CN107144851A - 环线小车位置检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种环线小车位置检测装置及方法，该装置包括多个次极板、第一传感器、至少一个第二传感器和控制器。多个次极板分别沿小车的长度方向设置于位于环线上的多台小车，每一次极板上具有沿其长度方向排列的多个缺口，第一台小车的次极板上还具有零点位置标识，零点位置标识设置于多个缺口的一侧。第一传感器用于检测零点位置标识，获得t0时刻第一台小车的位置x10(t)。至少一个第二传感器用于检测t0时刻到t1时刻经过至少一个第二传感器的缺口，获得表征第一台小车运行距离的连续脉冲信号。控制器根据第一传感器和第二传感器的输出获得t1时刻第一台小车的位置x11(t)，根据相邻两台小车的中心距获递推获得其余小车的位置。

Description

环线小车位置检测装置及方法
技术领域
本发明涉及物流自动控制领域，且特别涉及一种环线小车位置检测装置及方法。
背景技术
随着我国电子商务的高速发展，物流服务已经成为竞争的焦点。如何快速准确的对包裹的分拣和识别已成为物流服务行业的关注重点。随着自动化程度的不断进步，现有的物流服务已从传统的人工分拣和识别转变为机械自动化。
在现有的物流控制***中，包裹的装载是通过运行在物流线上的小车来实现的。为使得包裹能准确的上包和下包到对应的下包格口上，物流控制***需要准确获得物流线上小车的位置。现有的做法是每台小车上都安装对射接受端，在环线上安装对射发射端，通过对射发送控制板接收小车的位置信息，并通过CAN总线把每台小车的信息发送到对射控制器，再通过RS485通讯将计算小车的位置发送到PLC控制器上。这种位置检测方法中，对射控制板需要每个公司自行研发，不仅对研发团队的技术要求高且研发周期长，整个的研发成本很高。进一步的，每台小车都要按照发射器，设备成本高。
此外，现有的物流控制***中还存在布线复杂，使用过程中发生故障的概率高，小车的位置检测不准确等问题。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，提供一种环线小车位置检测装置及方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种环线小车位置检测装置，该装置包括多个次极板、第一传感器、至少一个第二传感器和控制器。多个次极板分别沿小车的长度方向设置于位于环线上的多台小车，每一次极板上具有沿其长度方向排列的多个缺口，第一台小车的次极板上还具有零点位置标识，零点位置标识设置于多个缺口的一侧。第一传感器设置于环线，第一传感器用于检测第一台小车的次极板上的零点位置标识，获得t0时刻第一台小车的位置x10(t)。至少一个第二传感器设置于环线，至少一个第二传感器用于检测t0时刻到t1时刻经过至少一个第二传感器的缺口，获得表征第一台小车运行距离的连续脉冲信号。控制器根据获得的t0时刻第一台小车的位置x10(t)和表征第一台小车运行距离的连续脉冲信号获得t1时刻第一台小车的位置x11(t)，根据相邻两台小车的中心距递推获得其余小车的位置。
根据本发明一实施例，缺口为沿次极板的长度方向等间隔设置的方形槽。
根据本发明一实施例，每一次极板上相邻两个方形槽之间的距离等于方形槽的宽度d，相邻两个小车的次极板之间的距离等于方形槽的宽度d，t1时刻第一台小车的位置x11(t)＝x10(t)+n*d，其中n为第二传感器检测到的连续脉冲信号内上升沿和下降沿的个数之和。
根据本发明一实施例，方形槽设置于次极板的下边缘。
根据本发明一实施例，零点位置标识为设置于方形槽的一侧且位于次极板侧边的U形槽，U形槽的朝向与方形槽的朝向相垂直。
根据本发明一实施例，环线小车位置检测装置包括两个第二传感器，两个第二传感器之间的距离等于缺口的宽度的一半，两个第二传感器形成表征第一台小车运行距离的AB相连续脉冲信号，AB相连续脉冲信号的频率是单独一个第二传感器所形成的连续脉冲信号的频率的两倍。
根据本发明一实施例，缺口为形成在次极板上的三角锯齿状。
根据本发明一实施例，第一传感器和第二传感器均为红外传感器，红外传感器的红外发射端和红外接收端分别位于次极板的两侧。
