CN116767737B - 一种穿梭车行走定位控制方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种穿梭车行走定位控制方法及***，涉及穿梭车技术领域，所述方法包括：主控制器实时接收视觉传感器采集的二维码位置信息；主控制器接收视觉传感器上传的起点二维码信息，根据起点二维码信息与货物运输位置确定穿梭车运输路径，并根据采集到的二维码位置信息实时验证穿梭车是否偏离运输路径，若检测到偏离运输路径，则重新规划运输路径；当主控制器接收到视觉传感器上传的终点二维码位置信息时，根据起点二维码位置信息与终点二维码位置信息的偏差进行穿梭车位置校准。通过视觉传感器加二维码定位方式，使穿梭车可快速精准的通过轨道，定位货位，安装要求和成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及穿梭车技术领域，尤其涉及一种穿梭车行走定位控制方法及***。
背景技术
穿梭车又称为轨道式自动导引车（rail guide vehicle），具有速度快、可靠性高、成本低等特点，它是立体仓库的重要设备，并与其他物流设备实现自动连接，如出入库站台、缓冲台、传送机、升降机和机器人等，按照计划进行物料的输送，穿梭车的定位精准度在一定程度上决定了整个货架仓库的物流效率，因此对于穿梭车式货架仓库***来说，穿梭车本身十分值得研究和改进。
目前，国内外穿梭车行走定位模式有行走电机编码器与单个定位检测孔（每个货位一个定位孔），此种方法要经过行走电机编码器数据处理，精确计算，如果多段穿梭车导轨出现连接处错位等情况，极有可能导致行走轮打滑，同时也有可能因电机启动加速度太大导致行走轮与导轨面摩擦力变化打滑，穿梭车将无法准确到达指定位置，只有通过找货位的定位检测孔来进行检查，有可能穿梭车会过冲或者还未到达目标位置，行走电机就停止了，只能通过程序判断穿梭车低速来找回目标为；条码定位检测，此种方式要求在货架行走轨道一侧贴一整条条码，并且条码不能撕裂和断开较大距离，对条码具有较高的安装要求，同时对于层数多、巷道长的多层穿梭式货架，使用条码定位会导致较高的成本；激光测距方式：此种方法要求所有使用的穿梭车和每层的激光反光板安装位置必须一致，激光反光板安装于每个巷道货架端面，因此对于穿梭车和货架的制作和装配要求特别高。
为避免以上定位模式的缺陷，一种定位精准，节约成本，且安装要求较低的定位模式是必要的。
发明内容
本发明提供了一种穿梭车行走定位控制方法，包括：
Step1、主控制器实时接收视觉传感器采集的二维码位置信息；
Step2、主控制器接收视觉传感器上传的起点二维码信息，根据起点二维码信息与货物运输位置确定穿梭车运输路径，并根据采集到的二维码位置信息实时验证穿梭车是否偏离运输路径，若检测到偏离运输路径，则重新规划运输路径；
Step3、当主控制器接收到视觉传感器上传的终点二维码位置信息时，根据起点二维码位置信息与终点二维码位置信息的偏差进行穿梭车位置校准；
根据起点二维码位置信息与终点二维码位置信息的偏差进行穿梭车位置校准，具体包括：
根据穿梭车运输路径计算穿梭车理论行走距离；
根据起点二维码位置信息与终点二维码位置信息计算穿梭车实际行走距离；
根据穿梭车理论行走距离与穿梭车实际行走距离计算纠正脉冲数；
将纠正脉冲数反馈至电机驱动，由电机驱动移动相应脉冲数，达到穿梭车预定位置。
如上所述的一种穿梭车行走定位控制方法，其中，确定穿梭车运输路径包括以下子步骤：
确定开始位置和终点位置；
遍历各个定位二维码的位置信息及其连接关系，列出可到达的路径；
计算各路径所需距离，选取最短距离路线。
如上所述的一种穿梭车行走定位控制方法，其中，验证穿梭车是否偏离运输路径，包括以下子步骤：
