專利名稱:軌道車往返行走編碼輪定位裝置及其控制機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于軌道車技術(shù)領(lǐng)域,具體地說,尤其涉及一種軌道車往返行走編碼輪定位裝置及其控制機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù):
交通領(lǐng)域的軌道車輛包括鐵路、輕軌、地鐵等;工業(yè)領(lǐng)域的軌道車輛包括各種物料搬運(yùn)的軌道車輛,如行車、軌道吊車、卷揚(yáng)絞車等,和在軌道上運(yùn)行的各種工作車輛,如焦化行業(yè)的推焦車、攔焦車、熄焦車和裝煤車等。
在現(xiàn)有軌道車定位技術(shù)中,大多是操作人員憑借視覺和經(jīng)驗(yàn)確定軌道車是否到位和是否對中,往往會出現(xiàn)滯后或者超前指定停車位,造成頻繁操縱令控制器、減速器頻繁起停、液壓抱閘頻繁開啟,使動力設(shè)備的安全性降低、使用壽命縮短。
在目前檢索到的軌道車定位技術(shù)中有紅外編碼位置檢測技術(shù)、RFID技術(shù)、感應(yīng)無線技術(shù)等光電檢測技術(shù)。
其中紅外編碼位置檢測技術(shù)是采用固定標(biāo)尺與活動標(biāo)尺相結(jié)合的方式固定標(biāo)尺固定標(biāo)尺長度為1米,固定標(biāo)尺上有10個(gè)紅外發(fā)射窗,每個(gè)紅外發(fā)射窗的間距a為100mm,每個(gè)紅外發(fā)射窗中有一個(gè)紅外二極管。每30米安裝一臺電源箱。固定標(biāo)尺間連接電纜。
活動標(biāo)尺(移動標(biāo)尺)長度為100mm,活動標(biāo)尺上有10個(gè)紅外接收窗,每個(gè)紅外接收窗的間距為10mm。
固定標(biāo)尺的紅外二極管不斷發(fā)出包含自身位置信號的編碼調(diào)制紅外光。活動標(biāo)尺安裝在機(jī)車上,在移動過程中活動標(biāo)尺不斷地接收固定標(biāo)尺發(fā)出的紅外位置信號,從而獲得機(jī)車的絕對地址?;顒訕?biāo)尺把地址信號上傳到CPU處理器。
單位mm 如移動編碼與固定編碼換算表所示紅外編碼位置檢測技術(shù)檢測精度的理論值為10mm。
紅外編碼位置檢測技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)及缺點(diǎn)如下1、固定標(biāo)尺是采用串聯(lián)方式供電,每30個(gè)固定標(biāo)尺需要配備一個(gè)電源箱,其供電方式復(fù)雜,不可靠。
2、每臺固定標(biāo)尺中有獨(dú)立的單片機(jī)系統(tǒng),眾多的串聯(lián)方式的接口和焊點(diǎn),會大大降低系統(tǒng)可靠性。如果每個(gè)環(huán)節(jié)的可靠性為0.999,按1000個(gè)環(huán)節(jié)計(jì)算,串聯(lián)方式的可靠性則只有0.37。
3、紅外編碼位置檢測方法的初始化十分復(fù)雜,需要采用強(qiáng)度檢測儀對每個(gè)固定標(biāo)尺的每個(gè)紅外二極管進(jìn)行強(qiáng)度檢測;采用編碼檢測儀對固定標(biāo)尺進(jìn)行編碼;采用位置檢測儀對活動標(biāo)尺進(jìn)行標(biāo)定,安裝。
4、固定標(biāo)尺中的單片機(jī)系統(tǒng)和供電系統(tǒng)容易受電磁,如變頻器高頻脈沖、電機(jī)磁場、三相交流電源電刷打火等干擾。
5、要求每半個(gè)月至一個(gè)月清洗一次固定標(biāo)尺的紅外發(fā)射窗的,工作量巨大。
6、固定標(biāo)尺及固定標(biāo)發(fā)光二極管等存在安裝誤差,特別是二極管安裝的角度誤差影響大,散射誤差;紅外編碼位置檢測技術(shù)采用紅外光傳送編碼信息,容易受到環(huán)境紅外光干擾。因此紅外編碼位置檢測的精度很難達(dá)到10mm,控制精度就更低。