本发明另一方面还提供一种环线小车位置检测方法，在该方法中每一小车上配置一沿其长度方向设置的次极板，每一次极板上具有沿其长度方向排列的多个缺口，第一台小车的次极板上还具有零点位置标识，零点位置标识设置于多个缺口的一侧。该检测方法为：位于环线上的第一传感器检测第一台小车的次极板上的零点位置标识来获得t0时刻第一台小车的位置x10(t)；位于环线上的至少一个第二传感器检测t0时刻到t1时刻经过至少一个第二传感器的缺口，获得表征第一台小车运行距离的连续脉冲信号；根据获得的t0时刻第一台小车的位置x10(t)和表征第一台小车运行距离的连续脉冲信号进行计算，获得t1时刻第一台小车的位置x11(t)，根据相邻两台小车的中心距依次递推获得其余小车的位置。
根据本发明一实施例，缺口为沿次极板的长度方向等间隔设置的方形槽，每一次极板上相邻两个方形槽之间的距离等于方形槽的宽度d，相邻两个小车的次极板之间的距离等于方形槽的宽度d，t1时刻第一台小车的位置x11(t)＝x10(t)+n*d，其中n为第二传感器检测到的连续脉冲信号内上升沿和下降沿的个数之和。
综上所述，本发明提供的环线小车位置检测装置及方法通过在每一小车上设置次极板，次极板上具有沿其长度方向排列的多个缺口并且在第一台小车上设置零点位置标识。小车在环线上运行时，当第一台小车经过第一传感器时，第一传感器检测到第一台小车上的零点位置标识，从而获得t0时刻第一台小车的位置，根据相邻两台小车的中心距计算t0时刻其余小车的位置。小车继续运行，每一次极板上的缺口依次通过第二传感器，形成表征第一台小车运行距离的连续脉冲信号，通过该连续的脉冲信号，可以计算得到t1时刻第一台小车的位置，根据相邻两台小车的中心距计算其余小车的位置。本发明提供的环线小车的位置检测装置及方法只需在每一小车上安装具有缺口的次极板，环线上只需设置两个传感器即可精确地检测出环线上运动小车的位置。相较于传统的检测方法，本发明提供的检测装置及方法无需研发对射控制板，不仅大大降低了研发成本和安装组合非常的方便，进一步的，检测精度的调节可通过增加第二传感器的数量或缩小缺口的宽度来实现，调节非常的方便、简单。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1所示为本发明一实施例提供的环线小车位置检测装置中第一台小车上的次极板、第一传感器以及第二传感器三者的装配示意图。
图2所示为除第一台小车外的其余小车上的次极板的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示为本实施例提供的环线小车位置检测装置包括该装置包括多个次极板1、第一传感器2、至少一个第二传感器3和控制器4。多个次极板1分别沿小车的长度方向设置于位于环线上的多台小车，每一次极板1上具有沿其长度方向排列的多个缺口11，第一台小车的次极板上还具有零点位置标识12，零点位置标识12设置于多个缺口11的一侧。第一传感器2设置于环线，第一传感器2用于检测第一台小车的次极板上的零点位置标识12，获得t0时刻第一台小车的位置x10(t)。至少一个第二传感器3设置于环线，至少一个第二传感器3用于检测t0时刻到t1时刻经过至少一个第二传感器3的缺口，获得表征第一台小车运行距离的连续脉冲信号。控制器4根据获得的t0时刻第一台小车的位置x10(t)和表征第一台小车运行距离的连续脉冲信号获得t1时刻第一台小车的位置x11(t)，根据相邻两台小车的中心距获得其余小车的位置。
于本实施例中，缺口11为形成在次极板下边缘的且沿次极板的长度方向等间隔设置的方形槽。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，缺口11可为形成在次极板上的三角锯齿状，此时第二传感器输出的是锯齿状的脉冲信号。如图1和图2所示，方形槽使得次极板的下边缘形成方形脉冲信号的形状。环线上的小车不断的运动，次极板上的方形槽不断通过第二传感器3，在方形槽处第二传感器3获取到信号，输出高电平；而在两个方形槽之间，第二传感器输出低电平，即第二传感器输出的信号与次极板上方形槽下边缘的形状完全一致。
于本实施例中，设置每一次极板上相邻两个方形槽之间的距离等于方形槽的宽度d，相邻两个小车的次极板之间的距离等于方形槽的宽度d。在t0时刻，第一传感器2检测到第一台小车上的零点位置表示，此时第一台小车的位置为x10(t)。由于多台小车是等间隔设置在环线上，故在t0时刻第N台小车的位置可根据公式xN0(t)＝x10(t)+(N-1)*D，N表示的是第N台小车，D为两台小车的中心距。在t1时刻，第一台小车的位置x11(t)根据第二传感器3获得的脉冲信号进行计算，具体的计算公式为：x11(t)＝x10(t)+n*d，其中n为第二传感器3检测到的连续脉冲信号内上升沿和下降沿的个数之和；根据公式xN1(t)＝x11(t)+(N-1)*D获得t1时刻第N台小车的位置。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，若环线上的小车不是等间隔设置时，可根据相邻两台小车之间的中心距来递推获得其余小车的位置。如x21(t)＝x11(t)+D1，x31(t)＝x21(t)+D2，…
