堆垛机认址技术研究
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摘要：堆垛机普遍采用的认址技术有编码器认址、激光测距认址和条码定位认址三种。本文分析了各种认址方式的特点与适用范围。
关键词：认址、堆垛机、编码器、激光测距、条码定位
近年来，由有轨巷道式堆垛机组成的自动化立体仓库的应用越来越普及，对堆垛机的安全性和运行效率也提出了越来越高的要求。作为堆垛机控制技术中的关键技术，堆垛机认址技术也自然成为业内人士关注的焦点。
堆垛机认址可分为绝对认址和相对认址两种形式，绝对认址因其认址准确可靠的优点而成为目前堆垛机普遍采用的认址方法。绝对认址的实现方式有三种：编码器认址、激光测距认址和BPS(条码定位)认址。
编码器认址
堆垛机采用编码器认址时，通过相应的安装方式，将堆垛机距离值通过编码器转化为脉冲数值，该数值通过PLC的高速计数端子进入PLC，从而实现认址。
采用编码器认址往往会制约堆垛机的运行效率。因为编码器认址的最大问题是走行轮在地轨上打滑而导致编码器出现计数错误，严重影响测量精度，从而降低堆垛机的可靠性。将编码器安装在被动轮上，并采用认址片加以校验，会改善这方面的情况，但堆垛机的运行速度不能太高，一般在120m／min以下。另外，编码器定位存在累计误差，因此堆垛机每次回到原点，编码器都需要清零。
编码器认址与PLC控制、矢量变频器、模拟量控制技术结合，可实现堆垛机的线性速度调节，实现平滑调速，其在中、低速堆垛机中的性能不低于激光测距，而且价格低于激光测距，使其在一定范围内仍有应用。
激光测距认址
激光测距认址技术是目前普遍使用的堆垛机认址技术。激光测距器分为激光头和反射板两部分，如图1所示。将激光头装在堆垛机上，反射板安装在地面上，随着堆垛机在巷道内来回运行，激光头与反射板之间的距离随之不断改变，从而实现堆垛机运行过程中的动态测距。通过PLC控制器读取激光测距器的数据，并对数据进行处理，实现堆垛机的定位。
采用激光测距认址，可以极大地提高堆垛机的运行效率。当堆垛机接到任务时，首先通过计算得到当前位置与目标位置之间的距离差，从而得到最佳运行速度曲线和所需脉冲，然后堆垛机就按该速度曲线运行，从而实现堆垛机的连续控制和平滑调速，优化调速曲线，优化启动与制动性能。该技术可在高速堆垛机中应用，提高了堆垛机的运行效率。
但激光测距容易受干扰，使其对安装和使用的要求较高。由于堆垛机是在轨道上运行，轨道的水平度与直线度误差都会带来一定的测量误差，反射板的安装角度也会带来测量误差。另外，堆垛机在运行过程中如果有其他物体挡住了测量光线，会严重影响测量结果，严重的还会造成事故。
激光测距定位提高了堆垛机定位的可靠性，同时提高了堆垛机的运行效率，是目前应用最广泛的技术。但由于光线直线传播的固有特性，它只能在直线轨道中应用。
BPS认址
BPS(Barcode Positiolfing System)条码定位系统是由德国乐易电子公司于2005年推出的定位技术。BPS集曲线长距离定位、条码读取快速精确、运行速度可控等诸多优点于一身，兼备了激光测距与编码器定位的各种优点，价格与激光测距相当，已得到越来越广泛的应用。
BPS系统由条码读取头和条码带组成，如图2所示，通过读取行进路线上的条码来定位。当设备在行进路线上行走时，条码读取头扫描当前的条码信息，通过内置的解码器将之转换成距离信息并传递到PLC中，从而实现对设备的准确定位。
BPS定位最大的优点是高精度、高可靠性。同时，BPS安装、调整简单，对安装精度要求不高。从读取头到条码带之间的空间安装范围为90～170mm。因此有80mm的安装缓冲区域可以忽略堆垛机在轨道上左右晃动的问题。此外，由于BPS读取头可同时扫描4个条码，然后从这4个条码中取一个条码信息来确定当前的位置区域，因此避免了小车由于垂直方向上的振动造成的激光线脱码而带来的误差和测量不稳定的问题，测量时几乎不受干扰。
BPS的另一优势是内置了速度控制功能。BPS在测距过程中将被测范围分成4个独立的区域，每个区域可设置一个参考速度。BPS系统通过移动设备的实际行走速度与参考速度的对比来控制速度，当实际速度超过参考速度时，BPS向PLC发出指令降低小车行走速度，反之则相反，最终进一步提高了系统效率。
BPS可在轨道线路弯曲或一轨多车的情况下对堆垛机进行定位。由于受光线直线传播的影响，在堆垛机曲线行驶或一轨多车的情况下，无法采用激光测距来定位。BPS定位技术彻底解决了这个问题。从BPS的工作原理和安装方式可以看出，无论堆垛机是在弯曲路线上行使，或是一条轨道上行使多台堆垛机，只要在该运行轨道上贴上条码带，条码读取头就能读到相应的条码信息，实现定位。
从以上分析可以看出，编码器认址的可靠性不高，限制了堆垛机的效率，但其价格低，适合中低端堆垛机使用。激光测距和BPS认址的精度、可靠性均比编码器认址高，能大幅提升堆垛机的效率，但是激光测距对安装要求高，同时还不能满足轨道弯曲或一轨多车的情况，两者的价格基本相当，适合高端堆垛机使用。