7、由于紅外編碼位置檢測方法只能檢測位置信息而不能檢測速度信息,所以它不能做到較好的速度控制,從而在用于自動對中時(shí)表現(xiàn)不盡如人意。
RFID技術(shù)是在軌道旁安裝多個(gè)電子標(biāo)簽,每個(gè)分別表示著工藝的物理位置,工藝的位置可以根據(jù)電子標(biāo)簽的32b序列號加以分辨,當(dāng)機(jī)車途徑所埋設(shè)的電子標(biāo)簽時(shí),閱讀器讀出該標(biāo)簽的地址編碼,從而確定機(jī)車的位置,主控機(jī)依據(jù)電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)控制推軌道車的運(yùn)行狀態(tài)到達(dá)指定位置。
RFID技術(shù)的檢測精度不高,因?yàn)槲⒉ň哂械囊欢ǖ穆l(fā)射性,即使對其進(jìn)行方向限制,所達(dá)到的檢測精度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1cm,難以達(dá)到三大機(jī)車的定位要求,一般用于機(jī)車的粗定位。
感應(yīng)無線技術(shù)是把扁平電纜埋設(shè)在軌道旁,通過通訊電纜連到中央控制室,機(jī)車上安裝感應(yīng)天線,天線離感應(yīng)電纜約20cm,用感應(yīng)方式測量軌道車位置。
現(xiàn)有的軌道車行走定位技術(shù)有以下的不足1、發(fā)射裝置或接受裝置因機(jī)械震動等原因而引起的移位或偏移,導(dǎo)致接受裝置不能可靠的接受到光電信號,而不能產(chǎn)生電信號或產(chǎn)生錯(cuò)誤的信號。
2、因光電裝置安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場,受生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境影響導(dǎo)致光電檢測裝置不能可靠的工作。
3、生產(chǎn)現(xiàn)場的各種電磁干擾源對光電檢測裝置產(chǎn)生的干擾大,導(dǎo)致光電檢測裝置輸出發(fā)生畸變失真,使系統(tǒng)誤動或引發(fā)生產(chǎn)事故。
4、在機(jī)車運(yùn)行中因打滑會造成光電檢測裝置產(chǎn)生誤判,不能正確檢測軌道車的運(yùn)行狀態(tài)。
5、只能檢測軌道車準(zhǔn)確位置,無法實(shí)時(shí)反映軌道車當(dāng)前運(yùn)行速度。
6、隨著軌道的長度,裝置成本相應(yīng)增加,裝置誤差也會累計(jì)增加。
發(fā)明內(nèi)容
為解決以上技術(shù)問題,本發(fā)明的目的在于提供一種抗干擾能力強(qiáng),成本低,能夠及時(shí)反映軌道車準(zhǔn)確位置和運(yùn)行速度的軌道車往返行走編碼輪定位裝置及其控制機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種軌道車往返行走編碼輪定位裝置,包括安裝在軌道車車箱上的CPU處理器,其關(guān)鍵在于還包括有支座、機(jī)架、旋轉(zhuǎn)編碼輪及編碼器,其中支座固定在車箱下底面并與機(jī)架的上端活動連接,旋轉(zhuǎn)編碼輪通過主軸安裝在機(jī)架的下端并與軌道車的軌道滾動接觸,所述主軸的端頭上安裝有所述編碼器;所述編碼器內(nèi)固定有兩個(gè)光敏接收管,兩個(gè)光敏接收管連接兩根輸出線從外殼伸出,向所述CPU處理器輸出A、B兩路時(shí)序不同的光電信號;所述CPU處理器內(nèi)部設(shè)置有往返行程識別機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu),其中往返行程識別機(jī)構(gòu)的輸出端與所述定