其中，D1为第一台小车和第二台小车的中心距，D2为第二台小车和第三台小车的中心距。
本实施例提供的计算方式是基于两个方形槽之间的距离以及相邻两个小车的次极板之间的距离均等于方形槽的宽度的前提下。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，当两个方形槽之间的距离以及相邻两个小车的次极板之间的距离均不等于方形槽的宽度时，即形成的方波的脉冲中高电平和第电平的宽度是变化的。此时，可预先获取每一方形槽、相邻方形槽之间的距离以及两个次极板之间的距离来确定方波脉冲信号中高电平的宽度Pi和低电平的宽度Qi。在t1时刻，第一台小车的位置x11(t)采用如下公式计算：
x11(t)＝x10(t)+∑(Pi+Qi)
其中，i表示第i个脉冲。
于本实施例中，方形槽的宽度为5厘米，即小车的位置检测精度为5厘米。于其它实施例中，为进一步提高小车位置的检测精度，可设置小车位置检测装置包括两个第二传感器。于本实施例中，两个第二传感器3之间的距离等于方形槽的宽度的一半，该设置使得两个第二传感器形成表征第一台小车运行距离的AB相连续脉冲信号，AB相连续脉冲信号的频率是单独一个第二传感器所形成的连续脉冲信号的频率的两倍，此时小车的位置检测精度可精确到2.5厘米。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，可通过改变两个传感器3之间的安装距离来实现检测精度的调节。此外，AB相连续脉冲信号通过比较两个脉冲的个数来进行两个第二传感器故障的检测，当两个信号的脉冲个数相差很大时则可以判断其中一个传感器出现故障，冗余设计，大大提高检测精度。更进一步的，还可设置三个以上的第二传感器来进一步提高检测精度；或者通过减小方形槽的宽度来提高精度。
于本实施例中，如图1所示，零点位置标识12为设置于方形槽的一侧且位于次极板侧边的U形槽，U形槽的朝向与方形槽的朝向相垂直，U形槽的横向距离不等于任意两个次极板之间的间距，该设置方便第一传感器2对U形槽的识别，该设置极大方便多了零点位置标识12的加工。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，零点位置标识12可为设置在次极板中间区域的通孔，同样的通孔不等于任意两个次极板之间的间距。
于本实施例中，第一传感器2和第二传感器3均为红外传感器。如图1所示，红外传感器的红外发射端和红外接收端分别位于次极板的两侧。
与上述检测装置相对应的，本发明提供一种环线小车的检测方法。在该方法中首先需要在环线上的每一小车上配置一沿其长度方向设置的次极板，每一次极板上具有沿其长度方向排列的多个缺口，第一台小车的次极板上还具有零点位置标识，所述零点位置标识设置于多个缺口的一侧。
该检测方法为：位于环线上的第一传感器检测第一台小车的次极板上的零点位置标识来获得t0时刻第一台小车的位置x10(t)；
位于环线上的至少一个第二传感器检测t0时刻到t1时刻经过至少一个第二传感器的缺口，获得表征第一台小车运行距离的连续脉冲信号；
根据获得的t0时刻第一台小车的位置x10(t)和表征第一台小车运行距离的连续脉冲信号进行计算，获得t1时刻第一台小车的位置x11(t)，根据相邻两台小车的中心距依次递推获得其余小车的位置。
于本实施例中，缺口为沿次极板的长度方向等间隔设置的方形槽，每一次极板上相邻两个方形槽之间的距离等于方形槽的宽度d，相邻两个小车的次极板之间的距离等于方形槽的宽度d。t1时刻第一台小车的位置x11(t)＝x10(t)+n*d，其中n为第二传感器检测到的连续脉冲信号内上升沿和下降沿的个数之和。该设置极大简化了小车位置的计算。然而，本发明对每一方形槽的宽度、相邻两个方形槽之间的距离以及相邻两个次极板之间的距离不作任何限定。