向穿梭车下达行走指令与运输路径；
比对穿梭车行走路径与运输路径是否一致。
如上所述的一种穿梭车行走定位控制方法，其中，比对穿梭车行走路径与运输路径是否一致，包括以下子步骤：
穿梭车通过视觉传感器扫描定位二维码上传主控制器；
主控制器解析二维码所表示的位置信息；
主控制器比对运输路径中的位置信息、经过顺序，与所述二维码位置信息、扫描顺序是否一致。
如上所述的一种穿梭车行走定位控制方法，其中，穿梭车位置校准，包括以下子步骤：
主控制器计算出实际移动1mm对应的脉冲数；
根据实际脉冲数计算纠正距离的电机脉冲数；
向穿梭车下达纠正指令。
本发明还提供一种穿梭车行走定位控制***，包括二维码定位装置和主控制器；二维码定位装置包括视觉传感器和定位二维码；主控制器包括采集模块、行走控制模块和位置校准模块；
采集模块用于实时接收视觉传感器采集的二维码位置信息；
行走控制模块用于根据起点二维码信息与货物运输位置确定穿梭车运输路径，并根据采集到的二维码位置信息实时验证穿梭车是否偏离运输路径，若检测到偏离运输路径，则重新规划运输路径；
位置校准模块用于根据起点二维码位置信息与终点二维码位置信息的偏差进行穿梭车位置校准；
根据起点二维码位置信息与终点二维码位置信息的偏差进行穿梭车位置校准，具体包括：
根据穿梭车运输路径计算穿梭车理论行走距离；
根据起点二维码位置信息与终点二维码位置信息计算穿梭车实际行走距离；
根据穿梭车理论行走距离与穿梭车实际行走距离计算纠正脉冲数；
将纠正脉冲数反馈至电机驱动，由电机驱动移动相应脉冲数，达到穿梭车预定位置。
如上所述的一种穿梭车行走定位控制***，其中，定位二维码长宽比为85*85，边距为5，单位为毫米，由4*4个二小二维码组成，每张定位二维码标识着唯一定位，中心画有一个十字用于视觉传感器对准。
如上所述的一种穿梭车行走定位控制***，其中，主控制器是安装在穿梭车上的嵌入式控制模块，视觉传感器扫描定位二维码通过无线通信方式上传到主控制器，由主控制器的控制模块进行分析计算。
如上所述的一种穿梭车行走定位控制***，其中，在穿梭车或轨道发生异常而导致的未到达货位的情况时，则通过穿梭车捕捉到的定位二维码确定穿梭车位置，或大概的轨道异常位置。
如上所述的一种穿梭车行走定位控制***，其中，当车辆到达货位时，主控制器通过车载视觉传感器检测二维码将车身位置校准。
本发明实现的有益效果如下：通过视觉传感器加二维码定位方式，使穿梭车可快速精准的通过轨道，定位货位，计算距离单位精确到mm，且安装要求和成本较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种穿梭车行走定位控制方法流程图；
图2是本发明提供的车载视觉传感器安装位置；
图3是本发明提供的定位二维码；
图4是本发明提供的穿梭车在货架位置及运动方向示意图；
图5是本发明实施例二提供的一种穿梭车行走定位控制***示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一。
如图1所示，本发明实施例一提供一种穿梭车行走定位控制方法，包括：
步骤S10：主控制器实时接收视觉传感器采集的二维码位置信息；
视觉传感器具有从一整幅图像捕获光线的数以千计的像素。图像的清晰和细腻程度通常用分辨率来衡量，以像素数量表示。无论距离目标数米或数厘米远，传感器都能“看到”十分细腻的目标图像，在捕获图像之后，视觉传感器将捕捉到的图像实时传输到主控制器，做分析处理。
