安全阀搬运小车设计（共4篇）
安全阀搬运小车设计 篇1
安全阀属于自动阀类,主要用于锅炉、压力容器和管道上,控制压力不超过规定值,对人身安全和设备运行起重要保护作用。因此,安全阀每年至少必须校验一次。校验时需将安全阀拆下送有资质的安全阀校验机构进行校验。
现行的安全阀校验运输过程主要有2种:一是人工搬运,这种方法的仅适用于质量小,体积小的安全阀,且搬运过程不规范,容易损害安全阀,甚至可掉落砸伤搬运人员;二是通过吊索将安全阀吊起,并借助人工微扶安全阀调焦,这种方式需要较大的环境空间,灵活性低,且吊装过程缓慢,耗费时间长。
而安全阀搬运小车的设计,既弥补以上搬运过程的缺点,有提升了效率。通过可变换夹取角度的机械臂夹取、固定各种规格安全阀,利用液压叉车部件将安全阀托起离地,送至校验台。整个搬运过程轻快便捷,利于操作,而且不受场地空间的限制。
1 机械结构作用及工作原理
1.1 机械结构
本项目经过调研和讨论,设计出的安全阀搬运抓取小车满足当今工作要求,可以解决现在车间搬运安全阀的不安全,不便利的问题,下图为结构示意图:
1.2 运作过程原理
本项目设计了图示的夹取装置,通过转动连接在丝杠上的手柄,可以控制丝杠的进退,带动连杆运动,使摆臂进行开合运动,实现托块对安全阀的夹取操作。夹取的位置一般是安全阀法兰盘上方的颈部,在这个位置的夹取以及挡板的作用可以有效的固定安全阀,而不会发生滑落或倾倒的现象。
经过实验证明,丝杠的自锁可以将安全阀夹紧,夹取装置的连接部位都利用轴进行连接。
2 安全阀抓取重要零部件及其作用
承重横梁:为抓取安全阀机械结构的底座,联接手推车的重要零件。承受安全阀带来的剪切力;托块:是抓取安全阀时钳夹安全阀的工具,两只托块合实后,形成的正方形口能有效夹住安全阀的颈部;摆臂:连接托块,并通过轴与承重横梁连接在一起,有类似于手臂的作用,控制着托块;挡板:以防夹取安全阀时安全阀的倾倒,抵住安全阀,防止安全事故发生丝杠:上有螺纹状,丝杠的前后作用控制托块张合大小;连杆:连接底部和摆臂,起传递作用;底部:将两只连杆连接在一起,被螺丝杆穿接。它的运动可以控制连杆进而控制摆臂进使托块有效的张合以适应不同大小的安全阀。
2.1 关键部件强度校核
本项目预采用45钢,为了保证安全性,进行了强度校核,下面是承重横梁和摆臂的强度校核:
以安全阀最大重量1t进行校核计算:
因为安全阀质量远大于材料重量故可认为承重横梁所受力的大小为安全阀的压力,由力矩平衡可知:
1)承重横梁
故承重横梁使用45钢满足强度要求。
由力矩平衡可知:。
W1为承重横梁的抗弯截面系数。
2)摆臂
W2为摆臂的抗弯截面系数;
故摆臂使用45钢满足强度要求。
由上可知45钢满足强度要求,可作制作材料。
3 意义
安全阀搬运小车弥补了现行搬运中存在的效率低、灵活性差、耗时等缺点。并拥有更加灵活的搬运尺寸,搬运过程中稳定地固定安全阀,减小搬运过程中造成安全阀的灵敏度损失,并能够在相对静止的情况下讲安全阀装置校验台,实现叫高精度对接,较少安全阀以及校验台的损伤。而近年我国安全阀行业的迅速发展,安全阀的品种规格也在不断增加,应用安全阀的行业也越来越多,如石化行业、炼油行业、核电行业、火电行业等都有广泛的使用。越来越多的行业应用也对安全阀的搬运也提出了更多的要求。而安全阀搬运小车既弥补现行安全阀搬运过程中的缺陷,又可满足安全阀规格、品种增多的变化。如若将安全阀搬运小车实体化并进行升级,再形成产业链,那其潜在的市场将是巨大的,带来的经济效益也将是难以估量的。可以说它是未来安全阀搬运市场上的一个必需品,它的出现必将引领安全阀搬运市场的变革。
参考文献
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安全阀搬运小车设计 篇2
