所述的主轨道与货架的间距不小于叉车整车的长度，所述的定位轨道的长度不小于所述的第二线圈和所述的第三线圈的水平距离，所述的主轨道的宽度和所述的辅轨道的宽度均小于所述的第二线圈和所述的第三线圈的水平距离；

所述的第一电感转换器检测所述的第一线圈的电感并发送所述的控制器，所述的控制器判断所述的第一线圈是否所述的轨道上方，所述的第二电感转换器检测所述的第二线圈的电感并发送所述的控制器，所述的控制器判断所述的第二线圈是否所述的轨道上方，所述的第三电感转换器检测所述的第三线圈的电感并发送所述的控制器，所述的控制器判断所述的第三线圈是否所述的轨道上方，所述的控制器根据判定结果控制所述的驱动机构驱动叉车移动。

所述的轨道为压箔或铜线，所述的驱动机构包括电机驱动模块、与叉车的一个后驱轮连接的第一直流电机和与叉车的另一个后驱轮连接的第二直流电机，所述的电机驱动模块分别与第所述的一直流电机和所述的第二直流电机连接。该结构中轨道为压箔或铜线，材料简单易获得，在实际使用时，抗外界干扰强，在被污染物遮挡时，检测装置仍能检测，完成对叉车的有线引导，叉车自身重量加需要存取货的重量会很大，需要扭矩大电机，直流电机的优点在于扭矩大，电机驱动机构驱动直流电机来带动叉车运行。

与现有技术相比，本发明的叉车自动控制***的优点在于检测装置中的第一线圈、第二线圈和第三线圈按照“品”字形排布在叉车，主轨道位于货架前方且相对于货架平行，辅轨道垂直于主轨道且间隔排列，定位轨道平行于主轨道且沿一行间隔排列的，N个辅轨道、N个定位轨道和N个货架三者一一对应，一个辅轨道连接一个定位轨道和主轨道，在叉车沿轨道行驶过程中，第一电感转换器检测第一线圈的电感并发送控制器，第二电感转换器检测第二线圈的电感并发送控制器，第三电感转换器检测第三线圈的电感并发送控制器，控制器判定第一线圈、第二线圈和第三线圈是否位于轨道上方，然后根据判定结果控制驱动机构驱动叉车移动至货架处实现存货或者取货；本发明的叉车自动控制***结构简单，叉车行驶路径由预铺设的金属导体材料的轨道决定，通过线圈和金属导体之间的电磁感应效应来实现路径的识别，不受外界因素的影响，成本较低，控制精度较高。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种成本较低，控制精度较高的叉车自动控制***的控制方法。

本发明解决上述技术问题之二所采用的技术方案为：一种叉车自动控制***的控制方法，包括以下步骤：

①将辅轨道的数量N保存到控制器中，将第一电感参考范围、第二电感参考范围和第三电感参考范围保存在控制器中，其中第一电感参考范围为第一线圈进入所述的轨道上方时所述的第一电感转换器检测到的第一线圈的电感范围，第二电感参考范围为第二线圈进入所述的轨道上方时所述的第二电感转换器检测到的第二线圈的电感范围，第三电感参考范围为第三线圈进入所述的轨道上方时所述的第三电感转换器检测到的第三线圈的电感范围；

②对一排N个货架中第n个货架进行取货或者存货操作时，n＝1，2，3，…，N；驱动机构驱动取货或者存货的叉车从取货处或者存货处移动至主轨道起始点使叉车的中轴线与轨道的中心线对齐，驱动机构驱动叉车沿主轨道行驶，第一电感转换器检测第一线圈的实时电感并传送给控制器，第二电感转换器检测第二线圈的实时电感并传送给控制器，第三电感转换器检测第三线圈的实时电感并传送给控制器；

③控制器判断第一线圈、第二线圈和第三线圈是否进入轨道上方：如果第一线圈的实时电感落入第一电感参考范围内则第一电感位于轨道上方，反之则没有；如果第二线圈的实时电感落入第二电感参考范围内则第二电感位于轨道上方，反之则没有；如果第三线圈的实时电感落入第三电感参考范围内则第三电感位于轨道上方，反之则没有；

④当控制器第n次检测到第一线圈位于轨道上方且第二线圈和第三线圈中的其中一个位于轨道上方时，控制器控制驱动模块驱动叉车转向，使叉车进入第n条辅轨道方向：如果第二线圈位于轨道上方，则驱动叉车向第二线圈方向转动90度，如果第三线圈位于轨道上方，则驱动叉车向第三线圈方向转动90度；

