[发明专利]基于编码器和齿条的轨道车定位系统及方法

摘要

基于编码器和齿条的轨道车定位系统及方法涉及一种基于编码器和齿条的轨道车定位系统及方法，具体说是一种编码器和齿条定位系统，控制不可调速电机以达到高精度定位的方法。本发明提供一种定位准确、定位控制时间短的基于编码器和齿条的轨道车定位系统及方法。本发明基于编码器和齿条的轨道车定位系统包括轨道，轨道上设置有轨道车，其结构要点轨道上沿轨道长度方向设置有多个齿条，各齿条的齿数均不相同，一个齿条对应一个作业目标位置设置，轨道车上设置有与所述齿条啮合的齿轮，齿轮中心轴与设置在轨道车上的编码器转动信号输入端相连，编码器的信号输出端口与PLC信号输入端口相连。

主权项

基于编码器和齿条的轨道车定位系统，包括轨道，轨道上设置有轨道车，轨道上沿轨道长度方向设置有多个齿条，各齿条的齿数均不相同，一个齿条对应一个作业目标位置设置，轨道车上设置有与所述齿条啮合的齿轮，齿轮中心轴与设置在轨道车上的编码器转动信号输入端相连，编码器的信号输出端口与PLC信号输入端口相连；所述PLC设置在轨道车上；所述不同齿数的齿条设置在轨道的侧方，齿轮设置在轨道车的侧方；所述齿轮通过联轴器与编码器转动信号输入端连接；所述齿轮采用圆柱齿轮；还包括操作按钮、左右极限传感器、轨道车左行走接触器、轨道车右行走接触器和显示屏，所述PLC信号输入端口分别与操作按钮信号输出端口、左右极限传感器信号输出端口相连，PLC信号输出端口分别与轨道车左行走接触器控制信号输入端口、轨道车右行走接触器输入端口、显示屏显示信号输入端口相连；所述左右极限传感器分别设置在轨道的两端；所述编码器选用SPC编码器，PLC采用西门子S7‑200，显示屏采用Smart700IE显示屏；PLC的I0.0端口与编码器信号输出端口相连，PLC的I0.1端口通过轨道车左行走接触器受控开关与直流‑24V电源相连，PLC的I0.2端口通过轨道车右行走接触器受控开关与直流‑24V电源相连，PLC的I0.3端口通过轨道车行走电机热继电器受控开关与直流‑24V电源相连，PLC的M端口与直流+24V电源相连，PLC的Q0.0端口通过轨道车左行走接触器控制端与市电零线相连，PLC的Q0.1端口通过轨道车右行走接触器控制端与市电零线相连，PLC的L端口与与市电火线相连，PLC的PORT0端口与显示屏显示信号输入端口相连；其特征在于基于编码器和齿条的轨道车定位系统的定位方法：1)位置检测轨道车位置＝格位置+微位置格位置：由PLC检测不同作业目标位置的齿数不同的齿条所产生的不同脉冲数；一个工程中有i个作业目标位置，在铺设齿条时，i根不同齿数的齿条确定作业目标位置，每个齿条的齿数预先测试存储在PLC的程序中的，轨道车通过一个完整的齿条，PLC控制器通过编码器在这个齿条上获得的脉冲数比对存储的齿条数，确定其当前的格位置；右行为正，当前的格位置＝i±1，右行加，左行减；微位置：轨道车行驶到作业目标位置附近时，齿轮接触到齿条,PLC检测编码器的输出脉冲，实时微位置＝p×X；其中，X实时的脉冲数，p脉冲当量，由齿条、齿轮和编码器确定单位脉冲对应的位移；p(mm/脉冲)代表每个脉冲的距离，M代表齿轮模数，Z代表齿轮齿数，k(脉冲/转)代表编码器的分辨率，则齿轮分度圆的直径d＝M×Z；齿轮分度圆的周长C＝π×d＝π×M×Z；p＝齿轮分度圆的周长/编码器的分辨率＝π×M×Z/k；轨道车在两个齿条间行走，PLC通过行走时间和平均速度获得位置，其中，轨道车行走的平均速度，t轨道车行走的时间；轨道车右行，PLC控制器获得的脉冲数与车行走的轨道位置关系轨道车在有齿条的位置＝p X；轨道车在无齿条的位置＝v(t)×t；轨道车的i是有齿条的位置，j是无齿条的位置；由于微位置是通过齿条确定，与无齿条的位置无关，所以可以由代替；2)定位轨道车的定位是在微位置区间，位置检测之后，采用闭环反馈回路方式进行定位；在PLC控制器中使作业目标位置相对脉冲yi与实际停车相对脉冲位置xi相比较，如果xi>yi，则轨道车需要继续自动向逆方向行走，若xi<yi则轨道车需要向正方向行走，当|xi‑yi|<Δ其中，Δ为定位误差，最终达到微位置的确定。