本文设计的智能小车是一种集实时采集传感器信号,智能分析外部环境、路径信息,自动方向控制及速度调节等技术的自动设备。本系统设计的智能小车具有图形识别能力,能自动识别三角形(▲)、圆形(●)、正方形(■)和十字形(╋)标志,并将该尺寸为(8cm×8cm×8cm)的立方体搬起,运送到指定地点。而且,要求小车以最快的速度和最高的精度完成以上功能,此外,由于立方体任意放置,搬运顺序不限,还要求小车具有最优路径选择的能力。
2. 方案设计与论证
本设计主要实现小车在限定的区域内用自设的路线循迹完成立方体的搬运,并能显示走过的路径长度、时间和路径示意图。据此提出系统方案,其系统方案框图如图1所示。为实现各模块功能,针对关键模块提出了几种设计方案并进行论证。
2.1 电机的选择与论证
方案1:采用直流电机。直流电机具有最优越的调速性能,主要表现在调速方便(可无级调速)、调速范围宽、低速性能好(起动转矩大、起动电流小)、运行平稳、噪音低、效率高等方面。
方案2:采用步进电机。步进电机具有控制简单、定位精确、无积累误差等优点。但它在运行时噪音大、高速扭矩小、启动频率低、价格较高。
方案选定:基于上述比较,为了方便地对电机进行无级调速,节约成本以及需要电机带负载能力强的特性,故本设计采用方案1。
2.2 电机驱动方案的选择与论证
方案1:采用继电器对电动机的开和关进行控制,通过开关的切换对电机的速度进行调整。这个方案的优点是电路较为简单,实现容易;缺点是继电器的响应速度慢、机械结构易损坏、寿命较短[1]。
方案2:采用H型脉冲宽度调制(PWM)全桥式驱动电路。通过PWM脉宽调制的方法,实现对小车速度的控制。这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大,能承受频繁的负载冲击,还可以实现频繁的快速启动、制动和反转等优点,是一种广泛采用的调速技术。H型全桥式电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制。这种驱动电路可以很方便实现直流电机的四象限运行,分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。为了电路设计简单,采用电机专用驱动芯片L298N,其驱动电流大,瞬时电流最高可达2A,为电机驱动专门设计,工作稳定可靠。
方案3:采用DSP芯片,配以电机控制所需要的外围功能电路,通过数控电压源调节电机运行速度,实现控制物体的运动轨迹。该方案优点是体积小、结构紧凑、使用便捷、可靠性提高。但系统软硬件复杂、成本高。
方案选定:综合三种方案的优缺点,基于上述理论分析和实际情况,本设计选择方案2。
2.3 寻迹模块的选择与论证
在本设计中,要求电动小车沿着路面的黑色轨道行驶。其探测路面黑线的基本原理:光线照射到路面并反射,由于黑线和白纸对光的反射系数不同,可以根据接收到的反射光强弱来判断是否是黑线。利用这个原理,可以控制电动小车行走的路迹。下面三种方案是根据本原理设计的。
方案1:由可见光发光二极管与光敏三极管组成的发射-接收电路。该方案成本较低,易于制作,但其缺点在于周围环境光源会对光敏二极管的工作产生很大干扰,一旦外界光亮条件改变,很可能造成误判和漏判;如果采用超高亮发光管和高灵敏度光敏管可以降低一定的干扰,但又将增加额外的功率损耗。
方案2:利用光敏电阻组成光敏探测器。光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时,光线反射强烈,光线照射到黑线上面时,光线反射较弱。因此光敏电阻在白线和黑线上方时,阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。但是这种方案受光照影响很大,不能够稳定的工作。
