CN105203058B - 行车系统及其行车位置检测装置以及行车位置检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种行车系统及其行车位置检测装置，还公开了一种行车系统的行车位置检测方法。所述行车系统包括：第一轨道；第一车和第二车，第一车包括车体和第二轨道；第一位置测量器；偏差测量器，偏差测量器测量第一车上的至少两个第一物理点与第一轨道的侧面或与预设线或预设面的距离；第二位置测量器；和数据处理器，数据处理器与第一位置测量器、偏差测量器和第二位置测量器相连以便根据第一车的初始位置、第一位置测量器、偏差测量器和第二位置测量器的测量值以及第二车上的任意点与第二物理点之间的几何关系计算第一车和第二车上的任意点的位置。根据本发明实施例的行车系统可以更好地进行物料吊装以及该第一车和第二车的行走控制。

Description

行车系统及其行车位置检测装置以及行车位置检测方法

技术领域

本发明涉及行车系统，还涉及行车系统的行车位置检测装置，以及行车位置检测方法。

背景技术

现有的行车系统在对物料进行自动起吊和放下作业以及行走运行过程中，需要获知行车系统的大车和小车的位置，以便提供行车参数信息来有效地驱动大车和小车行驶到设定位置，或者提供物料吊装时的精确位置信息。但是，现有的行车系统无法精确地测量大车和小车的位置。

发明内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：现有的对行车系统的检测，只检测大车相对于厂房的位置和小车相对于大车的位置，并未考虑大车与大车轨道会发生角度偏差和平移偏差，因此降低了行车位置的测量精度。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种行车系统，所述行车系统能够更加精确地测量、计算出第一车和第二车的位置。

本发明还提出一种行车系统的行车位置检测装置，所述行车系统的行车位置检测装置能够更加精确地测量、计算出第一车和第二车的位置。

本发明还提出一种行车系统的行车位置检测方法，所述行车系统的行车位置检测方法能够更加精确地测量、计算出第一车和第二车的位置。

根据本发明第一方面实施例的行车系统包括：第一轨道；第一车和第二车，所述第一车包括车体和设在所述车体上的第二轨道，所述第一车可移动地设在所述第一轨道上，所述第二车可移动地设在所述第二轨道上；用于测量所述第一车在所述第一轨道上的移动距离的第一位置测量器；偏差测量器，所述偏差测量器用于测量所述第一车上的至少两个第一物理点与所述第一轨道的侧面的距离，或者所述偏差测量器用于测量所述第一车上的至少两个第一物理点与预设线或预设面的距离，所述预设线和所述预设面平行于所述第一轨道的侧面且与所述第一轨道的侧面间隔预设距离，其中当所述第一物理点为两个时，两个所述第一物理点的连线不与所述第一轨道垂直，当所述第一物理点为至少三个时，至少三个所述第一物理点不在同一条直线上或者至少三个所述第一物理点在不与所述第一轨道垂直的同一直线上；用于测量所述第二车上的第二物理点相对所述第一车的位置的第二位置测量器；和数据处理器，所述数据处理器与所述第一位置测量器、所述偏差测量器和所述第二位置测量器相连以便根据所述第一车的初始位置、所述第一位置测量器的测量值、所述偏差测量器的测量值、所述第二位置测量器的测量值以及所述第二车上的任意点与所述第二物理点之间的几何关系计算所述第一车上的任意点的位置以及所述第二车上的任意点的位置。

根据本发明实施例的行车系统可以更加精确地测量、计算出该第一车上的任意点的位置和第二车上的任意点的位置，从而可以更好地进行物料吊装以及该第一车和第二车的行走控制。

另外，根据本发明上述实施例的行车系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述第一位置测量器为激光测距仪、雷达测距仪、无线电测距仪和超声波测距仪中的一种，所述第一位置测量器设在所述第一车上或者适于设在厂房上；所述第二位置测量器为激光测距仪、雷达测距仪、无线电测距仪和超声波测距仪中的一种，所述第二位置测量器设在所述第一车或所述第二车上。

根据本发明的一个实施例，所述第一位置测量器包括第一光电编码带和第一读码头，所述第一光电编码带平行于所述第一轨道，所述第一读码头设在所述第一车上，或者所述第一位置测量器为旋转编码器且所述第一位置测量器设在所述第一车的转轴上；所述第二位置测量器包括第二光电编码带和第二读码头，所述第二光电编码带平行于所述第二轨道，所述第二读码头设在所述第二车的所述第二物理点上，或者所述第二位置测量器为旋转编码器且所述第二位置测量器设在所述第二车的转轴上。

