一种综合使用激光测距仪与编码器的运卷小车的制作方法

本发明涉及一种运卷小车，具体为一种基综合使用激光测距仪与编码器的运卷小车。

背景技术：

运卷小车作为冷轧的主要设备，用于运输成品卷和原料卷。在冷轧自动化生产中具有非常重要的作用，传统采用编码器进行定位存在位置不准确，容易产生掉卷等问题。

采用编码器进行定位时，轨道打滑会使测量的速度高于实际速度。采用激光测距仪时物体遮挡或振动会使测量的速度发生跳变。因此当仅采用编码器或激光测距仪时都会使测量位置不准确导致定位不准，容易产生掉卷，不能保证运卷的安全。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题克服现有的缺陷，提供一种基综合使用激光测距仪与编码器的运卷小车。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种综合使用激光测距仪与编码器的运卷小车，包括运卷小车，所述运卷小车上设有步进梁，所述步进梁上设有鞍座若干，所述鞍座上设有料卷；

所述运卷小车上还分别设有激光测距仪和编码器，在运卷小车的运卷方向上还设有反光板。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种运卷小车的运卷方法，包括如下步骤：步骤一：位置标定：当运卷小车位于等待位时，通过编码器对运卷小车进行位置信息标定，并且通过激光测距仪和反光板之间的激光反馈进行辅助位置定位；

步骤二：误差判定：当小车运卷完毕回到标定位时，比较激光测距仪位置SL与标定位置SB之间的误差小于最小允许误差ε0，且接收到接近开关信号时，此时进行位置的标定，将编码器当前位置信息设定为激光测距仪当前位置；

步骤三：选择并确定初始运卷小车位置：根据位置SL与标定位置SB之间的误差判定运卷小车在运卷时是由于震动而导致激光测距误差较大或是运卷小车出现打滑而导致编码器误差较大。

步骤四：对运卷小车进行运卷动作。

作为优选，所述运卷动作具体包括如下步骤：步骤一：运卷小车处于等待位；此时以激光测距仪作为基准距离，对编码器进行标定。

步骤二：运卷小车去接卷；接卷过程中检查激光测距仪与编码器的位置信息，运行过程中激光测距仪和编码器的位置信息受到实时监测。当其中一个出现跳变时，就切换到另一个作为主位置信息用于系统控制；

步骤三：运卷小车到达接卷位；当运卷小车接近接卷位置时，运卷小车先减速，再慢慢靠近接卷位置；当运卷小车位置达到接卷位设定值范围内后，运卷小车上升，之后运卷小车完成接卷命令。

步骤四：运卷小车开始运卷到运卷位；小车运卷过程中检测激光测距仪与编码器的位置信息，当其中一个出现跳变时，就切换到另一个作为主位置信息用于系统控制；

步骤五：运卷小车到达运卷位；当运卷小车接近送卷位置时，运卷小车先减速，再慢慢靠近送卷位置。当运卷小车位置达到送卷位设定值范围内后，运卷小车上升，之后运卷小车完成接卷命令；

步骤六：运卷小车回本位：运卷小车完成送卷后回到等待位，完成一次运卷流程；

步骤七：运卷小车位置确定的控制逻辑；控制逻辑包括运卷小车编码器的最低运行速度限制和最高运行速度限制，以及激光测速仪最低运行速度限制和最高运行速度限制。

作为优选，还包括使用SR触发器实现切换控制方式：

当激光测距仪的测量值超出其最高运行速度和最低运行速度限制，同时通过比较器比较编码器测量值与激光测距仪的测量值小于设定最小偏差时，切换到使用编码器位置控制；

当编码器的测量值超出其最高运行速度和最低运行速度限制，同时通过比较器比较编码器测量值与激光测距仪的测量值小于设定最小偏差时，切换到使用激光测距仪位置控制；

当两者都超出最高运行速度和最低运行速度限制，优先选择激光测距仪位置控制。

本发明有益效果：本发明的综合使用激光测距仪与编码器的运卷小车及运卷方法使用编码器和激光测速仪联合控制运卷小车，实现运卷小车位置的精确控制，同时在编码器或激光测速仪一个出现故障或不准确的情况下可以实现运卷小车不出现定位错误。保证了生产的连续性和故障的少发性。

附图说明

图1为本发明的轨道打滑造成的跟踪误差消除的示意图一；

图2为本发明的轨道打滑造成的跟踪误差消除的示意图二；

图3为本发明的轨道打滑造成的跟踪误差消除的示意图三；

图4为本发明的位置标定示意图；

图5为本发明的位置标定控制逻辑示意图；

图6为本发明的鞍座的结构示意图；

图7为本发明的运卷小车的结构示意图。

附图说明：1、料卷；2、激光测距仪；3、编码器；4、反光板；5、接卷位；6、等待位；7、运卷位；8、步进梁；9、运卷小车；10、鞍座。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明旨在综合采用编码器和激光测距仪对运卷过程进行检测，运用编程方法克服编码器和激光测距仪各自的优缺点，当检测到编码器不准确时及时切换到激光测距仪进行位置跟踪，当检测到激光测距仪不准确时及时切换到编码器进行位置跟踪。

