一种货叉式agv卷扬提升系统的松卷判断方法和装置
阅读说明：本技术 一种货叉式agv卷扬提升系统的松卷判断方法和装置 (Method and device for determining unwinding of pallet fork type AGV hoisting system ) 是由 陈清 黄荣荣 侯典清 朱平 陈静思 许超 于 2020-05-21 设计创作，主要内容包括：一种货叉式AGV卷扬提升系统的松卷判断方法和装置,获取载荷的状态信息和电机的状态信息,根据电机的状态信息和载荷的状态信息并结合预设的阈值判断是否松卷。本发明可以在松卷发生早期做出判断,避免松卷继续发生和恶化,另外,还可以判断出货叉在下降过程中因障碍物阻挡而导致的松卷。(A method and a device for judging the unwinding of a pallet fork type AGV hoisting system are provided, which are used for acquiring the state information of a load and the state information of a motor and judging whether the unwinding is carried out or not according to the state information of the motor and the state information of the load and a preset threshold value. The invention can make a judgment in the early stage of the occurrence of the coil loosening, avoid the continuous occurrence and the deterioration of the coil loosening and can judge the coil loosening caused by the obstruction of the goods fork in the descending process.)
技术领域
本发明涉及叉车领域，特别是指一种货叉式AGV卷扬提升系统的松卷判断方法和装置。
背景技术
货叉式AGV的卷扬提升系统，利用卷扬机构实现货叉升降运动。常见的卷扬机构如钢丝绳、平皮带等，一端固定在卷筒上，并随卷筒的转动实现收、放；另一端固定在货叉架上。AGV的控制单元驱动卷扬电机转动，带动卷筒旋转，从而实现货叉的升降运动。
目前，采用卷扬机构的提升系统可能遇到松卷问题。这种现象的原因通常有：一、在货叉已降至最低位置，但卷扬电机却继续旋转；二、货叉下降过程中遇到障碍物阻挡而无法继续正常下降。此时，货叉与卷筒之间的钢丝绳、平皮带等将失去应有张力而发生松垮，进一步，将导致卷筒上预留的钢丝绳、平皮带等发生松卷，产生安全隐患。
常见的判断方法，是在卷筒上安装接近开关，接近开关的检测位置一般是钢丝绳、平皮带等要求预留的最少圈数的临界位置。通过接近开关反馈信号判断卷筒上预留的钢丝绳、平皮带等是否被放出，从而实现松卷的判断。这种方法可以判断上述第一种原因引起的松卷，但无法对第二种原因做出及时的判断。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种判断更为准确，有效避免松卷继续发生和恶化的货叉式AGV卷扬提升系统的松卷判断方法和装置。
本发明采用如下技术方案：
一种货叉式AGV卷扬提升系统的松卷判断方法，其特征在于：获取载荷的状态信息和电机的状态信息，根据电机的状态信息和载荷的状态信息并结合预设的阈值判断是否松卷。
优选的，所述电机的状态信息为电机的转速，所述载荷的状态信息为载荷的高度；一定时间窗口内，根据载荷的高度计算第一升降速度，根据电机的转速计算第二升降速度，若第二升降速度和第一升降速度的差值大于预设的阈值，则卷扬松卷。
优选的，所述第一升降速度计算方法如下：在时间窗口内，根据载荷高度计算每个采样间隔的升降速度，进行滤波剔除偏差过大的错误值；对滤波后的若干升降速度计算平均值，得到第一升降速度。
优选的，所述第二升降速度计算方法如下：在时间窗口内，先对电机转速进行滤波剔除偏差过大的错误值，再根据电机转速计算每个采样间隔的升降速度，对若干升降速度计算平均值，得到第二升降速度。
优选的，所述电机的状态信息为电机的转向，所述载荷的状态信息为载荷的高度，若一定时间间隔内，电机朝着驱使载荷下降的方向转动，并且载荷的高度差小于预设阈值，则卷扬松卷。