位機(jī)構(gòu)的輸入端連接,所述往返行程識別機(jī)構(gòu)接收所述A、B兩路光點(diǎn)信號的時(shí)序差判斷所述編碼器的旋轉(zhuǎn)方向,并輸送給所述定位機(jī)構(gòu),所述定位機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述軌道車的定位;編碼器8采用2000線制的增量式編碼器,旋轉(zhuǎn)編碼輪6的直徑D=250mm,其檢測精度為3.14*D/2000=0.4mm,重復(fù)精度為兩個(gè)脈沖即0.8mm。
所述定位機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置有電子計(jì)時(shí)器。計(jì)算所述行程識別機(jī)構(gòu)的信號輸出頻率。
所述機(jī)架的重量范圍在20公斤到100公斤之間。
增加機(jī)架的配重,能增大旋轉(zhuǎn)編碼輪與軌道之間的摩擦力,使旋轉(zhuǎn)編碼輪與軌道的滾動接觸更可靠,防止旋轉(zhuǎn)編碼輪打滑。
所述機(jī)架活套在所述主軸上,該機(jī)架還與所述編碼器的外殼連接。
機(jī)架與所述編碼器的外殼連接,主軸與所述編碼器的轉(zhuǎn)子連接,便于編碼器能準(zhǔn)確讀出旋轉(zhuǎn)編碼輪轉(zhuǎn)速。
所述支座固定在車箱下底面并與機(jī)架的上端鉸接。
一種軌道車往返行走編碼輪定位裝置的控制機(jī)構(gòu),包括安裝在軌道車車箱上的CPU處理器,其關(guān)鍵在于所述CPU處理器內(nèi)部設(shè)置有往返行程識別機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu),其中往返行程識別機(jī)構(gòu)的輸出端與所述定位機(jī)構(gòu)的輸入端連接,所述往返行程識別機(jī)構(gòu)設(shè)置有用于系統(tǒng)初始化的機(jī)構(gòu);用于判斷A路信號等于1否的機(jī)構(gòu);A路信號不等于1,則返回所述用于判斷A路信號等于1否的機(jī)構(gòu)繼續(xù)判斷;等于1,則執(zhí)行用于判斷B路信號等于1否的機(jī)構(gòu);B路信號不等于1,則返回所述用于判斷B路信號等于1否的機(jī)構(gòu)繼續(xù)判斷;等于1,則執(zhí)行用于判斷A路信號等于0否的機(jī)構(gòu);A路信號不等于0,則返回所述用于判斷A路信號等于0否的機(jī)構(gòu)繼續(xù)判斷;等于0,則執(zhí)行用于判斷B路信號等于1否的機(jī)構(gòu);不等于1,則執(zhí)行用于軌道車逆行的機(jī)構(gòu),用于計(jì)數(shù)器減1的機(jī)構(gòu);返回所述用于判斷A路信號等于1否的機(jī)構(gòu);等于1,則執(zhí)行用于軌道車正行的機(jī)構(gòu),用于計(jì)數(shù)器加1的機(jī)構(gòu);返回所述用于判斷A路信號等于1否的機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明在使用時(shí),支座固定在軌道車車體的底部,旋轉(zhuǎn)編碼輪在支座、機(jī)架等的自身重力作用下壓緊在軌道上,編碼器的導(dǎo)線與CPU處理器連接。當(dāng)軌道車行走時(shí),編碼器將旋轉(zhuǎn)編碼輪的行走距離通過記數(shù)脈沖信號輸入到CPU處理器的記數(shù)模塊,以確定軌道車當(dāng)前所處的實(shí)際位置。
本發(fā)明的有益效果是能夠及時(shí)反映軌道車準(zhǔn)確位置和運(yùn)行速度
1、將長距離的直線距離定位轉(zhuǎn)化成一個(gè)直徑較小的軌道車傳感裝置來定位,定位更加精確,同時(shí)還降低了成本;2、整套裝置只有編碼輪和軌道機(jī)械接觸,結(jié)構(gòu)簡單,可靠性高,維修簡單;3、應(yīng)用范圍廣泛,即使用于高溫強(qiáng)腐蝕的惡劣環(huán)境也不會影響使用效果,抗干擾能力強(qiáng);4、定位精度高,可以達(dá)到±0.8mm。
