一种辅助认址系统在小型堆垛机上的应用研究

张可义，吴 双，徐 健，袁 硕

ZHANG Ke-yi, WU Shuang, XU Jian, YUAN Shuo

（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

0 引言

传统堆垛机的认址方式有：编码器和认址片结合的相对认址、激光测距认址和BPS（条码定位）的绝对认址。采用传统的认址方式时，由于设备制造、安装和变形等因素产生的累计误差，往往使得堆垛机定位精度不高，一般在5mm～8mm，而货架系统采用小型堆垛机时，对定位精度要求很高，误差一般在1mm～2mm范围内，一般若提高设备制造和安装精度及防止货架变形所需的费用会很高，这就要求一种新的方式来解决精确定位的问题，本文提出了一种相对于货位的辅助认址系统，此系统的定位方式是，在每个货位的固定位置粘贴一组特殊条码，堆垛机通过传统的定位方式到达对应的货位位置后，通过读取这组特殊的条码来确定初次定位后的误差，再通过伺服控制器控制堆垛机进行微调整，从而到达精确定位的目的。

1 堆垛机传统认址方式

编码器认址方式，是通过编码器把堆垛机距离值转化为脉冲数值，传送给高速计数模块，控制系统得到堆垛机距离值，从而实现认址。当行走轮在地轨上打滑时或者产生的累计误差，会影响定位精度从而影响堆垛机的效率，此时堆垛机的可靠性也受到影响，而把编码器安装在被动轮上或者使用齿形带，把编码器值作为认址片的辅助校验功能，是现在工程实际中比较常见的方式，此种方式是属于性价比比较高的，但这种方式要求堆垛机的速度一般在120m/min以下。

激光测距认址方式在堆垛机上也比较常用。激光测距器由激光头和反射板两部分组成，通常在堆垛机水平方向上，是把激光头安装在堆垛机立柱上，反射板安装端头的支架上，当堆垛机在巷道内来回运行时，激光头与反射板之间的距离随之发生变化，控制器读取激光测距器的数据，并对数据进行处理，实现对堆垛机的定位。采用激光测距认址，可以极大地提高堆垛机的运行效率。当堆垛机收到控制器下发的命令时，算出与目标位置的距离，再由距离算出速度曲线，随着距离的变化，速度跟随着变化，从而实现堆垛机的最优运行曲线，实现平稳启停，能够满足高速堆垛机高实时性和高可靠性的要求。值得注意的是，激光测距信号容易受到干扰，对安装和使用的要求比较高，同时激光的特殊性决定了它适合应用于直线运行轨迹上。

BPS（Barcode Positioning System）条码定位系统由条码读取头和条码带组成，通过读取行条码带上条码来定位。当条码读取头读到条码信息后，通过内置的解码器将之转换成距离信息并传递到控制器中，从而实现对堆垛机的准确定位，具有高实时性、高可靠性和高精确性。特别对于曲线轨迹和同一轨道多台堆垛机的定位，是最佳选择，同时不易受到远处障碍物等影响，也能避免设备高速运行时振动引起的误差，集合了激光测距和编码器定位的优点，得到越来越广泛的应用。

2 新型辅助认址系统特点、原理和功能

此新型辅助认址系统主要由安装在堆垛机载货台两侧的条码阅读器（图1）和安装在货架每个货位指定位置特殊条码组（图2）组成。

在载货台两侧各安装一个特殊的条码阅读器，此条码阅读器的激光线的长度可调，长度调整到左右两个定位条码边缘距离再加上误差值即可，此特殊条码正中间是代表货位位置的层列排的信息，左右各一组条码，用于判断左右有没有偏差。

图1 载货台两侧的条码阅读器

图2 货位处的特殊条码组

在每个货位上特定位置贴上如图所示的一组条码，此组条码是由若干个独立的具有特殊编码的条码组成，中间的条码代表本货位的层列排地址码，中间条码的上下部分是一系列等间距的条码，每个条码均是含有特殊编码，中间条码左右各设置一个特殊编码条码（也可根据项目的实际情况设置成类似于上下部分的一组条码，此项目设置的是左右各一个）。

图3 流程图

如图3流程图所示，当堆垛机通过传统的定位方式到达货位时，安装在载货台侧面的特殊条码阅读器触发读码，若所读条码是所贴的特殊条码组的中间条码，则表明垂直方向定位在规定范围内，若同时也读到了左右的两个条码，表明水平方向定位也在规定的范围内，此时说明堆垛机定位准确，可以进行伸叉动作。若没有读到中间条码，说明上下定位不准确，根据所读的垂直方向的码值，结合前期设置的差值参数给出堆垛机垂直方向微调量，直到读出中间条码，若没有同时读到左右两个条码，说明水平方向定位不准确，根据所读的左右码值，按照设置的水平调整间距进行调整，直到左右两个条码都读到才认为定位完成，堆垛机开始伸叉取放货。

3 工程应用

在某银行保管库的应用中，在每个货位上特定位置贴上如图2所示的一组条码，此组条码是由13个独立的具有特殊编码的条码组成，中间的条码代表本货位的层列排地址码，中间条码的上下部分是一系列等间距的条码，每个条码均是含有特殊编码，中间条码左右各设置一个特殊编码条码（也可根据项目的实际情况设置成类似于上下部分的一组条码，此项目设置的是左右各一个）。

在此应用中，垂直调整和水平调整是同时进行的，若货位没有偏差时，读到中间条码和左右两个条码，认为定位准确，不需要调整，直接取放货即可，个别需要调整的，一般一到两次就能够定位准确了。当条码阅读器同时读到中间条码和左右两边的定位条码，说明堆垛机已经定位准确，堆垛机货叉可以对此货位进行取货或放货操作了。

4 结束语

此新型辅助认址系统应用于小型堆垛机上，作为传统定位方式的补充，进行二次精确定位，可以消除因设备制造、安装产生的累计误差，也可以解决由于地基不均匀沉降带来的规模限制和影响，具有更高的可靠性和高性价比，可满足任意箱数规格的需求。在某银行保管库的应用中，通过一年多的运行测试，证明了此新型辅助认址系统的可行性和稳定性，对于工程项目中的小型堆垛机的设计和应用具有一定的借鉴价值。

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[3] 物流中心.堆垛机设计、安装和维护手册[Z].北京机械工业自动化研究所,2014.