具体方法如下：

由于激光测距仪和编码器在对位置进行测量时的原理不同，其造成的位置跟踪误差也不相同，需要采用不同的判断方法对位置跟踪过程中的误差进行判断。

一、轨道打滑造成的跟踪误差消除

编码器的跟踪误差是主要由于轨道打滑引起，因此编码器的测量位置要高于实际的测量位置，如图1所示，图1中箭头表示小车的前进方向，当运卷小车前进过程中出现打滑现象时，虚线表示小车上编码器测量的位置，实线表示的是小车的真实位置。运卷小车的实际位置要低于编码器测量的位置。

由于激光测距仪不存在由于轨道打滑引起的位置偏差，因此可以使用激光测距仪的测量位置与编码器的进行位置比较。如图2所示，当小车向反光板移动时，以接卷位的位置作为坐标零点，此时若出现轨道打滑现象，激光测距仪的测量位置SL小于编码器的测量位置SE，切换为激光测距仪测量实际位置。

当小车向接卷位移动如图3所示，小车向远离反光板方向移动，此时若出现打滑现象，则激光测距仪的测量位置SL大于编码器的测量位置SE，切换为激光测距仪测量实际位置。

二、激光测距仪被遮挡或振动造成的跟踪误差

当使用激光测距仪进行位置跟踪时，轨道的振动和障碍物的遮挡会造成激光测距仪的测量位置不准确，因此需要切换到编码器位置跟踪。

激光测距仪产生的位置误差为跳变型误差，即当有物体遮挡或振动时，其位置会发生突变，通过检测其位置突变情况判断激光测距仪的测量距离是否发生错误，其逻辑关系如下：

测量一小段时间T内(该段时间可以是plc的100个扫描周期，一个扫描周期为30ms，则T＝3s)激光测距仪走过的距离，用于检测激光测距仪位置是否发生跳变。

当程序检测到激光测距仪T时间内走过的距离超过或低于允许的位置跳变范围时，切换到编码器测量实际位置。

三、位置标定

本例中，以激光测距仪作为主测量设备，编码器作为辅助测量设备，即在标定位置时使用激光测距仪作为位置标定的主设备，具体方法如下：

当小车位于等待位时对编码器的位置信息进行标定，同时辅以接近开关对位置进行精确控制。结构如图4所示：

图4中接近开关固定在小车上，挡铁固定在轨道上。虚线为小车的标定位位置，标定位一般设在接卷位(1号卷位)和送卷位(2号卷位)的中间位置，在使用前测量其与零位间的实际距离SB并在程序中将该位置输入到程序中，该位置测量只在调试时测量一次，今后不做任何改变。同时当接近开关与挡铁接近时，表示当前小车在标定位，此时接近开关有信号，并将信号送入plc。

标定过程：

当小车运卷完毕回到标定位时，比较激光测距仪位置SL与标定位置SB之间的误差小于最小允许误差ε0，且接收到接近开关信号时，此时进行位置的标定，将编码器当前位置信息设定为激光测距仪当前位置。控制逻辑如图5所示。

四、切换控制逻辑

整个运卷过程中，只有一个位置作为当前小车的运行位置，即在运行过程中只使用编码器或激光测距仪测量位置中的一个作为小车的当前位置。通过上述一、二中的误差判断方法，选择误差较小的一个位置信号作为当前位置控制的位置信息。

本发明的主要部件包括运卷小车9激光测距仪2编码器3

运卷小车9运卷的流程为：

1、运卷小车处于等待位6

此时以激光测距仪2作为基准距离，对编码器3进行标定。

2、运卷小车9去接卷

接卷过程中检查激光测距仪2与编码器3的位置信息，运行过程中激光测距仪2和编码器3的位置信息受到实时监测。当其中一个出现跳变时，就切换到另一个作为主位置信息用于系统控制。

3、运卷小车9到达接卷位4

当运卷小车接近接卷位置时，运卷小车9先减速，再慢慢靠近接卷位置。当运卷小车位置达到接卷位设定值范围内后，运卷小车9上升，之后运卷小车9完成接卷命令。

4、运卷小车9开始运卷到运卷位7

小车运卷过程中检测激光测距仪2与编码器3的位置信息，当其中一个出现跳变时，就切换到另一个作为主位置信息用于系统控制。

5、运卷小车9到达运卷位7

当运卷小车接近送卷位置时，运卷小车9先减速，再慢慢靠近送卷位置。当运卷小车9位置达到送卷位设定值范围内后，运卷小车9上升，之后运卷小车9完成接卷命令。

6、运卷小车回本位

运卷小车完成送卷后回到等待位，完成一次运卷流程。

运卷小车9位置确定的控制逻辑

控制逻辑包括运卷小车编码器的最低运行速度限制和最高运行速度限制，以及激光测速仪最低运行速度限制和最高运行速度限制。

使用SR触发器实现切换控制方式，

当激光测距仪的测量值超出其最高运行速度和最低运行速度限制，同时通过比较器比较编码器测量值与激光测距仪的测量值小于设定最小偏差时，切换到使用编码器位置控制。

当编码器的测量值超出其最高运行速度和最低运行速度限制，同时通过比较器比较编码器测量值与激光测距仪的测量值小于设定最小偏差时，切换到使用激光测距仪位置控制。

当两者都超出最高运行速度和最低运行速度限制，优先选择激光测距仪位置控制。

以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。