方案3:采用反射式红外线光电传感器。红外探测法,即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点[2]。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光,当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射,反射光被装在电动小车上的接收管接收;如果遇到黑线则红外光被吸收,电动小车上的接收管接收不到红外光。单片机根据是否收到反射回来的红外光来确定黑线的位置,从而控制小车的行走路线。采用红外线发射,外面可见光对接收信号的影响较小,再用射极输出器对信号进行隔离。红外线光电传感器的特点是尺寸小、使用方便、工作状态受温度影响小。它的外围电路简单。
方案选定:综合比较三种方案,方案3易于实现,也比较可靠,故本设计采用方案3。
2.4 图形识别模块的选择与论证
方案1:采用320线的线阵型CCD摄像头作为图形识别传感器,它以隔行扫描的方式采集图像上的点,当扫描到某点时,通过图像传感芯片将该点处图像的灰度转换成与灰度一一对应的电压值,然后将该电压值通过视频信号端输出。当扫描完一行时,视频信号端输出一个低于最低视频信号电压的电平,即行同步脉冲,它是扫描换行的标志。摄像头输出的PAL制式模拟信号必须经过视频分离电路分离后,才能得到单片机可以处理的图像采集信息,然后利用采样图像中各点的电压值,就可以判断出图形的形状[3]。该方案的优点是探测的距离足够远,能探测的信息量也足够多。但是该方案所用到的视频分离电路复杂,需要对大量图像信息进行数据处理,对控制器的要求比较高,成本相对也比较高。
方案2:采用反射式红外传感器[4]阵列。通过红外发射管发射红外线光照射物体表面,物体表面与图形具有不同的反射强度,利用红外接收管可以检测到这些信息,再通过编写程序利用检测到的信息来判断图形的形状。此方案简单易行程序调试也简单且成本低廉。
方案选定:本设计的寻迹模块也采用的反射式红外传感器,为了图形识别实现方便和节约成本,故本设计采用方案2。
2.5 搬运模块的选择与论证
方案1:采用舵机制作机械手来实现立方体的搬运。机械手原理简单,可行性高,但是稳定的机械手加工复杂,舵机的控制也相对较难,需要占用微处理器的定时/计数器。
方案2:采用吸盘式电磁铁吸引带有小铁块的物立方体。就本题目来说,该方案控制简单,操作方便,加工也容易,而且能为图形的识别提供可靠的识别环境。
方案选定:综合比较两种方案,为了图形识别的方便,本设计选用方案2。
2.6 无线通信模块的选择与论证
方案1:采用用DF无线数据收发模块。DF超再生式接收模块通讯方式为调频AM,接收灵敏度高,抗干扰能力强,但是其数据传输量较小,而且需要对数据编解码,增加了设计复杂度。
方案2:采用nRF24L01模块。nRF24L01是业界体积最小、功耗最少、外围元件最少的无线单片收发芯片,编程很方便,实际传输距离在50-80米左右。
方案选定:综合比较以上方案,方案2易于实现,也比较可靠,故本设计采用方案2。
3. 理论分析
3.1 场地循迹路线的规划
根据题目给出的仓储场地示意图,为了循迹方便,让所走的路径尽可能的短。我们设计出了如图2所示的场地路线图。
在图2中的黑线为搬运小车的循迹路线,通过这个路线,小车可以去到图中存放立方体的任何位置。
3.2 最优路径的选择
根据图2所示的仓储场地路线示意图,将各个立方体的存放位置和路口坐上标记,如图3所示。
最短路径问题是图论研究中的一个经典算法问题,旨在寻找图(由结点和路径组成的)中两结点之间的最短路径。常用的路径规划方法有很多种,例如人工势场法、遗传算法等。其中人工势场容易出现振荡和陷于局部极小,因此难以得到最优的规划路径。遗传算法具有较好的寻优能力,但实际使用时容易出现早熟收敛现象。
根据要求,小车从起始点出发,将4个立方体依次运送到指定地点即可。虽然立方体的摆放顺序是任意的,但放置地点固定。因此,一旦识别出立方体的摆放顺序,那么立方体到各放置点的距离、小车到各个立方体和放置点的距离均是确定的。根据题意,上述问题可以描述如下:设有n个地点,小车从起始点出发到其他每个地点一次且仅是一次,问如何选择行走的路线,使小车走过的总路径最短?
