天車定位方式淺析

賀龍

摘 要：天車定位是工礦企業(yè)信息化、自動(dòng)化的一個(gè)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。本文主要介紹天車定位常用的幾種方式，簡述其工作原理、各自的優(yōu)缺點(diǎn)及環(huán)境適應(yīng)性，旨在為天車定位系統(tǒng)在硬件設(shè)備選型方面提供參考。

關(guān)鍵詞：天車定位；編碼電纜；RFID；激光測(cè)距

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.120

0 引言

天車作為物料的運(yùn)輸工具，是工礦企業(yè)不可或缺的設(shè)備。物料信息的轉(zhuǎn)儲(chǔ)在傳統(tǒng)的天車運(yùn)行模式下，不能做到信息的銜接，需要投入大量人力來盤查、抄送及復(fù)核，人身安全系數(shù)低、效率低、成本高且難免出錯(cuò)。天車定位系統(tǒng)通過對(duì)天車運(yùn)行軌跡的跟蹤使得物料信息得以貫通，可減低風(fēng)險(xiǎn)、提高效率、節(jié)約成本，是企業(yè)生產(chǎn)信息化乃至無人值守自動(dòng)化的基礎(chǔ)。

1 天車定位

天車定位對(duì)天車的大車、小車乃至吊鉤的移動(dòng)軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)位置監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)天車兩維乃至三維定位，自動(dòng)確定天車和帶載物料的物理位置；結(jié)合數(shù)據(jù)庫即時(shí)存儲(chǔ)天車定位信息，可以對(duì)作業(yè)區(qū)內(nèi)的物料狀態(tài)做到全面掌控。在此基礎(chǔ)上輔以智能調(diào)度系統(tǒng)，可對(duì)天車作業(yè)進(jìn)行規(guī)劃，指導(dǎo)天車運(yùn)行，極大提高安全生產(chǎn)系和數(shù)物流節(jié)奏。

2 定位方式

天車運(yùn)定位對(duì)于吊鉤的檢測(cè)宜采用編碼器，安裝于卷筒主軸上隨動(dòng)，檢測(cè)直接故而可靠、準(zhǔn)確；若設(shè)備狀態(tài)不允許也可采用激光測(cè)距，但安裝及設(shè)備改動(dòng)量較大，且不如編碼器準(zhǔn)確。關(guān)于天車吊鉤的高度檢測(cè)，在此不多做敘述。

鑒于天車運(yùn)行的特點(diǎn)，其定位檢測(cè)對(duì)于天車大車和小車只能采用非接觸式，常用的檢測(cè)方式有編碼電纜，RFID，激光測(cè)距等。

2.1 編碼電纜

編碼電纜的外形為扁平狀態(tài)，內(nèi)部有若干對(duì)電線組成，任何一對(duì)線，相當(dāng)于一個(gè)單圈線圈，分為通信對(duì)線和地址類對(duì)線兩類。通信線按一定的規(guī)律交叉，地址對(duì)線按照格雷碼規(guī)律交叉。將各對(duì)線重疊在一起，封裝在氯丁橡膠壓制的護(hù)套內(nèi)。

編碼電纜沿著天車的運(yùn)行軌道固定安裝，天線箱安裝在天車側(cè)面，隨車移動(dòng)。編碼電纜的終端對(duì)每一對(duì)線加一個(gè)匹配電阻，形成回路。

編碼電纜的基本原理為電磁感應(yīng)。天線箱內(nèi)的線圈分為兩組，一組作為發(fā)送線圈，一組作為接收線圈；編碼電纜中任何一傳輸對(duì)線的一個(gè)網(wǎng)孔，可以看成一個(gè)矩形單圈線圈。在發(fā)送線圈中通過電流，在其附近空間就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，若在發(fā)送線圈中通過交變電流，那么，在靠近發(fā)送線圈的編碼電纜中的每一個(gè)傳輸對(duì)線中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；同樣，若在編碼電纜中任何一傳輸對(duì)線中通過交變電流，那么，在靠近編碼電纜的接收線圈中也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

