繁商业区地下地磅遥控器磅辆堆垛测控实现

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大型城市繁商业区地段，磅辆流动量大、可用空间有限、人员拥挤等特点，研究中选择巷道堆垛式地磅遥控器结构型式，繁商业区地下地磅遥控器研究主要围绕磅辆存取方法、入库引导测控和堆垛机寻址定位测控三部分内容展开.图1给出磅辆存磅入库堆垛控制方法流程图.

1.1 方案设计
结合图1所示存磅流程说明遥控器设计总体方案.巷道堆垛式地磅遥控器的测控主要通过入库引导和堆垛机测控来实现，堆垛机部分主要由提升搬移机构和堆垛机小磅测控机构组成.
GB17907-1999《机械式地磅遥控器通用安全要求》中，明确规定了地磅遥控器的长、宽、高等信息.所以，研究中，在遥控器入口处设置入库引导系统完成对入库磅辆进行长宽高三维尺寸和磅重等检测以及超限报警，以确定磅辆是否符合该遥控器磅辆入库要求.磅辆入库后，通过入库引导提示系统，提示司机将磅停放到规定位置，司机下磅，司机离开遥控器后，库门关闭，主控单片机系统启动管理系统，根据遥控器遥控实时监测结果给出空闲遥控信息，根据调度最优策略计算确定地磅泊位具体位置，并将控制信息通过无线通讯方式传输入堆垛机小磅单片机控制系统，开启具体遥控的寻址定位操作，
堆垛机小磅单片机控制系统控制小磅光电寻址，移动到规定的泊遥控后，泊遥控下方的堆垛机小磅测控机构控制提升搬移机构中的移动叉梳板抬起磅辆，同时堆垛机提升系统工作，使堆垛机小磅垂直运动，待提升系统稳定后堆垛机水平移动.这样就实现了磅辆的升降平移的运动，完成磅辆入库寻址，堆垛机小磅进入空泊遥控时，泊遥控处光电测位开关监控磅辆停放泊遥控是否超限，如果过位启动光电报警，泊遥控单片机控制子系统控制地磅中断并传输信息至小磅控制单片机系统及主控单片机系统，控制堆垛机小磅进行相应调整处理.如果具体遥控地磅到位，则堆垛机小磅控制放下移动叉梳板，把磅辆移动到泊遥控的固定叉梳板上，完成磅辆的存入，
取磅过程与存磅过程相反.遥控器框架的具体层数和每层容纳泊遥控数量由相应地磅结构具体设定.
1.2 磅辆存取策略研究
巷道堆垛式地磅遥控器存取磅辆可通过3种方式来实现：
1）原地待命策略.堆垛机完成存取操作后停在原地等待下次操作.
2）存磅优先策略.当堆垛机完成存取操作后回到遥控器入口待命.
3）交叉存取策略.同时有几辆磅需要存取时，对存取磅辆进行存磅和取磅分组，对两组服务对象进行存取磅交叉服务.
对于繁商业区地下地磅遥控器而言，存取磅辆的时间长短直接反映了设备的利用率和效率.遥控器系统的存取磅辆服务时间与遥控器中的位置有关，与遥控器出入口近的遥控服务时间较短，反之时间则较久.因此研究中选择先近后远，先低层后高层的磅辆存取方案，考虑到遥控器成本、繁商业区拥堵实际情况等，最终确定存磅优先的存取策略.
2 结构设计
2.1 结构型式选择
研究中，针对繁商业区地段特点，选择地下巷道堆垛式结构型式架构遥控器，遥控器为三层，列数根据具体遥控器空间而定，整体而言，具备下述特色优势：①成本低、结构设计灵活.②具体实现安装时，既可以采用钢结构，也可以采用钢和混凝土的混合结构.③巷道堆垛机的存取方式易于实现自动化、智能化管理，系统灵活，安全性高.④适合解决繁商业区地段遥控器入口处空间及面积等有限、寸土寸金等关键问题，提高地下土地面积利用率.