优选的，所述电机的状态信息为电机的转向，所述载荷的状态信息为实际载荷；若当前状态下，电机朝着下降方向转动，并且实际载荷小于预设阈值，则卷扬松卷。
优选的，所述实际载荷与电机的电流相关，若当前状态下，电机朝着下降方向转动，并且电机的电流小于预设阈值，则卷扬松卷。
一种货叉式AGV卷扬提升系统的松卷判断装置，其特征在于：采用上述的一种货叉式AGV卷扬提升系统的松卷判断方法，包括
第一检测单元，获取载荷的状态信息；
第二检测单元，获取电机的状态信息；
控制单元，根据载荷的状态信息和电机的状态信息进行处理并结合预设的阈值判断是否松卷。
所述载荷的状态信息包括载荷的高度或实际载荷，所述的第一检测单元为高度传感器或电流传感器。
所述电机的状态信息包括电机的转速或电机的转向，所述第二检测单元为电机转速传感器或电机编码器。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明的方法和装置，通过获取载荷的状态信息和电机的状态信息，根据电机的状态信息和载荷的状态信息并结合预设的阈值判断是否松卷，可以在松卷发生早期做出判断，不必等到预留圈数减少到临界值再进行判断。避免松卷继续发生和恶化，另外，还可以判断出货叉在下降过程中因障碍物阻挡而导致的松卷，并提高了AGV自动化作业的安全性，及时地判断松卷发生从而减少松卷引起的停机检修时间，提高了效率。
2、本发明的方法和装置，载荷的状态信息包括载荷的高度或实际载荷，电机的状态信息包括电机的转速或电机的转向，通过特定的信息组合判断松卷，判断方式多样，原理简单、易于实现。
3、本发明的装置，其第一检测单元为高度传感器或电流传感器，第二检测单元为电机转速传感器或电机编码器，对原有的提升系统结构改动小，预设阈值可根据需求设定，便于推广。
附图说明
图1为本发明主要流程图；
图2为本发明实施例一流程图；
图3为拉线式编码器安装示意图；
图4为激光测距仪安装示意图；
图5为第一升降速度计算流程图；
图6为第二升降速度计算流程图；
图7为实施例二流程图；
图8为实施例三流程图。
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
参照图1，一种货叉式AGV卷扬提升系统的松卷判断方法，获取电机的状态信息和载荷的状态信息，根据电机的状态信息和载荷的状态信息并结合预设的阈值判断是否松卷。
对应的，本发明提出一种货叉式AGV卷扬提升系统的松卷判断装置，包括
第一检测单元，用于获取载荷的状态信息；第二检测单元，用于获取电机的状态信息；控制单元，用于根据电机的状态信息和载荷的状态信息进行处理并结合预设的阈值判断是否松卷。
本发明中，载荷的状态信息包括载荷的高度或实际载荷，第一检测单元为高度传感器或电流传感器等，实际载荷与电机扭矩相关。电机的状态信息包括电机的转速或电机的转向，第二检测单元为电机转速传感器或电机编码器等。本发明根据不同的信息，可采用不同方法判断松卷情况。
实施例一
参见图2，一种货叉式AGV卷扬提升系统的松卷判断方法，获取电机的状态信息和载荷的状态信息，根据电机的状态信息和载荷的状态信息并结合预设的阈值判断是否松卷。其中，电机的状态信息为电机的转速，载荷的状态信息为载荷的高度；一定时间窗口内，根据载荷的高度计算第一升降速度，根据电机的转速计算第二升降速度，若第二升降速度和第一升降速度的差值大于预设的阈值，则卷扬松卷，否则正常。
进一步的，参见图5，第一升降速度计算方法如下：计算该时间窗口内每个采样间隔的升降速度，进行滤波剔除偏差过大的错误值；对滤波后的若干升降速度计算平均值，得到第一升降速度。其中，获取当前时刻t1，t2,...tn对应的载荷的提升高度H1,H2,...Hn，计算所有采样间隔内的升降速度，记为v1，v2，v3...vn-1，计算公式为：式中i＝1,2,...,n-1。
其中，t1至tn的总时长为一个时间窗口，t1至tn中，每两个相邻采样时刻的时间差值为一个采样间隔。时间窗口的选取，应结合松卷判断频率要求。减小时间窗口，能提高松卷判断的频次，但同时也增加了系统控制单元的运算负担。本实施例中，时间窗口可选500-1000ms。
采样间隔的选取，应结合数据实时性要求，传感器采样频率，以及升降机构的工况特点。减小采样间隔，有助于提高数据实时性，但会增加传感器采样频率，同时采集到的数据也更容易因升降运动瞬时冲击的影响而变得不准确。本实施例中，采样间隔可选50-100ms。