⑤控制器控制驱动模块驱动叉车沿第n条辅轨道向前移动，当控制器检测到第一线圈、第二线圈和第三线圈均位于轨道上方时，第一线圈位于辅轨道上方，第二线圈和第三线圈位于定位轨道上方，此时，叉车到达存货位置或者取货位置，叉车停止移动，叉车向货架上存货或者从货架上取货；

⑥叉车取货或者存货完成后沿原路返回至取货处或者存货处完成第n个货架的取货或者存货；

⑦按照步骤②-⑥的方法，周而复始，依次完成其他货架的取货或者存货。

所述的步骤⑥中叉车取货或者存货完成后沿原路返回至取货处或者存货处的具体过程为：控制器控制驱动机构驱动叉车后退，当后退至控制器检测到第一线圈、第二线圈和第三线圈均位于轨道上方时，控制器控制驱动机构驱动叉车转动90度，此时叉车转动方向与其前一次转动方向相同，叉车回到主轨道上，沿主轨道返回至取货处或者存货处。

所述的轨道为压箔或铜线，所述的驱动机构包括电机驱动模块、与叉车的一个后驱轮连接的第一直流电机和与叉车的另一个后驱轮连接的第二直流电机，所述的电机驱动模块分别与所述的第一直流电机和所述的第二直流电机连接。

与现有技术相比，本发明的叉车自动控制***的控制方法优点在于通过驱动机构驱动叉车移动，叉车行驶路径由预铺设的金属导体材料的轨道决定，金属导体成本较低，获取方便，损坏时易于更换，受外界干扰小；在叉车移动过程中，由于线圈位于金属导体上方时会产生电磁感应效应，通过电感转换器检测线圈的实时电感并传送给控制器，从而能实现对叉车的有线引导，再通过铺设金属导体的几何位置，结合控制器收到的信号，驱动机构能驱动叉车行驶至相应的货架前实现存货或者取货，该***方法简单，成本较低，控制精度较高。

附图说明

图1为本发明的叉车自动控制***在叉车底部的连接示意图；

图2为本发明的叉车自动控制***的轨道与货架的位置关系图。

具体实施方式

本发明公开了一种叉车自动控制***，以下结合附图实施例对本发明的叉车自动控制***作进一步详细描述。

实施例：如图所示，一种叉车自动控制***，包括控制器1、用于指引叉车行径方向的导向路径、用于检测导向路径的检测装置和用于驱动叉车的驱动机构2；

检测装置安装在叉车A的底部，检测装置包括第一线圈3、第二线圈4、第三线圈5、第一电感转换器6、第二电感转换器7和第三电感转换器8，第一线圈3设置在叉车的中轴线A1上，第二线圈4和第三线圈5对称设置于叉车的中轴线两侧且位于第一线圈3的后方，第一线圈3和第一电感转换器6连接，第二线圈4和第二电感转换器7连接，第三线圈5和第三电感转换器8连接，第一电感转换器6、第二电感转换器7、第三电感转换器8和驱动机构2均与控制器1连接；

导向路径包括铺设在叉车工作路径上的金属导体材质的轨道，轨道包括铺设在排成一排的N个货架B前方且相对于货架平行的主轨道9、N个垂直于主轨道9且间隔排列的辅轨道10和N个平行于主轨道9且沿一行间隔排列的定位轨道11，N个定位轨道11位于货架和主轨道9之间，主轨道9与货架之间的间距不小于叉车整车的长度，N个辅轨道10、N个定位轨道11和N个货架三者一一对应；一个辅轨道10连接一个定位轨道11和主轨道9，该辅轨道10与主轨道9形成“T”字形，该辅轨道10与定位轨道11形成“十”字形；辅轨道10位于定位轨道11和货架之间的一部分的长度不小于第一线圈3的中心到第二线圈4和第三线圈5连线的垂直距离；主轨道9与货架的间距不小于叉车整车的长度，定位轨道11的长度不小于第二线圈4和第三线圈5的水平距离，主轨道9的宽度和辅轨道10的宽度均小于第二线圈4和第三线圈5的水平距离；

第一电感转换器6检测第一线圈3的电感并发送控制器1，控制器1判断第一线圈3是否轨道上方，第二电感转换器7检测第二线圈4的电感并发送控制器1，控制器1判断第二线圈4是否轨道上方，第三电感转换器8检测第三线圈5的电感并发送控制器1，控制器1判断第三线圈5是否轨道上方，控制器1根据判定结果控制驱动机构2驱动叉车移动。

轨道为压箔或铜线，驱动机构2包括电机驱动模块、与叉车的一个后驱轮连接的第一直流电机和与叉车的另一个后驱轮连接的第二直流电机，电机驱动模块分别与第一直流电机和第二直流电机连接。