为此,建立如下数学模型:小车从起始地点1
表示由地点1到地点i的中间地点集合,S表示到达地点i之前中途所经过的地点的集合。因此可选取(i,S)作为描述小车行进过程的状态变量,决策为由一个地点走到另一个地点,并定义最优值函数fk(i,S)为从地点1开始经由k个中间地点的S集到地点i的最短路线的距离.。由于n较小,因此可以采
其中k=1,2,…,n-1;i=2,3,…,n;dji为地点i到地点j的距离;边界条件为f0(i,Φ)=d1i。
由动态规划的最优性原理可知,一个最优策略的子策略总是最优的。所以从k=1到k=n-1逐个阶段求最优策略,最终得到的解即为小车的最优路径。根据图3所给出的路线图,我们统称1、2、3、4号位置为仓库位置,A、B、C、D四个位置为目标物处,由此可以知道,从任一出发位置到任一目标物位置的路径唯一确定,反之亦然。因此,要求最短路径即是确定小车去向。从目标物位置回到仓库位置是由题目确定的,我们唯一能选择的只有从仓库位置去到哪一个目标物处。基于以上分析,我们设计出路径选择策略:小车在仓库位置时,若其对面的位置上的立方体没有被搬走,则小车去其对面的位置。反之,则选择邻近的目标物处。我们设定在选择邻近目标物位置出现路径长短相同时,优先选择左边的目标物处。
3.3 图形识别
图形识别模块在本设计中起着至关重要的作用,其识别正确与否直接影响到小车搬运的正确与否。本系统场景设置比较单一,图形信息较为规则,故可以将黑色图形绘在白底的立方体上,采用提取特殊位置的反射强度,综合后判断图形的形状。图形识别传感器位置设置如图4所示。
由图可以很容易的知道:若假定传感器检测到反射信号,则为1,反之,则为0。故有如下判定:
(1)若ABCD为1111,则检测到的图形为正方形(■);
(2)若ABCD为0111,则检测到的图形为圆形
(3)若ABCD为0011,则检测到的图形为三角形(▲);
(4)若ABCD为0010,则检测到的图形为十字形(╋)。
4. 系统的硬件设计
系统硬件框图如图5所示,主要包括电源模块、H全桥式驱动电路、nRF24l01无线模块、图形识别模块、循迹模块、搬运模块、显示模块七个部分。其中显示模块完成如下功能:通过nRF24l01无线模块接收从小车上发来的路径、里程等信息,经W79E227微处理器处理后利用串口发送到上位机上进行显示。
寻迹模块和图形识别模块,我们采用反射式光电对管,其输出接比较器,由地面或立方体表面反射状况的不同而输出1,0信号予以反馈。其电路连接如图6示。
H全桥式驱动电路用一片L298N可控制两个直流电机,我们用PWM输出来调制车速,且为了防止电机模块对前级的干扰,我们加了光电耦合级,电路连接如图7示。
5. 系统的软件设计
由于本系统的功能复杂,因此不但硬件电路复杂同时也需要很强的软件系统支持。本系统软件包含三个部分:小车控制软件、显示模块上的通行转换软件、上位机上的显示软件。其中小车控制软件流程图如图8所示。
6.总结
本文采用了特征提取的图形识别方案,大大提高了图形识别的难度。应用遗传算法,采用基于动态规划的路径规划技术,提高了小车的路径规划效率。采用数字PID控制算法,提高了小车的控制精度。系统反复测试,性能良好,实物如图9所示。智能仓储搬运系统为智能机器人系统设计提供了有力的技术支持,对系统将做进一步研究,它将有着广泛的市场应用前景。
摘要：以Winbond生产的W79E227作为控制系统的核心,通过对直流电机驱动、红外引导、图形识别、无线通讯、显示等模块的软件编程,设计了一个能够实现以最优路径、最快速度、最高精度自动搬运仓储物体,并能显示走过的路径长度设计了一个能够实现以最优路径长度、时间及示意图的智能小车。
关键词：自动化,红外光电传感器,图形识别,无线传输
参考文献
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安全阀搬运小车设计 篇3
(1) 对小车运动轨迹设计采用红外发射接收探头检测路面寻迹线, 从起始线出发, 自动将物体按设计好的轨迹线逐一运送到库房内, 运行的时间应力求最短。