参见图6，第二升降速度计算方法如下：在时间窗口内，根据电机转速计算每个采样间隔的升降速度，进行滤波剔除偏差过大的错误值；对滤波后的若干升降速度计算平均值，得到第一升降速度。具体的，分别在t1,t2,...tn时刻，获取电机转速N1，N2，...Nn。对电机转速N1，N2，...Nn进行滤波处理，剔除偏差过大的错误值。对滤波后的若干转速值分别计算所对应的升降速度，对得到的升降速度计算平均值，即可得到第二升降速度。
在卷扬提升系统中，若电机转速、减速机速比、卷扬半径等参数都已知，通过以下公式计算升降速度：式中N是电机转速，单位r/min；r是卷扬半径，单位mm；i是减速机速比；v的单位mm/s。
预设阈值A是用于判断松卷是否发生的临界值，提前设定并存储在系统的控制单元内。若第二升降速度与第一升降速度的差值的绝对值大于A，说明在相同时间内，电机转速所对应的升降速度比货叉实际升降速度大，并且速度之差超过了发生松卷的临界值。这种情况下，卷扬将发生松卷，则可进行松卷报警，反之，则结束。
该实施例还提出一种货叉式AGV卷扬提升系统的松卷判断装置，采用上述的判断方法，其采用的第一检测单元为高度传感器，第二检测单元为电机转速传感器。高度传感器安装位置可根据需要设定，包括车架底部，顶部、侧部等，不做限定。
参见图3、图4，高度传感器可以是拉线式编码器。拉线式编码器本体固定在叉车车架底部，编码器线绳末端与升降机构固定。当升降机构动作，线绳被拉出或收回，驱动编码器轴旋转，产生电信号。如图3的2所示，高度传感器也可以是激光测距仪。激光发射器和接收器固定在车架底部，反射板固定在升降机构上。激光发射器发出的激光束照射到反射板并反射，再被激光接收器收到，通过计算激光的飞行时间可以得到高度信息。
该实施例中，预设阈值A的选取，应结合传感器的测量精度、误差和松卷判断精度的要求。A越小，松卷判断精度就越高，但同时也提高了传感器测量精度的要求，增加了误判风险。本实施例中，A可选50-100mm/s。
实施例二
参见图7，一种货叉式AGV卷扬提升系统的松卷判断方法，获取电机的状态信息和载荷的状态信息，根据电机的状态信息和载荷的状态信息并结合预设的阈值判断是否松卷。其中，电机的状态信息为电机的转向，载荷的状态信息为载荷的高度，若一定时间间隔内，电机朝着驱使载荷下降的方向转动，并且载荷的高度差小于预设阈值，则卷扬松卷。
该实施例中，分别在t1，t2时刻获取载荷的提升高度H1和H2。t1与t2的时间间隔可以根据实际升降速度选择，本实施例中，t1与t2的时间间隔可选1-3s。根据获取到的电机编码器信号判断t1至t2时间段内的电机转向是朝着上升还是下降的方向转动。若电机朝着下降方向转动，并且H1与H2的差值小于阈值A，则判断松卷发生，进行松卷报警，反之，则结束。
该实施例还提出一种货叉式AGV卷扬提升系统的松卷判断装置，采用上述的判断方法，其采用的第一检测单元为高度传感器，第二检测单元为电机编码器。
预设阈值A是用于判断提升高度是否变化的临界值，提前设定并存储在系统控制单元内。若H1-H2小于A，说明在t1至t2时间段内，叉车的升降机构没有下降，但电机仍然朝着下降方向转动，这种情况下，卷扬将发生松卷。
本实施例中，预设阈值A的选取，应结合升降速度，t1、t2时间间隔，和判断精度的要求。本实施例中，A可选0.5-1mm。
实施例三
参见图8，一种货叉式AGV卷扬提升系统的松卷判断方法，获取电机的状态信息和载荷的状态信息，根据电机的状态信息和载荷的状态信息并结合预设的阈值判断是否松卷。电机的状态信息为电机的转向，载荷的状态信息为实际载荷；若当前状态下，电机朝着下降方向转动，并且实际载荷小于预设阈值，则卷扬松卷。
实际载荷与电机的扭矩相关，电机的扭矩与电机的电流相关，当电机电流小于额定电流时，随着电机输出扭矩减小，电机电流也减小，实际载荷小。因此可以通过电机的电流判断当前载荷情况。则若当前状态下，电机朝着下降方向转动，并且电机的电流I小于预设阈值A，则卷扬松卷，进行松卷报警。
该实施例还提出一种货叉式AGV卷扬提升系统的松卷判断装置，采用上述的判断方法，采用的第一检测单元是电流传感器，采用的第二检测单元是电机编码器。控制单元从第一、第二检测单元分别获取电机电流和电机转向，并通过电机电流判断电机扭矩，进而判断是否松卷。
预设阈值A是用于判断电机扭矩是否过小的电流临界值，提前设定并存储在控制单元内。预设阈值A代表升降机构的最小提升载荷(通常是升降机构自重)。当升降机构下降过程中遇到障碍物并发生松卷，升降机构及载荷作用在电机上的扭矩将被障碍物抵消而使得电机输出扭矩小于最小提升载荷所需扭矩。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
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