首先参考图2、图3、图4，图2为视觉传感器安装在穿梭车的位置，图3为定位二维码，长宽比为85*85，边距为5，单位为毫米，由4*4个二小二维码组成，每张定位二维码标识着唯一定位，中心画有一个十字，方便视觉传感器捕捉扫描，图4为穿梭车在货架位置及运动方向示意图，标识了定位二维码安装位置，分别在货架主轨每一个通道位置以及子轨上每一个货位位置，按照图示的参考位置进行视觉传感器和定位二维码的安装。
主控制器是安装穿梭车上的嵌入式控制模块，与视觉传感器采用无线串口网络通讯，视觉传感器扫描到的二维码会被主控制器实时采集。
步骤S20：主控制器接收视觉传感器上传的起点二维码信息，根据起点二维码信息与货物运输位置确定穿梭车运输路径，并根据采集到的二维码位置信息实时验证穿梭车是否偏离运输路径，若检测到偏离运输路径，则重新规划运输路径；
主控制器通过无线网络通讯连接穿梭车的伺服驱动器，主控制器的控制模块向伺服驱动器下达行走指令，包括行走方向、行走速度、行走距离指令参数，伺服驱动器接收到指令之后调整提供给伺服电机的电流和电压来控制伺服电机轴的扭矩、速度和位置从而实现控制穿梭车行走。此外，主控制器维护了所有安装的定位二维码及二维码所表示的位置信息，所述定位二维码及二维码所表示的位置信息以表格方式通过串口无线传输至主控制器的存储模块，在下达指令前，根据开始位置和终点位置确定运输路径，运输路径包括各个需要经过的位置信息及先后顺序，运输路径的确定通过最短线路算法实现，首先通过遍历各个定位二维码的位置信息确定其连接关系，根据连接关系计算最短运输线路，如从A点到达B点，A点连接C、D，C点连接E、F两点，而D点连接B点，F也连接B点，通过遍历连接关系可知A到B有两条线路ADB和ACFB，通过计算这两条线路所需要经过的节点距离选取最短线路ADB，而经过的先后顺序也就包含在线路中了。
当主控制器给穿梭车下达指令去货位运货时，穿梭车根据指令信息开始行走，货架主轨每一个通道位置、子轨上每一个货位位置都安装着一个唯一的定位编码的二维码，在车辆行驶过程中，车辆运行经过二维码时，由车载视觉传感器捕捉二维码图像，同步上传到主控制器实时验证运行路径与主控制器下达的运输路径一致，保证车辆运行路径准确，具体地：
结合图4穿梭车在货架位置及运动方向示意图，可以看到穿梭车在货架上进行货料运输，货架分为主轨和子轨，货位位于子轨上方，穿梭车根据接收到的行走指令和运输指令时开始行走，直至到达货位，行走开始前与行走期间车载视觉传感器随着穿梭车的移动捕捉扫描安装在主轨与子轨货位的定位二维码，在确定扫描成功后上传到主控制器，主控制器根据预定路径对扫描到的二维码对应位置信息比对，上述运输路径中包含需要经过的位置信息与先后顺序，所述位置信息即为定位二维码所对应的位置信息，在行走开始前主控制器接收到扫描的二维码时解析其所对应的位置信息，并与运输路径中的位置信息进行比对，确定起点位置准确，接下来接收到的二维码则按照同样的方式依次根据路径中所经过的位置信息比对，比对成功则路径正确，比对不成功则通过定位二维码确定穿梭车位置重新进行指令与路径的调整，在穿梭车或轨道发生异常而导致的未到达货位的情况时，则通过穿梭车捕捉到的定位二维码确定穿梭车位置，或大概的轨道异常位置，对异常进行处理。
步骤S30：当主控制器接收到视觉传感器上传的终点二维码位置信息时，根据起点二维码位置信息与终点二维码位置信息的偏差进行穿梭车位置校准；
车辆到达货位时受现场轨道实际状况、电池电流等因素影响会出现停放位置不准的情况，当车辆到达时，车载视觉传感器会通过检测二维码将车身位置校准，保证托盘货物的位置准确防止因长期货物发生位移导致货物发生碰撞。
具体地，根据穿梭车运输路径计算穿梭车理论行走距离；
穿梭车在实际运行的过程中是以起始点位点位和目标点位的距离来确定穿梭车要移动的距离，上游WCS***中可以配置点位和点位之间的XY轴坐标偏移量，理论移动距离是WCS***或者车载地图首先通过***查询到起点和终点之间有哪些点位，然后累加点位的偏移量得到最终的移动距离。