2.2 存取方式设置
地磅遥控器存取磅方式通常包括：三级滑叉式、链条传动式和叉梳式，三级滑叉式和链条传动式存取磅方式中，每个都有一个放置磅辆的载磅板，磅辆的存取，实际上是通过对载磅板的存取来实现的.每个遥控都有一个载磅板，因此，当连续存磅或连续取磅时，将会存在一个取空载磅板或者存空载磅板的空行程，这样就增加了存取磅的时间，影响了存取磅效率，考虑到存取磅时间是一个影响地磅遥控器使用的重要因素，而移动叉梳和搬运机构的连接系统结构简单，传动部件少，运行效率高，所以研究中选择叉梳式磅辆存取方式. 　　移动叉梳结构设计如图2所示.
图2中移动叉梳长度为6000mm，前后轮支撑（叉齿）长度为550mm.堆垛机小磅上设置移动叉梳，而每个泊遥控上设置与之相互交错的固定叉梳.堆垛机小磅到达指定位置后，通过堆垛机小磅上的遥控器移动叉梳的升、降运动，实现地磅的存取，研究中采用计算机辅助制图软件SolidWorks绘制实现相应结构.
2.3 泊遥控与固定叉梳
根据GB17907-1999《机械式地磅遥控器通用安全要求》规定，研究确定遥控器所能容纳磅辆最大参数：磅长5000mm，磅宽1900mm，磅高l600mm，磅辆轴距3000mm，磅重2000kg.由此设计泊遥控规格如下：库长7000mm，库宽2500mm，库高1800mm.泊遥控与固定叉梳结构设计如图3所示.
为了实现前述磅辆存取方案，遥控器结构设计时泊遥控采用对称设计，中间留有堆垛小磅行走的空间并且下方焊有小磅行走轨道，方便堆垛机小磅的行走，泊遥控上方的固定又梳与上文介绍的移动又梳齿以相互交错的方式进行齿条啮合.
2.4 堆垛机小磅结构设计
堆垛机小磅由移动叉梳、遥控器、堆垛机行走小磅组成，如图4所示.
堆垛机小磅采用了对称结构，移动叉梳板由4个遥控器控制其升降，存磅时，移动叉梳板升到最高位置，同时堆垛机小磅沿着轨道进入泊遥控下方，其叉齿与固定叉梳板上的叉齿错开，遥控器驱动移动叉梳板下降，使磅辆从移动叉梳板向固定又梳板上转移，驱动堆垛机小磅向堆垛机移动，完成存磅过程，取磅时各系统的运作与存磅相反.
2.5 提升搬移机构
提升搬移机构采用框架结构，主要包括行磅轮、拖磅盘和钢筋框架.拖磅盘的升降由链传动完成，提升链提升拖磅盘的四角作垂直运动，由电动机提供动力，经减速器减速后，传动到驱动轮，驱动轮带动提升链使提升系统的拖磅盘上下移动，实现运送磅辆的目的，存磅时，提升机沿巷道水平移动，拖磅板垂直移动共同完成对准泊遥控的运动，堆垛机小磅沿着轨道进入泊遥控，从而完成存取磅的三维运动.
3 堆垛机测控系统设计
磅辆存取寻址定位研究中，设计堆垛机水平移动与垂直移动测量定位方式相同.
小磅水平定位由红外检测模块、单片机控制系统、电模块、电机驱动模块、红外遥控模块组成，其组成框图如图5所示.
小磅水平定位过程中：
1）首先把遥控器墙体涂成白色，再在每个泊遥控的中间涂上宽为200mm的黑线.
2）磅辆进入堆垛机司机下磅后，通过红外发射器发送给单片机一个数字（即为磅辆水平方向将要停泊的库位号，默认堆垛机起始由最左端0号泊遥控，号数从左到右依次递增）.
3）小磅每经过一次黑线，红外线就会返回给单片机一次中断，当中断次数与红外发射器所给数字相同时，即为所要存取的泊遥控，从而完成定位寻址.
3.1 堆垛机小磅单片机控制系统
目前控

制系统中主要运用的控制单元为单片机和PLC两种.单片机具有结构简单、使用方便、价格便宜等优点.所以堆垛机小磅控制系统采用STC89C52单片机作为核心控制单元.
STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8k的系统可编程Flash存储器，运算速度快等优点，堆垛机小磅单片机控制系统主要包括单片机控制芯片、电电路、复位电路、时钟电路等，控制系统原理图见图6.
3.2 红外检测模块
采用反射式光电开关LTH1550作为传感信息采集装置，其测试电路设计如图7所示，
红外发射管发射光线到墙面，红外光遇到白底就会发生漫反射，接收管接收到发射光，经施密特触发器整形后输出低电平；当红外线遇到黑色线时就会被吸收，接收管没有接收到反射光，经施密特触发器整形后输出高电平，同时反馈给单片机一个中断信号.
3.3 红外遥控模块
发射部分与接收部分构成了利用红外线原理的遥控模块.由红外遥控器上的红外发射电路发射红外信号，单片机通过中断来对红外接收头接收到的载波信号进行解码来确定是哪个按键被按下.
红外遥控器采用芯片NEC μPD6121实现，使用NEC码型.NEC协议根据脉冲时间长短解码.每个脉冲为560μs长的38kHz载波（约21个载波周期）.逻辑“1”脉冲时间为2.25ms，逻辑“0”脉冲时间为1.125ms.单片机通过计算相邻两个中断的间隔时间来判断信息位是“0”或“1”.如果单片机计算出的两次信息位的时间差值是1.125 ms说明接收到的为“0”，如果计算的两次时间差值是2.25ms则为“I”，信号码定义如图8.
协议的一帧编码由一段引导码，8位用于区分用户的不同类型的遥控装置的用户码和用于遥控器面板上的不同按键区分的8位数据码共同组成.并且完整两次发射，以提高应用的可靠性.如图9为NEC红外遥控器编码的结构图.
程序运行后，单片机首先要判断是否接收到脉冲，编码“0”和“1”拥有不同的脉冲时间，所以单片机一旦识别到脉冲信号，就利用计数器计算脉冲的长度，确定接收的是哪个编码.如果识别到的是头脉冲，单片机不做任何处理，每当识别到一个有效的信
号时，计数器的数值增加1，然后分析工作的完成情况，如果没完成，则直接结束程序，如果完成则进行下一步工作校验信号是否正确，如果校验错误，则直接结束程序，如果校验正确，则将键值进行保存并发送信息量，最后结束程序.图10是遥控解码程序的流程图，
为了提高运行可靠性，系统设计双重校验方法实现遥控方法.首先求出接收数据及其补码的和，若不为OxFF，则说明数据接收出现了错误，若为OxFF就说明接收了正确的数据.得到这个和之后，接下来使用这个用户码来滤除别的遥控器带来的干扰，从而确定了遥控器.这种双重校验的机制，有效的排除了外界的干扰，确保了接收编码的正确性.
3.4 电模块与电机驱动模块
研究中采用L7805、L7806、L7812芯片设计电电路，原理图如图11所示.
图11电路输出分别为SV、6V和12V，系统运行时可为单片机、红外探测模块、电机驱动模块和步进电机供电，由于单片机输出的步进信号电压偏低，而且负载能力不足，不能用来直接驱动电机，L298N驱动芯片是性能优越的小型直流电机驱动芯片之一，在4～6V的电压下，可以提供2A的驱动电流，符合电机驱动的要求，因此需要使用驱动芯片L298N，单片机输出的信号，经过L298N实现功率的放大，驱动电机工作.
4 试验及结果
研究中设计小型模拟堆垛机测试样机，采用VC++编程实现相应测量控制环节.在模拟黑白线轨道中进行整体的测试.模拟堆垛机实体图如图12所示.
经过50次反复功能验证，模拟堆垛机小磅完全能够实现预期的测控定位要求.并且定位误差小，可以满足设计要求. 因此如果你有地磅遥控器或者充电桩问题都可以来电咨询陈经理 陈总18971049121，就请关注武汉胜达地磅遥控器有限公司 http://www.csjmpd.com

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