根据本发明的一个实施例，所述偏差测量器为激光测距仪、雷达测距仪、无线电测距仪和超声波测距仪中的一种，其中所述偏差测量器为至少两个，至少两个所述偏差测量器一一对应地测量所述第一车上的至少两个所述第一物理点与所述第一轨道的侧面的距离。

根据本发明的一个实施例，所述偏差测量器为直线位移测量装置或角度位移测量装置，其中所述偏差测量器为至少两个，至少两个所述偏差测量器一一对应地测量所述第一车上的至少两个所述第一物理点与所述第一轨道的侧面的距离。

根据本发明的一个实施例，所述第一物理点为两个，两个所述第一物理点的连线平行于所述第一轨道。

根据本发明第二方面实施例的行车系统的行车位置检测装置包括：用于测量第一车在第一轨道上的移动距离的第一位置测量器；偏差测量器，所述偏差测量器用于测量所述第一车上的至少两个第一物理点与所述第一轨道的侧面的距离，或者所述偏差测量器用于测量所述第一车上的至少两个第一物理点与预设线或预设面的距离，所述预设线和所述预设面平行于所述第一轨道的侧面且与所述第一轨道的侧面间隔预设距离，其中当所述第一物理点为两个时，两个所述第一物理点的连线不与所述第一轨道垂直，当所述第一物理点为至少三个时，至少三个所述第一物理点不在同一条直线上或者至少三个所述第一物理点在不与所述第一轨道垂直的同一直线上；用于测量第二车上的第二物理点相对所述第一车的位置的第二位置测量器；和数据处理器，所述数据处理器与所述第一位置测量器、所述偏差测量器和所述第二位置测量器相连以便根据所述第一车的初始位置、所述第一位置测量器的测量值、所述偏差测量器的测量值、所述第二位置测量器的测量值以及所述第二车上的任意点与所述第二物理点之间的几何关系计算所述第一车上的任意点的位置以及所述第二车上的任意点的位置。

根据本发明第三方面实施例的行车系统的行车位置检测方法，所述行车系统包括设在第一轨道、设在所述第一轨道上且具有第二轨道的第一车以及设在所述第二轨道上的第二车，所述行车位置检测方法包括以下步骤：A)测量所述第一车在所述第一轨道上的移动距离；B)测量所述第一车上的至少两个第一物理点与所述第一轨道的侧面的距离，或者测量所述第一车上的至少两个第一物理点与预设线或预设面的距离，所述预设线和所述预设面平行于所述第一轨道的侧面且与所述第一轨道的侧面间隔预设距离，其中当所述第一物理点为两个时，两个所述第一物理点的连线不与所述第一轨道垂直，当所述第一物理点为至少三个时，至少三个所述第一物理点不在同一条直线上或者至少三个所述第一物理点在不与所述第一轨道垂直的同一直线上；C)测量所述第二车上的第二物理点相对所述第一车的位置；D)根据所述第一车的初始位置、所述第一位置测量器的测量值计算出所述第一车的任意点的理想位置，根据所述偏差测量器的测量值计算出所述第一车相对所述第一轨道的偏转角度以及所述第一车相对所述第一轨道的侧面的平移偏差量，利用所述偏转角度和所述平移偏差量修正所述第一车上的任意点的理想位置以便得到所述第一车上的任意点的实际位置；E)根据所述第二位置测量器的测量值以及所述第二车上的任意点与所述第二物理点之间的几何关系计算出所述第二车上的任意点的位置。

根据本发明的一个实施例，所述第一物理点为两个，两个所述第一物理点的连线平行于所述第一轨道。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤A)中，测量所述第一车上的第三物理点相对所述第一轨道的位置，在所述步骤B)中，测量所述第二车上的第二物理点相对所述第二轨道的位置。

附图说明

图1是根据本发明实施例的行车系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的行车系统的第一车在发生偏差情况下的位置变化示意图；

图3是根据本发明实施例的行车系统的行车位置检测方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的行车系统10。如图1和图2所示，根据本发明实施例的行车系统10包括第一轨道101、第一车、第二车103和行车位置检测装置。该行车位置检测装置包括用于测量该第一车在第一轨道101上的移动距离的第一位置测量器104、偏差测量器106、用于测量第二车103上的第二物理点相对该第一车的位置的第二位置测量器105和数据处理器数据处理器(图中未示出)。