(2) 小车运送物体到达库房时, 把物体放到库房挡板线以内。
1 系统方案设计、比较与论证
本文主要设计一辆带有机械手的智能电动小车, 采用轮式结构以减少制造成本。能够实现把物体放入库房内, 同时对搬运过程中自动记录、显示每一次往返的时间和总的行驶时间。为完成相应功能, 系统可以划分为以下几个基本模块:单片机最小系统模块、舵机驱动模块、步进电机驱动模块、液晶显示模块、转向指示模块、声音提示模块。
2 车体设计
制定了左右两轮分别驱动, 车尾安装牛眼轮转向的方案。即左右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的直流步进电机进行驱动, 车体尾部装两个牛眼轮。这样, 当一个直流步进电机转动另一个不动时就可以实现机器人的旋转, 由此可以轻松的实现机器人的90度和180度的转弯。在安装时我们保证两个驱动电机同轴。当小车前进时, 左右两驱动轮与后万向轮形成了四点结构。这种结构使得小车在前进时比较平稳, 可以避免出现后轮过低而使左右两驱动轮驱动力不够的情况。为了防止小车重心的偏移, 车尾的牛眼轮还起支撑作用。
对于车架材料的选择, 我们经过比较选择了有机玻璃。用有机玻璃做的车架比塑料车架更加牢固, 比铁制小车更轻便, 美观。
3 智能小车控制系统的总体设计
控制器模块采用宏晶公司的STC12C5A32S2单片机作为控制器的方案。该单片机I/O资源丰富, 并具有两路PWM, 可以很容易的控制两个舵机;寻迹线探测与寻木探测模块
集成式GP2A25反射式光电传感器。它具有集成度高、工作性能可靠的优点, 只须要调节探头与被测物之间的距离达到1.5cm就可, 此种探头还能有效地防止普通光源 (如日光灯等) 的干扰;电动机选择采用旧打印机拆机的步进电机控制机器人的运动, 由于其转过的角度可以精确的定位, 可以实现小车前进路程和位置的精确定位。当不给步进电机发送脉冲的时候, 能实现自锁, 从而能较好的实现小车及时停车的目的;电机驱动模块采用专用芯片L298作为电机驱动芯片。L298是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片, 它相应频率高, 一片L298可以控制一个步进电机, 而且还带有控制使能端。用该芯片作为电机驱动, 操作方便, 稳定性好, 性能优良;舵机驱动模块采用三极管驱动电路, 单片机I/O口只需要控制三极管的集极来控制三极管的导通或是截止, 来给驱动舵机;显示模块用LCD1602液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点;电源模块采用3节4.2V可充电式锂电池串联共12.6 V给步进电机供电, 然后将12.6V电压再次降压5v、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。锂电池的电量比较足, 并且可以充电, 重复利用, 体积小巧, 便于安装到机器人;供电模块消耗的功率过大, 采用2576将电压稳至5V。2576的输出电流最大可至3A, 完全满足系统要求。经过反复论证, 最终确定了如下方案:
(1) 车体用有机玻璃车架手工制作。
(2) 采用宏晶STC12C5A32S2单片机作为主控制器。
(3) 用GP2A25型光电对管进行寻迹与寻木块。
(4) L298作为步进电机的驱动芯片。
(5) 用9013三极管作为舵机的模块
(6) 用3节4.2V可充电式锂电池串联共12.6 V给步进电机供电, 将12.6V电压经2576降压、稳压后为单片机系统和其他芯片供电。
4 硬件设计与软件流程
寻迹线探测电路采用型号为GP2A25P2A25反射式光电传感器, 该探头输出端只有三根线 (电源线、地线、信号线) , 只要将信号线接在单片机的I/O口, 然后不停地对该I/O口进行扫描检测, 当其为底电平时则检测到路面, 当为高电平时则检测到运动轨迹线。搬运机器人前进时, 始终保持运动轨迹线在车头两个传感器之间, 当搬运机器人偏离轨迹时, 探测器一旦探测到有轨迹线, 单片机就会按照预先编定的程序发送指令给搬运机器人的控制系统, 控制系统再对搬运机器人路径予以纠正。当搬运机器人回到了轨道上时, 搬运机器人车头两个探测器都只检测到路面, 则搬运机器人继续直线行走, 否则搬运机器人会持续进行方向调整操作, 直到搬运机器人恢复正常。