本发明还公开了一种上述叉车自动控制***的控制方法，以下结合附图实施例对本发明的控制方法作进一步详细描述。

实施例：如图所示，一种叉车自动控制***的控制方法，包括以下步骤：

①将辅轨道10的数量N保存到控制器1中，将第一电感参考范围、第二电感参考范围和第三电感参考范围保存在控制器1中，其中第一电感参考范围为第一线圈3进入轨道上方时第一电感转换器6检测到的第一线圈3的电感范围，第二电感参考范围为第二线圈4进入轨道上方时第二电感转换器7检测到的第二线圈4的电感范围，第三电感参考范围为第三线圈5进入轨道上方时第三电感转换器8检测到的第三线圈5的电感范围；

②对一排N个货架中第n个货架进行取货或者存货操作时，n＝1，2，3，…，N；驱动机构2驱动取货或者存货的叉车从取货处或者存货处移动至主轨道9起始点使叉车的中轴线与轨道的中心线对齐，驱动机构2驱动叉车沿主轨道9行驶，第一电感转换器6检测第一线圈3的实时电感并传送给控制器1，第二电感转换器7检测第二线圈4的实时电感并传送给控制器1，第三电感转换器8检测第三线圈5的实时电感并传送给控制器1；

③控制器1判断第一线圈3、第二线圈4和第三线圈5是否进入轨道上方：如果第一线圈3的实时电感落入第一电感参考范围内则第一电感位于轨道上方，反之则没有；如果第二线圈4的实时电感落入第二电感参考范围内则第二电感位于轨道上方，反之则没有；如果第三线圈5的实时电感落入第三电感参考范围内则第三电感位于轨道上方，反之则没有；

④当控制器1第n次检测到第一线圈3位于轨道上方且第二线圈4和第三线圈5中的其中一个位于轨道上方时，控制器1控制驱动模块驱动叉车转向，使叉车进入第n条辅轨道10方向：如果第二线圈4位于轨道上方，则驱动叉车向第二线圈4方向转动90度，如果第三线圈5位于轨道上方，则驱动叉车向第三线圈5方向转动90度；

⑤控制器1控制驱动模块驱动叉车沿第n条辅轨道10向前移动，当控制器1检测到第一线圈3、第二线圈4和第三线圈5均位于轨道上方时，第一线圈3位于辅轨道10上方，第二线圈4和第三线圈5位于定位轨道11上方，此时，叉车到达存货位置或者取货位置，叉车停止移动，叉车向货架上存货或者从货架上取货；

⑥叉车取货或者存货完成后沿原路返回至取货处或者存货处完成第n个货架的取货或者存货；

⑦按照步骤②-⑥的方法，周而复始，依次完成其他货架的取货或者存货。

本实施中，步骤⑥中叉车取货或者存货完成后沿原路返回至取货处或者存货处的具体过程为：控制器1控制驱动机构2驱动叉车后退，当后退至控制器1检测到第一线圈3、第二线圈4和第三线圈5均位于轨道上方时，控制器1控制驱动机构2驱动叉车转动90度，此时叉车转动方向与其前一次转动方向相同，叉车回到主轨道9上，沿主轨道9返回至取货处或者存货处。

本实施例中，轨道为压箔或铜线，驱动机构2包括电机驱动模块、与叉车的一个后驱轮连接的第一直流电机和与叉车的另一个后驱轮连接的第二直流电机，电机驱动模块分别与第一直流电机和第二直流电机连接。

本实施例中，如果需要对一排N个货架都进行存货或者取货操作，可以从第1个货架开始，依次进行操作，直至完成第N个货架的存货或者取货。

Claims (3)