根据起点二维码位置信息与终点二维码位置信息计算穿梭车实际行走距离；
实际行走距离是根据行走电机脉冲数推算出来的，电机驱动车轮有个换算关系，电机转多少脉冲车轮可以走1mm。
根据穿梭车理论行走距离与穿梭车实际行走距离计算纠正脉冲数；
首先由主控制器计算出新的移动1mm对应的脉冲数，计算公式为：Knew = (Iend -Istart) / Sreal，其中Iend为伺服电机终点位置脉冲数（单位 inc），Istart为伺服电机起始位置脉冲数（单位 inc），Sreal为穿梭车实际移动距离（单位mm），然后根据Knew计算出纠正距离的电机脉冲数，计算公式为：K distance = Knew * Serror，其中Serror为车载视觉传感器与二维码距离（单位mm），最后再下达纠正指令，纠正脉冲数为K distance。车载视觉传感器与二维码距离Serror=|Scalc-Sreal|。
将纠正脉冲数反馈至电机驱动，由电机驱动移动相应脉冲数，达到穿梭车预定位置。
实施例二。
如图5所示，本发明实施例二提供一种穿梭车行走定位控制***，包括：二维码定位装置和主控制器，主控制器是安装穿梭车上的嵌入式控制***；二维码定位装置包括车载视觉传感器和安装在货位和主轨的定位二维码。主控制器为穿梭车下达运输指令，为穿梭车实时定位，主控制器包括采集模块、行走控制模块和位置校准模块，其中：
采集模块用于实时接收视觉传感器采集的二维码位置信息，通过无线通信与视觉传感器建立连接，视觉传感器扫描二维码上传到采集模块，采集模块接收到上传的二维码后会对二维码进行解析，获得二维码所代表的位置信息。
行走控制模块用于根据起点二维码信息与货物运输位置确定穿梭车运输路径，并根据采集到的二维码位置信息实时验证穿梭车是否偏离运输路径，若检测到偏离运输路径，则重新规划运输路径，具体地：
位置校准模块用于根据起点二维码位置信息与终点二维码位置信息的偏差进行穿梭车位置校准。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种穿梭车行走定位控制方法，其特征在于，包括：
Step1、主控制器实时接收视觉传感器采集的二维码位置信息；
Step2、主控制器接收视觉传感器上传的起点二维码信息，根据起点二维码信息与货物运输位置确定穿梭车运输路径，并根据采集到的二维码位置信息实时验证穿梭车是否偏离运输路径，若检测到偏离运输路径，则重新规划运输路径；
Step3、当主控制器接收到视觉传感器上传的终点二维码位置信息时，根据起点二维码位置信息与终点二维码位置信息的偏差进行穿梭车位置校准；
根据起点二维码位置信息与终点二维码位置信息的偏差进行穿梭车位置校准，具体包括：
根据穿梭车运输路径计算穿梭车理论行走距离；
根据起点二维码位置信息与终点二维码位置信息计算穿梭车实际行走距离；
根据穿梭车理论行走距离与穿梭车实际行走距离计算纠正脉冲数；
将纠正脉冲数反馈至电机驱动，由电机驱动移动相应脉冲数，达到穿梭车预定位置；
由主控制器计算出新的移动1mm对应的脉冲数，计算公式为：Knew = (Iend - Istart) /Sreal，其中，Iend为伺服电机终点位置脉冲数，Istart为伺服电机起始位置脉冲数，Sreal为穿梭车实际移动距离，然后根据Knew计算出纠正距离的电机脉冲数，计算公式为：K distance = Knew* Serror，其中Serror为车载视觉传感器与二维码距离，最后再下达纠正指令，纠正脉冲数为Kdistance；将纠正脉冲数反馈至电机驱动，由电机驱动移动相应脉冲数，达到穿梭车预定位置。