寻木块探测电路采用型号为GP2A25P2A25反射式光电传感器, 该探头输出端只有三根线 (电源线、地线、信号线) , 只要将信号线接在单片机的I/O口, 然后不停地对该I/O口进行扫描检测, 当其为高电平时则检测到物体, 当为底电平时则检测没有检测到物体, 搬运机器人再前进时探头始终寻找物体, 当搬运机器人寻物探头探测到物体时, 单片机就会按照预先编定的程序发送指令给搬运机器人的机器手夹持物体。
步进电动机驱动电路如图所示该驱动动电路J2接单片机I/O口进行向L298输入脉冲, J3接步进电机的线上L298输出地脉冲来驱动步进电机转动或停止。
5 结束语
本文对智能小车的硬件及软件进行分析设计, 并且通过使用Pro/E三维软件对车体的设计。通过测试, 系统完全达到了设计要求, 不但完成了基本设计要求, 并增加了全路程记时、每次往返时间和全程时间显示和语音提示, 转向时转向灯显示三个创新功能。
参考文献
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安全阀搬运小车设计 篇4
自动搬运小车的历史应从美国超级市场送货中心的遥控小车开始,但自动搬运小车真正崭露头角,是在机械加工厂的FA·FMS生产线上,它解决了该生产线需要频繁搬运大量工装、材料、零部件的问题,大大提高了生产效率。印刷企业也存在类似的问题,而现在的科技与当时相比进步了太多,适应于印刷企业的自动搬运小车也会有所不同,它可以识别运输物件,并以快速度、高精度搬运物件达指定的地点,同时,它还可以智能地识别障碍,完成很多在以前看来不可能的行为。
1 自动搬运小车的结构设计
1.1 供电系统
供电系统可以说是自动搬运小车的心脏,给自动搬运小车能量,让其完成搬运的任务,可以说没有供电系统,别的方面完全发挥不了作用。
供电系统由一台直流电机和一台步进电机构成。直流电机可以装在后轮上方,通过齿轮将驱动力传给轮子,提供动力。步进电机装在车身中部,通过调整输入脉冲信号给予步进电机一定角度的转动,从而控制了前轮的转角。车速以及转角都可由单片机分析确定,接着控制电机完成操作。
1.2 搬运系统
对于自动搬运小车,搬运可以说是它最核心的一个功能,它的作用很简单,就是识别需要搬运的物品,将其放在小车上,在到达目的地后再将其卸下,准确地放下。可是看似简单的操作却不容易实现。搬运系统包含了,识别模块、机械手以及卡扣。
识别模块由反射式红外传感器阵列,通过红外发射管发射红外线照射物体表面,物体表面不同的形状具有不同的反射强度,利用红外接收管可以检测到这些信息,将信息传到单片机中分析,获得待搬运物体的形状。由于印刷企业原料的种类是有限的,可以事先将各种可能的原料形状存入单片机中,这样可以加快识别速度。
机械手采用舵机制作,这样做的优点是自由度高,可以搬运形状复杂的物体,且有较大的搬运力。当然,机械手制作复杂,而且不容易获得较高的稳定性,但是在科技发达的现在,很多问题是可以解决的。机械手的动力由直流电机提供,动作则有单片机命令。当识别出物体的形状之后,结合位置信息,单片机可算出机械手需要的动作代码,将其传输给机械手,即可完成搬运过程。
卡扣是在印刷企业自动搬运小车创新的一个地方,一般情况印刷企业的原料由造纸厂等地方生产出,运送到印刷企业是打包状态,当其由机械手搬运至小车的卡扣上时,可由卡扣与机械手配合,将包装拆除,包装袋先集体压缩堆放在小车侧面,当送达目的地时将其由传送带回收。同时,卡扣还可以加上数纸功能,如配合安装上一台光电式数纸机,在搬运的过程中数出有需要打印的纸张数,便与后续的打包,提高了效率。
1.3 避障系统
自动搬运小车的线路是固定的,具体方案在后文会提出,但是在行进的过程中小车可能会遇到很多障碍,如员工或者是箱子等,当遇到这些障碍应该如何避开呢?