1.一种叉车自动控制***的控制方法，所述的叉车自动控制***包括控制器、用于指引叉车行径方向的导向路径、用于检测导向路径的检测装置和用于驱动叉车的驱动机构；所述的检测装置安装在叉车的底部，所述的检测装置包括第一线圈、第二线圈、第三线圈、第一电感转换器、第二电感转换器和第三电感转换器，所述的第一线圈设置在叉车的中轴线上，所述的第二线圈和所述的第三线圈对称设置于叉车的中轴线两侧且位于所述的第一线圈的后方，所述的第一线圈和所述的第一电感转换器连接，所述的第二线圈和所述的第二电感转换器连接，所述的第三线圈和所述的第三电感转换器连接，所述的第一电感转换器、所述的第二电感转换器、所述的第三电感转换器和所述的驱动机构均与所述的控制器连接；所述的导向路径包括铺设在叉车工作路径上的金属导体材质的轨道，所述的轨道包括铺设在排成一排的N个货架前方且相对于货架平行的主轨道、N个垂直于所述的主轨道且间隔排列的辅轨道和N个平行于所述的主轨道且沿一行间隔排列的定位轨道，N个定位轨道位于货架和所述的主轨道之间，所述的主轨道与货架之间的间距不小于叉车整车的长度，N个辅轨道、N个定位轨道和N个货架三者一一对应；一个所述的辅轨道连接一个所述的定位轨道和所述的主轨道，该辅轨道与主轨道形成“T”字形，该辅轨道与定位轨道形成“十”字形；所述的辅轨道位于所述的定位轨道和货架之间的一部分的长度不小于所述的第一线圈的中心到所述的第二线圈和所述的第三线圈连线的垂直距离；所述的主轨道与货架的间距不小于叉车整车的长度，所述的定位轨道的长度不小于所述的第二线圈和所述的第三线圈的水平距离，所述的主轨道的宽度和所述的辅轨道的宽度均小于所述的第二线圈和所述的第三线圈的水平距离；所述的第一电感转换器检测所述的第一线圈的电感并发送所述的控制器，所述的控制器判断所述的第一线圈是否所述的轨道上方，所述的第二电感转换器检测所述的第二线圈的电感并发送所述的控制器，所述的控制器判断所述的第二线圈是否所述的轨道上方，所述的第三电感转换器检测所述的第三线圈的电感并发送所述的控制器，所述的控制器判断所述的第三线圈是否所述的轨道上方，所述的控制器根据判定结果控制所述的驱动机构驱动叉车移动；其特征在于包括以下步骤：

①将辅轨道的数量N保存到控制器中，将第一电感参考范围、第二电感参考范围和第三电感参考范围保存在控制器中，其中第一电感参考范围为第一线圈进入所述的轨道上方时所述的第一电感转换器检测到的第一线圈的电感范围，第二电感参考范围为第二线圈进入所述的轨道上方时所述的第二电感转换器检测到的第二线圈的电感范围，第三电感参考范围为第三线圈进入所述的轨道上方时所述的第三电感转换器检测到的第三线圈的电感范围；

②对一排N个货架中第n个货架进行取货或者存货操作时，n＝1，2，3，…，N；驱动机构驱动取货或者存货的叉车从取货处或者存货处移动至主轨道起始点使叉车的中轴线与轨道的中心线对齐，驱动机构驱动叉车沿主轨道行驶，第一电感转换器检测第一线圈的实时电感并传送给控制器，第二电感转换器检测第二线圈的实时电感并传送给控制器，第三电感转换器检测第三线圈的实时电感并传送给控制器；

③控制器判断第一线圈、第二线圈和第三线圈是否进入轨道上方：如果第一线圈的实时电感落入第一电感参考范围内则第一电感位于轨道上方，反之则没有；如果第二线圈的实时电感落入第二电感参考范围内则第二电感位于轨道上方，反之则没有；如果第三线圈的实时电感落入第三电感参考范围内则第三电感位于轨道上方，反之则没有；

④当控制器第n次检测到第一线圈位于轨道上方且第二线圈和第三线圈中的其中一个位于轨道上方时，控制器控制驱动模块驱动叉车转向，使叉车进入第n条辅轨道方向：如果第二线圈位于轨道上方，则驱动叉车向第二线圈方向转动90度，如果第三线圈位于轨道上方，则驱动叉车向第三线圈方向转动90度；

⑤控制器控制驱动模块驱动叉车沿第n条辅轨道向前移动，当控制器检测到第一线圈、第二线圈和第三线圈均位于轨道上方时，第一线圈位于辅轨道上方，第二线圈和第三线圈位于定位轨道上方，此时，叉车到达存货位置或者取货位置，叉车停止移动，叉车向货架上存货或者从货架上取货；

⑥叉车取货或者存货完成后沿原路返回至取货处或者存货处完成第n个货架的取货或者存货；

⑦按照步骤②-⑥的方法，周而复始，依次完成其他货架的取货或者存货。

2.根据权利要求1所述的一种叉车自动控制***的控制方法，其特征在于所述的步骤⑥中叉车取货或者存货完成后沿原路返回至取货处或者存货处的具体过程为：控制器控制驱动机构驱动叉车后退，当后退至控制器检测到第一线圈、第二线圈和第三线圈均位于轨道上方时，控制器控制驱动机构驱动叉车转动90度，此时叉车转动方向与其前一次转动方向相同，叉车回到主轨道上，沿主轨道返回至取货处或者存货处。

3.根据权利要求1所述的一种叉车自动控制***的控制方法，其特征在于所述的轨道为压箔或铜线，所述的驱动机构包括电机驱动模块、与叉车的一个后驱轮连接的第一直流电机和与叉车的另一个后驱轮连接的第二直流电机，所述的电机驱动模块分别与所述的第一直流电机和所述的第二直流电机连接。