2.根据权利要求1所述的一种穿梭车行走定位控制方法，其特征在于，确定穿梭车运输路径包括以下子步骤：
确定开始位置和终点位置；
遍历各个定位二维码的位置信息及其连接关系，列出可到达的路径；
计算各路径所需距离，选取最短距离路线。
3.根据权利要求1所述的一种穿梭车行走定位控制方法，其特征在于，验证穿梭车是否偏离运输路径，包括以下子步骤：
向穿梭车下达行走指令与运输路径；
比对穿梭车行走路径与运输路径是否一致。
4.根据权利要求3所述的一种穿梭车行走定位控制方法，其特征在于，比对穿梭车行走路径与运输路径是否一致，包括以下子步骤：
穿梭车通过视觉传感器扫描定位二维码上传主控制器；
主控制器解析二维码所表示的位置信息；
主控制器比对运输路径中的位置信息、经过顺序，与所述二维码位置信息、扫描顺序是否一致。
5.根据权利要求1所述的一种穿梭车行走定位控制方法，其特征在于，穿梭车位置校准，包括以下子步骤：
主控制器计算出实际移动1mm对应的脉冲数；
根据实际脉冲数计算纠正距离的电机脉冲数；
向穿梭车下达纠正指令。
6.一种穿梭车行走定位控制***，其特征在于，包括二维码定位装置和主控制器；二维码定位装置包括视觉传感器和定位二维码；主控制器包括采集模块、行走控制模块和位置校准模块；
采集模块用于实时接收视觉传感器采集的二维码位置信息；
行走控制模块用于根据起点二维码信息与货物运输位置确定穿梭车运输路径，并根据采集到的二维码位置信息实时验证穿梭车是否偏离运输路径，若检测到偏离运输路径，则重新规划运输路径；
位置校准模块用于根据起点二维码位置信息与终点二维码位置信息的偏差进行穿梭车位置校准；
根据起点二维码位置信息与终点二维码位置信息的偏差进行穿梭车位置校准，具体包括：
根据穿梭车运输路径计算穿梭车理论行走距离；
根据起点二维码位置信息与终点二维码位置信息计算穿梭车实际行走距离；
根据穿梭车理论行走距离与穿梭车实际行走距离计算纠正脉冲数；
将纠正脉冲数反馈至电机驱动，由电机驱动移动相应脉冲数，达到穿梭车预定位置；
由主控制器计算出新的移动1mm对应的脉冲数，计算公式为：Knew = (Iend - Istart) /Sreal，其中，Iend为伺服电机终点位置脉冲数，Istart为伺服电机起始位置脉冲数，Sreal为穿梭车实际移动距离，然后根据Knew计算出纠正距离的电机脉冲数，计算公式为：K distance = Knew* Serror，其中Serror为车载视觉传感器与二维码距离，最后再下达纠正指令，纠正脉冲数为Kdistance；将纠正脉冲数反馈至电机驱动，由电机驱动移动相应脉冲数，达到穿梭车预定位置。
7.根据权利要求6所述的一种穿梭车行走定位控制***，其特征在于，定位二维码长宽比为85*85，边距为5，单位为毫米，由4*4个二小二维码组成，每张定位二维码标识着唯一定位，中心画有一个十字用于视觉传感器对准。
8.根据权利要求6所述的一种穿梭车行走定位控制***，其特征在于，主控制器是安装在穿梭车上的嵌入式控制模块，视觉传感器扫描定位二维码通过无线通信方式上传到主控制器，由主控制器的控制模块进行分析计算。
9.根据权利要求6所述的一种穿梭车行走定位控制***，其特征在于，在穿梭车或轨道发生异常而导致的未到达货位的情况时，则通过穿梭车捕捉到的定位二维码确定穿梭车位置，或大概的轨道异常位置。
10.根据权利要求6所述的一种穿梭车行走定位控制***，其特征在于，当车辆到达货位时，主控制器通过车载视觉传感器检测二维码将车身位置校准。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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