该第一车包括车体1021和设在车体1021上的第二轨道1022，该第一车可移动地设在第一轨道101上，第二车103可移动地设在第二轨道1022上。也就是说，该第一车可以沿第一轨道101的长度方向移动，第二车103可以沿第二轨道1022的长度方向移动。

偏差测量器106用于测量该第一车上的至少两个第一物理点与第一轨道101的侧面的距离，或者偏差测量器106用于测量该第一车上的至少两个第一物理点与预设线或预设面的距离，该预设线和该预设面平行于第一轨道101的侧面且与第一轨道101的侧面间隔预设距离。其中，当该第一物理点为两个时，两个该第一物理点的连线不与第一轨道101垂直，当该第一物理点为至少三个时，至少三个该第一物理点不在同一条直线上或者至少三个该第一物理点在不与第一轨道101垂直的同一直线上。其中，第一轨道101的侧面是第一轨道101的与该第一车的车轴1023垂直的表面。

换言之，当该第一物理点为两个时，两个该第一物理点的连线与第一轨道101的夹角大于等于0度且小于90度，当该第一物理点为至少三个时，至少三个该第一物理点不在同一条直线上或者至少三个该第一物理点在同一直线上且该同一直线与第一轨道101的夹角大于等于0度且小于90度。

该数据处理器与第一位置测量器104、偏差测量器106和第二位置测量器105相连以便根据该第一车的初始位置、第一位置测量器104的测量值、偏差测量器106的测量值、第二位置测量器105的测量值以及第二车103上的任意点与该第二物理点之间的几何关系计算该第一车上的任意点的位置以及第二车103上的任意点的位置。

下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的行车系统10的行车位置检测方法。根据本发明实施例的行车系统10的行车位置检测方法包括以下步骤：

A)测量该第一车在第一轨道101上的移动距离。

B)测量该第一车上的至少两个第一物理点与第一轨道101的侧面的距离，或者测量该第一车上的至少两个第一物理点与该预设线或该预设面的距离，该预设线和该预设面平行于第一轨道101的侧面且与第一轨道101的侧面间隔预设距离，其中当该第一物理点为两个时，两个该第一物理点的连线不与第一轨道101垂直，当该第一物理点为至少三个时，至少三个该第一物理点不在同一条直线上或者至少三个该第一物理点在不与第一轨道101垂直的同一直线上。

C)测量第二车103上的第二物理点相对第一车的位置；

D)根据该第一车的初始位置、第一位置测量器104的测量值计算出第一车的任意点的理想位置，根据偏差测量器106的测量值计算出第一车相对第一轨道101的偏转角度以及第一车相对第一轨道101的侧面的平移偏差量，利用偏转角度和平移偏差量修正第一车上的任意点的理想位置以便得到第一车上的任意点的实际位置；

E)根据第二位置测量器105的测量值以及第二车103上的任意点与第二物理点之间的几何关系计算出第二车103上的任意点的位置。

下面参考图2，以该第一物理点为两个且两个该第一物理点的连线平行于第一轨道101为例进行说明，偏差测量器106用于测量该第一车上的两个第一物理点与第一轨道101的侧面的距离。图2中的实线示出的是在理想状态下的该第一车的车体1021，图2中的虚线示出的是实际中的该第一车的车体1021，即在偏差状态下的该第一车的车体1021。其中，该理想状态是指假设该第一车不发生偏转和平移，该偏差状态是指该第一车发生偏转和平移。

由于第一位置测量器104用于测量该第一车在第一轨道101上的移动距离，因此可以根据该第一车的初始位置和第一位置测量器104的测量值，得到在理想状态下该第一车的任意点的位置(即移动后的位置)。

该第一车移动后会发生偏转和平移。其中，在理想状态下这两个第一物理点与第一轨道101的侧面的距离均为a2。在偏差状态下，一个第一物理点与第一轨道101的侧面的距离为a1，另一个第一物理点与第一轨道101的侧面的距离为a3。该第一车的偏转角度为arcsin[(a1-a3)/c]，该第一车的平移偏差为[(a1+a3)/2]-a2。其中，c为这两个物理点之间的距离。