圖1為本發(fā)明的原理框圖;圖2為軌道車傳感裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為圖2的A向視圖;圖4為編碼器內(nèi)部工作原理圖;圖5為8A、8B光敏接收管信號時(shí)序圖;圖6為往返行程識別機(jī)構(gòu)的流程框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明如圖1、圖2、圖3所示,一種軌道車往返行走編碼輪定位裝置,包括安裝在軌道車車箱上的CPU處理器10,還包括有支座1、機(jī)架2、旋轉(zhuǎn)編碼輪6及編碼器8,其中支座1固定在車箱下底面并與機(jī)架2的上端活動連接,旋轉(zhuǎn)編碼輪6通過主軸7安裝在機(jī)架2的下端并與軌道車的軌道滾動接觸,所述主軸7的端頭上安裝有所述編碼器8;如圖4、圖5所示,所述編碼器8內(nèi)固定有兩個(gè)光敏接收管8A、8B,兩個(gè)光敏接收管8A、8B連接兩根輸出線從外殼伸出,向所述CPU處理器10輸出A、B兩路時(shí)序不同的光電信號;
如圖1所示所述CPU處理器10內(nèi)部設(shè)置有往返行程識別機(jī)構(gòu)10a和定位機(jī)構(gòu)10b,其中往返行程識別機(jī)構(gòu)10a的輸出端與所述定位機(jī)構(gòu)10b的輸入端連接,所述往返行程識別機(jī)構(gòu)10a接收所述A、B兩路光點(diǎn)信號的時(shí)序差判斷所述編碼器8的旋轉(zhuǎn)方向,并輸送給所述定位機(jī)構(gòu)10b,所述定位機(jī)構(gòu)10b實(shí)現(xiàn)所述軌道車的定位;所述定位機(jī)構(gòu)10b內(nèi)部設(shè)置有電子計(jì)時(shí)器。計(jì)算所述行程識別機(jī)構(gòu)的信號輸出頻率。
所述機(jī)架2的重量范圍在20公斤到100公斤之間。
增加機(jī)架2的配重,能增大旋轉(zhuǎn)編碼輪6與軌道之間的摩擦力,使旋轉(zhuǎn)編碼輪6與軌道的滾動接觸更可靠,防止旋轉(zhuǎn)編碼輪6打滑。
所述機(jī)架2活套在所述主軸7上,該機(jī)架2還與所述編碼器8的外殼連接。
機(jī)架2還與所述編碼器8的外殼連接,主軸7與所述編碼器8的轉(zhuǎn)子連接,便于編碼器8能準(zhǔn)確讀出旋轉(zhuǎn)編碼輪6轉(zhuǎn)速。
所述支座1固定在車箱下底面并與機(jī)架2的上端鉸接。
所述CPU處理器10的型號是為A3ACPU,所述編碼器8采用AUTONIC增量式編碼器;所述CPU處理器10與編碼器8的電路連接為現(xiàn)有技術(shù)。
旋轉(zhuǎn)編碼輪6旋轉(zhuǎn)一周,編碼器8發(fā)出相應(yīng)數(shù)量的脈沖,所述往返行程識別機(jī)構(gòu)10a識別出正、逆行脈沖,所述定位機(jī)構(gòu)10b依據(jù)脈沖累加值和所述旋轉(zhuǎn)編碼輪6的周長,計(jì)算出所述軌道車的行程,同時(shí),電子計(jì)時(shí)器對脈沖頻率的測算,檢測出軌道車的當(dāng)前運(yùn)行速度。
編碼器8采用2000線制的增量式編碼器,旋轉(zhuǎn)編碼輪6的直徑D=250mm,其檢測精度為3.14*D/2000=0.4mm,重復(fù)精度為兩個(gè)脈沖即0.8mm。