編碼電纜表面光潔，無接頭。具有阻燃、耐老化、耐寒、耐高溫特性，不怕雨水、耐酸堿腐蝕，尤其可防二氧化硫、陽光紫外線，可長期在-25℃—85℃環(huán)境下工作，適應(yīng)復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境。缺點(diǎn)是成本偏高。

2.2 激光測(cè)距

激光測(cè)距主要由發(fā)射部分，反射部分和接收部分組成；大致可分為脈沖激光測(cè)距和相位激光測(cè)距兩大類。發(fā)射部分的作用是產(chǎn)生合適的激光信號(hào)；接收部分把發(fā)射回來的光信號(hào)變成電信號(hào)。

一般發(fā)射和接收會(huì)安裝在天車上，隨車移動(dòng)；發(fā)射部分則固定安裝在合適的位置，形成光回路。

激光測(cè)距的基本原理是光反射。對(duì)于脈沖激光測(cè)距，在測(cè)距點(diǎn)發(fā)射激光脈沖，經(jīng)反射后被接收，通過時(shí)間測(cè)量裝置測(cè)量激光脈沖來回傳播所用的時(shí)間，從而得到相應(yīng)的距離；對(duì)于相位激光測(cè)距，所用的測(cè)量激光是連續(xù)調(diào)制的，檢測(cè)往返過程中的相位差來計(jì)算距離。

激光測(cè)距滿足天車運(yùn)行非接觸式測(cè)量的需求，對(duì)環(huán)境溫度的要求也比較寬松；但由于靠光反射檢測(cè)，不適用于3臺(tái)以上天車并行的情況，煉鋼等粉塵環(huán)境也需慎重考慮。

2.3 RFID即射頻識(shí)別技術(shù)

RFID系統(tǒng)由讀寫器、RFID標(biāo)簽卡片組成。讀寫器發(fā)出射頻信號(hào)，標(biāo)簽卡芯片中存儲(chǔ)有固定信息。

讀寫器安裝在天車上，隨車移動(dòng)；標(biāo)簽卡一般等距沿著天車的運(yùn)行軌道固定安裝，標(biāo)簽卡內(nèi)的信息可根據(jù)需要提前寫入和更改后固化。

RFID技術(shù)的基本原理是讀寫器發(fā)射特定頻率的無線電波，隨車移動(dòng)到覆蓋標(biāo)簽范圍內(nèi)時(shí)，驅(qū)動(dòng)標(biāo)簽卡內(nèi)的電路將芯片內(nèi)數(shù)據(jù)送出，讀寫器接收解讀得到相應(yīng)的位置信息。

RFID作為一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，安裝及維護(hù)簡便，穩(wěn)定性相對(duì)可靠；缺點(diǎn)是非連續(xù)測(cè)量，精確性相對(duì)低。

3 結(jié)束語

天車作業(yè)多在重工業(yè)環(huán)境，設(shè)備及人身安全往往在生產(chǎn)管理中占據(jù)很大比重。天車定位系統(tǒng)在減小勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)率及生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上，在天車作業(yè)管理及生產(chǎn)安全方面也有很大效用。選擇合適的定位方式，切合實(shí)際環(huán)境條件，通過天車定位系統(tǒng)為生產(chǎn)提供現(xiàn)代化管理手段和安全保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁亞蘭.RFID天車定位煉鋼區(qū)物流生產(chǎn)管理監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[C].全國冶金自動(dòng)化信息網(wǎng)2014年會(huì)論文集，2014.

[2]王超.基于激光測(cè)距技術(shù)和射頻讀卡技術(shù)的鋼包連續(xù)跟蹤系統(tǒng)[D].東北大學(xué)，2012.

[3]杜衛(wèi)華，張婕，李金文等.基于射頻卡定位技術(shù)的煉鋼廠天車物流從站設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2010.

[4]冷建偉，李濤.基于激光測(cè)距技術(shù)的橋式起重機(jī)定位系統(tǒng)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2011.