小车前端应配备红外测热仪,当遇到的障碍会散热,且散出的热量与正常生命体散出的热量相同,则采取鸣喇叭、停车的措施,当障碍移除再重新启动行驶;当不是生命体时,可以采取绕行的措施,通过绕开障碍物回归正常路线,继续行驶。
1.4 通信系统
自动搬运小车的行为以及终极命令来自与员工控制的电脑,电脑和自动搬运小车之间存在联系,联系的方式这里选择了Wi Fi无线连接。
电脑通过多个、安放在企业各个角落的无线路由器与自动搬运小车建立连接,这种连接方式的优点有:是无线连接,更加适合随时运动的小车;Wi Fi可覆盖全企业,型号强、范围广;可快速传输数量较大的文件、命令。
2 自动搬运小车的路径设计
路径可以说是自动搬运小车最大的问题,因为在其他的企业中,自动搬运小车在路径选择问题就不好解决,最后的方案也不一样,因此这里通过比较的方法选择最优方案。
2.1 电磁诱导导向
电磁诱导导向这个技术出现的比较早。它的原理是通过在搬运路线地表下埋设能发出电磁波的特殊电线,自动搬运小车上电磁波接收装置可自动接收、识别,并控制自动搬运小车沿电磁波线路方向前进。
该方法在以前应用的比较普遍,因为它的可靠性比较高,且较为简单。当然,这种方法也有缺点,就是电线应埋设在地表以下,如果外部设施发生了变化,则需要重新埋线,耗时耗力,较为困难。
2.2 光学诱导导向
光学诱导导向的第一步需要在线路上贴上具有反射作用的贴片,自动搬运小车向其发出光线,当光线反射到小车上时,小车上的光敏电阻的阻值会发生变化。贴片上的反射强度与周围的不同,光敏电阻的阻值也会不一样,将阻值的变化输出,即可指引小车前行。这种方法的优点是贴片较为简单,但是光敏电阻却受到周围光线的影响,容易出现差错。
2.3 红外线反射光电传感器导向
本方法利用了红外线在不同颜色物体表面具有不同反射性质的特点,进行探测导向。首先在地面铺设白色与黑色线路,白色线路在中间,黑色线路在两边。当红外线射在白色线路时,会发生漫反射;当红外线射在黑色线路时,会被吸收。自动搬运小车上配有多个红外线发射器与接收器,横向分布,始终让中间的接收器接收到较强的红外线,而两边的几乎接收不到红外线,小车就能沿着线路行进。
采用红外线发射,外面可见光的影响较小再通过射级输出器对信号进行隔离,可获得较好的效果。而且红外线光电传感器尺寸小、受温度影响较小。
2.4 仿GPS定位导向
GPS是通过多个卫星,实现全球海、陆、空全方位且三维导航和定位能力的卫星导航定位系统。这里的仿GPS系统和真正的GPS系统相比,既有相似的地方,又有创新的地方,既有不足,又有优势。
仿GPS定位导向与GPS的功能相同,都有导航与定位的能力,但由于适应印刷企业的环境,只需要二维的层次即可。它由多个摄像头以及微波发射、接收器组成。摄像头的作用是实时拍照,多个摄像头多方位的拍照可以合成企业的内部景观,再将其传输到电脑上,合成模型图。微波发射接收器的作用是检测自动搬运小车的位置,再将其坐标映射到模型图上,完成定位。工作时,只需在模型图上画出行进路线,自动搬运小车就能够沿着路线运动。
仿GPS系统的优势在于可以随意变换路线,且路线设计简单,不需要铺设地面线路。在变换线路时,甚至可以用手机进行远程操作,再将命令发到电脑上即可。
通过比较,选择仿GPS定位导向作为路径设计的方案,因为它具有操作简单、精度高、适应性强等优点,符合智能化的主旨。
3 智能化设计
建立了自动搬运小车的模型、实现如此多的功能,需要强大的“中介”,这个“中介”具有分析、处理、命令、传递、检测以及人工互动的作用,在硬件上通过性能强大的计算机、单片机来实现,而在软件上则通过系统软件设计来实现。
在自动搬运小车上设有一台单片机,通过它可与电脑建立联系,同时,单片机还是小车的大脑,它经过分析及接受指令,命令各个部分完成相应的动作,而从指令到实际的运作必定需要设定相应的软件。同时,为实现避障、速度调整、转向以及物件识别等功能,也需要设计完备的软件。这里使用Microsoft公司开发的Visual C++6.0作为系统开发的工具,该编程软件具有面向对象的设计理念,且具有很好的移植性和兼容性。而数据库方面,由于只存储小车信息、路径节点信息,存储量较小,所以选用界面友好、易于操作的Access作为数据管理软件。
在电脑方面,需设计合理的软件。能够有效监控小车,实时显示小车位置,通过与摄像头的配合,可以让工作人员更好的处理紧急情况。同时,当任务下达时,可快速设定小车参数与行进路线。
4 结束语
文章主要从自动搬运小车入手,设计小车在印刷企业的应用,通过分析印刷企业的工作环境设计合理的小车结构,达到效率最大化。之后通过分析智能化时代下的各种导向设计,选择比较确定了最优的导向设计。最后通过软件和硬件入手简要概括了各功能的实现。当然,自动搬运小车只是印刷企业智能化改造的一部分,在时代的大背景下,智能化的设计必定可以创造更大的优势,成为最后的赢家。
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