如圖6所示一種軌道車往返行走編碼輪定位裝置的控制機(jī)構(gòu),包括安裝在軌道車車箱上的CPU處理器10,還包括有支座1、機(jī)架2、旋轉(zhuǎn)編碼輪6及編碼器8,其中支座1固定在車箱下底面并與機(jī)架2的上端活動連接,旋轉(zhuǎn)編碼輪6通過主軸7安裝在機(jī)架2的下端并與軌道車的軌道滾動接觸,所述主軸7的端頭上安裝有所述編碼器8;所述編碼器8內(nèi)固定有兩個(gè)光敏接收管8A、8B,兩個(gè)光敏接收管8A、8B連接輸出線從外殼伸出,向所述CPU處理器10輸出A、B兩路時(shí)序不同的光電信號;所述CPU處理器10內(nèi)部設(shè)置有往返行程識別機(jī)構(gòu)10a和定位機(jī)構(gòu)10b,其中往返行程識別機(jī)構(gòu)10a的輸出端與所述定位機(jī)構(gòu)10b的輸入端連接,所述往返行程識別機(jī)構(gòu)10a設(shè)置有用于系統(tǒng)初始化的機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)所述軌道車的定位用于判斷A路信號等于1否的機(jī)構(gòu);A路信號不等于1,則返回所述用于判斷A路信號等于1否的機(jī)構(gòu)繼續(xù)判斷;等于1,則執(zhí)行用于判斷B路信號等于1否的機(jī)構(gòu);B路信號不等于1,則返回所述用于判斷B路信號等于1否的機(jī)構(gòu)繼續(xù)判斷;等于1,則執(zhí)行用于判斷A路信號等于0否的機(jī)構(gòu);A路信號不等于0,則返回所述用于判斷A路信號等于0否的機(jī)構(gòu)繼續(xù)判斷;等于0,則執(zhí)行用于判斷B路信號等于1否的機(jī)構(gòu);不等于1,則執(zhí)行用于軌道車逆行的機(jī)構(gòu),用于計(jì)數(shù)器減1的機(jī)構(gòu);返回所述用于判斷A路信號等于1否的機(jī)構(gòu);等于1,則執(zhí)行用于軌道車正行的機(jī)構(gòu),用于計(jì)數(shù)器加1的機(jī)構(gòu);返回所述用于判斷A路信號等于1否的機(jī)構(gòu)。
返行程識別機(jī)構(gòu)10a識別出軌道車的行走方向,結(jié)合電子計(jì)時(shí)器對信號頻率的統(tǒng)計(jì),就能及時(shí)準(zhǔn)確地檢測到所述軌道車的行走速度和行走距離。
本發(fā)明的工作原理是在使用時(shí),編碼器8與CPU處理器10的信號輸入端連接,CPU處理器10。本發(fā)明中的支座1固定在軌道車車箱底部,旋轉(zhuǎn)編碼輪6在支座1、機(jī)架2等的自身重力作用下壓緊在軌道上,軌道車行走時(shí)帶動旋轉(zhuǎn)編碼輪6滾動,編碼器8的輸出脈沖輸入CPU處理器10。CPU處理器10檢測出軌道車的準(zhǔn)確位置和運(yùn)行速度。
權(quán)利要求
1.一種軌道車往返行走編碼輪定位裝置,包括安裝在軌道車車箱上的CPU處理器(10),其特征在于還包括有支座(1)、機(jī)架(2)、旋轉(zhuǎn)編碼輪(6)及編碼器(8),其中支座(1)固定在車箱下底面并與機(jī)架(2)的上端活動連接,旋轉(zhuǎn)編碼輪(6)通過主軸(7)安裝在機(jī)架(2)的下端并與軌道車的軌道滾動接觸,所述主軸(7)的端頭上安裝有所述編碼器(8);所述編碼器(8)內(nèi)固定有兩個(gè)光敏接收管(8A、8B),兩個(gè)光敏接收管(8A、8B)連接輸出線從外殼伸出,向所述CPU處理器(10)輸出A、B兩路時(shí)序不同的光電信號;所述CPU處理器(10)內(nèi)部設(shè)置有往返行程識別機(jī)構(gòu)(10a)和定位機(jī)構(gòu)(10b),其中往返行程識別機(jī)構(gòu)(10a)的輸出端與所述定位機(jī)構(gòu)(10b)的輸入端連接,所述往返行程識別機(jī)構(gòu)(10a)接收所述A、B兩路光點(diǎn)信號的時(shí)序差判斷所述編碼器(8)的旋轉(zhuǎn)方向,并輸送給所述定位機(jī)構(gòu)(10b),所述定位機(jī)構(gòu)(10b)實(shí)現(xiàn)所述軌道車的定位;所述定位機(jī)構(gòu)(10b)內