综上所述，本发明提供的环线小车位置检测装置及方法通过在每一小车上设置次极板，次极板上具有沿其长度方向排列的多个缺口并且在第一台小车上设置零点位置标识。小车在环线上运行时，当第一台小车经过第一传感器时，第一传感器检测到第一台小车上的零点位置标识，从而获得t0时刻第一台小车的位置，此时根据等差数列可以计算t0时刻其余小车的位置。小车继续运行，每一台小车上的次极板上的缺口依次通过第二传感器，形成表征第一台小车运行距离的连续脉冲信号，通过该连续的脉冲信号，可以计算得到t1时刻第一台小车的位置，其余小车的位置可根据等差数列计算获得。本发明提供的环线小车的位置检测装置及方法只需在每一小车上安装具有缺口的次极板，环线上只需设置两个传感器即可精确地检测出环线上运动小车的位置。相较于传统的检测方法，本发明提供的检测装置及方法无需研发对射控制板，不仅大大降低了研发成本和安装组合非常的方便，进一步的，检测精度的调节可通过增加第二传感器的数量或缩小缺口的宽度来实现，调节非常的方便、简单。
虽然本发明已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟知此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。

Claims (10)

1.一种环线小车位置检测装置，其特征在于，包括：
多个次极板，分别沿小车的长度方向设置于位于环线上的多台小车，每一次极板上具有沿其长度方向排列的多个缺口，第一台小车的次极板上还具有零点位置标识，所述零点位置标识设置于多个缺口的一侧；
第一传感器，设置于环线，所述第一传感器用于检测第一台小车的次极板上的零点位置标识，获得t0时刻第一台小车的位置x10(t)；
至少一个第二传感器，设置于环线，所述至少一个第二传感器用于检测t0时刻到t1时刻经过至少一个第二传感器的缺口，获得表征第一台小车运行距离的连续脉冲信号；
控制器，根据获得的t0时刻第一台小车的位置x10(t)和表征第一台小车运行距离的连续脉冲信号获得t1时刻第一台小车的位置x11(t)，根据相邻两台小车的中心距依次递推获得其余小车的位置。
2.根据权利要求1所述的环线小车位置检测装置，其特征在于，所述缺口为沿次极板的长度方向等间隔设置的方形槽。
3.根据权利要求2所述的环线小车位置检测装置，其特征在于，每一次极板上相邻两个方形槽之间的距离等于方形槽的宽度d，相邻两个小车的次极板之间的距离等于方形槽的宽度d，t1时刻第一台小车的位置x11(t)＝x10(t)+n*d，其中n为第二传感器检测到的连续脉冲信号内上升沿和下降沿的个数之和。
4.根据权利要求2所述的环线小车位置检测装置，其特征在于，所述方形槽设置于次极板的下边缘。
5.根据权利要求4所述的环线小车位置检测装置，其特征在于，所述零点位置标识为设置于所述方形槽的一侧且位于所述次极板侧边的U形槽，所述U形槽的朝向与所述方形槽的朝向相垂直。
6.根据权利要求1所述的环线小车位置检测装置，其特征在于，所述环线小车位置检测装置包括两个第二传感器，两个第二传感器之间的距离等于缺口的宽度的一半，两个第二传感器形成表征第一台小车运行距离的AB相连续脉冲信号，所述AB相连续脉冲信号的频率是单独一个第二传感器所形成的连续脉冲信号的频率的两倍。
7.根据权利要求1所述的环线小车位置检测装置，其特征在于，所述缺口为形成在次极板上的三角锯齿状。
8.根据权利要求1所述的环线小车位置检测装置，其特征在于，所述第一传感器和第二传感器均为红外传感器，所述红外传感器的红外发射端和红外接收端分别位于次极板的两侧。
9.一种环线小车位置检测方法，其特征在于，每一小车上配置一沿其长度方向设置的次极板，每一次极板上具有沿其长度方向排列的多个缺口，第一台小车的次极板上还具有零点位置标识，所述零点位置标识设置于多个缺口的一侧；
所述检测方法为：
位于环线上的第一传感器检测第一台小车的次极板上的零点位置标识来获得t0时刻第一台小车的位置x10(t)；
位于环线上的至少一个第二传感器检测t0时刻到t1时刻经过至少一个第二传感器的缺口，获得表征第一台小车运行距离的连续脉冲信号；
根据获得的t0时刻第一台小车的位置x10(t)和表征第一台小车运行距离的连续脉冲信号获得t1时刻第一台小车的位置x11(t)，根据相邻两台小车的中心距依次递推获得其余小车的位置。
10.根据权利要求9所述的环线小车位置检测方法，其特征在于，所述缺口为沿次极板的长度方向等间隔设置的方形槽，每一次极板上相邻两个方形槽之间的距离等于方形槽的宽度d，相邻两个小车的次极板之间的距离等于方形槽的宽度d，t1时刻第一台小车的位置x11(t)＝x10(t)+n*d，其中n为第二传感器检测到的连续脉冲信号内上升沿和下降沿的个数之和。
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