(nèi)部設(shè)置有電子計(jì)時(shí)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道車往返行走編碼輪定位裝置,其特征在于所述機(jī)架(2)的重量范圍在20公斤到100公斤之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軌道車往返行走編碼輪定位裝置,其特征在于所述機(jī)架(2)活套在所述主軸(7)上,該機(jī)架(2)還與所述編碼器(8)的外殼連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道車往返行走編碼輪定位裝置,其特征在于所述支座(1)固定在車箱下底面并與機(jī)架(2)的上端鉸接。
5.一種軌道車往返行走編碼輪定位裝置的控制機(jī)構(gòu),包括安裝在軌道車車箱上的CPU處理器(10),其特征在于所述CPU處理器(10)內(nèi)部設(shè)置有往返行程識別機(jī)構(gòu)(10a)和定位機(jī)構(gòu)(10b),其中往返行程識別機(jī)構(gòu)(10a)的輸出端與所述定位機(jī)構(gòu)(10b)的輸入端連接,所述往返行程識別機(jī)構(gòu)(10a)設(shè)置有用于系統(tǒng)初始化的機(jī)構(gòu);用于判斷A路信號等于1否的機(jī)構(gòu);A路信號不等于1,則返回所述用于判斷A路信號等于1否的機(jī)構(gòu)繼續(xù)判斷;等于1,則執(zhí)行用于判斷B路信號等于1否的機(jī)構(gòu);B路信號不等于1,則返回所述用于判斷B路信號等于1否的機(jī)構(gòu)繼續(xù)判斷;等于1,則執(zhí)行用于判斷A路信號等于0否的機(jī)構(gòu);A路信號不等于0,則返回所述用于判斷A路信號等于0否的機(jī)構(gòu)繼續(xù)判斷;等于0,則執(zhí)行用于判斷B路信號等于1否的機(jī)構(gòu);不等于1,則執(zhí)行用于軌道車逆行的機(jī)構(gòu),用于計(jì)數(shù)器減1的機(jī)構(gòu);返回所述用于判斷A路信號等于1否的機(jī)構(gòu);等于1,則執(zhí)行用于軌道車正行的機(jī)構(gòu),用于計(jì)數(shù)器加1的機(jī)構(gòu);返回所述用于判斷A路信號等于1否的機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種軌道車往返行走編碼輪定位裝置及其控制機(jī)構(gòu),包括安裝在軌道車車箱上的CPU處理器(10),其特征在于還包括有旋轉(zhuǎn)編碼輪(6)及編碼器(8),旋轉(zhuǎn)編碼輪(6)通過主軸(7)安裝有所述編碼器(8);編碼器(8)向所述CPU處理器(10)輸出A、B兩路時(shí)序不同的光電信號;所述CPU處理器(10)內(nèi)部設(shè)置有往返行程識別機(jī)構(gòu)(10a)和定位機(jī)構(gòu)(10b),所述往返行程識別機(jī)構(gòu)(10a)接收所述A、B兩路光點(diǎn)信號的時(shí)序差判斷所述編碼器(8)的旋轉(zhuǎn)方向,并輸送給所述定位機(jī)構(gòu)(10b)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單,可靠性高,抗干擾能力強(qiáng),定位精度高,維修簡單,成本低,能夠及時(shí)反映軌道車準(zhǔn)確位置和運(yùn)行速度。
文檔編號G01D5/36GK101055475SQ200610054590
公開日2007年10月17日 申請日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日
發(fā)明者謝志江, 孫紅巖, 陳平, 歐陽奇, 程力旻, 鞠萍華, 王雪, 葉凡 申請人:重慶大學(xué)