可以利用该偏转角度和该平移偏差对该第一车上的任意点在理想状态下的位置进行修正，以便得到该第一车上的任意点的实际位置。当偏差测量器106测量的是该第一车上的两个第一物理点与该预设线或该预设面的距离时，可以先换算出该第一车上的两个第一物理点与第一轨道101的侧面的距离(加上或减去该预设距离)，再计算该偏转角度和该平移偏差。

由于第二位置测量器105可以得到第二车103上的该第二物理点相对该第一车的位置，因此可以在该第一车上的任意点的实际位置的基础上，通过第二车103上的该第二物理点相对该第一车的位置得到第二车103上的该第二物理点的实际位置，进而通过第二车103上的任意点与该第二物理点之间的几何关系，得到第二车103上的任意点的实际位置。

具体而言，可以在该第一车上选取第一预设点，并利用第二位置测量器105测量出第二车103上的该第二物理点相对该第一车上的该第一预设点的位置，从而可以通过该第一车上的该第一预设点的实际位置和第二车103上的该第二物理点相对该第一车上的该第一预设点的位置，得到第二车103上的该第二物理点的实际位置，进而可以得到第二车103上的任意点的实际位置。

该第一物理点为至少三个时，测量和计算原理与该第一物理点为两个时相同，在此不再详细地描述。

现有的行车位置检测装置只是测量第一车在第一轨道上的移动距离(即第一车相对厂房20的位置)和第二车相对第一车的位置，而没有考虑第一车与第一轨道会发生角度偏差和平移偏差，因此无法精确地测量第一车和第二车的行车位置。

在根据本发明实施例的行车系统10、行车位置检测装置和行车位置检测方法中，由于在计算该第一车上的任意点的位置时考虑到了该第一车的偏转角度和平移偏差，因此可以更加精确地测量、计算出该第一车上的任意点的位置，进而可以更加精确地测量、计算出第二车103上的任意点的位置。

根据本发明实施例的行车系统10、行车位置检测装置和行车位置检测方法通过测量该第一车上的至少两个第一物理点与第一轨道101的侧面的距离，从而可以对该第一车与第一轨道101发生的角度偏差(即偏转角度)和平移偏差进行修正，由此可以更加精确地测量、计算出该第一车上的任意点的位置和第二车103上的任意点的位置，从而可以更好地进行物料吊装以及该第一车和第二车103的行走控制。

也就是说，根据本发明实施例的行车系统10、行车位置检测装置和行车位置检测方法根据该第一车相对于第一轨道101或者其他固定物体(该预设线、该预设面位于该其他固定物体上)的偏转角度和偏移量，来修正第二车103的位置测量值。

如图1和图2所示，在本发明的一些实施例中，行车系统10包括第一轨道101、第一车(大车)、第二车103(小车)和行车位置检测装置。该行车位置检测装置包括第一位置测量器104、第二位置测量器105、偏差测量器106和数据处理器。

第一位置测量器104用于测量该第一车在第一轨道101上的移动距离，第二位置测量器105用于测量第二车103上的第二物理点相对该第一车的位置。偏差测量器106用于测量该第一车上的至少两个第一物理点与第一轨道101的侧面的距离，或者偏差测量器106用于测量该第一车上的至少两个第一物理点与预设线或预设面的距离。

其中，行车系统10可以设在厂房20内。具体而言，可以在该厂房20内建立二维坐标系，该第一车上的任意点的位置和第二车103上的任意点的位置可以利用二维坐标来表示。

第一位置测量器104用于测量该第一车与厂房20在第一轨道101的长度方向上的相对位置。第二位置测量器105用于测量第二车103与该第一车(例如该第一车的固定框架)在第二轨道1022的长度方向上的相对位置。

有利地，在根据本发明实施例的行车系统10的行车位置检测方法中，在步骤A)中，测量第一车上的第三物理点相对第一轨道101的位置，在步骤B)中，测量第二车103上的第二物理点相对第二轨道1022的位置，即第二位置测量器105用于测量第二车103上的第二物理点相对于第二轨道1022在第二轨道1022的长度方向上的相对位置。

在本发明的一个实施例中，第一位置测量器104为激光测距仪、雷达测距仪、无线电测距仪和超声波测距仪中的一种，第一位置测量器104设在该第一车上或者适于设在厂房20上。具体地，第一位置测量器104可以设在该第一车上的第三物理点上。第二位置测量器105为激光测距仪、雷达测距仪、无线电测距仪和超声波测距仪中的一种，第二位置测量器105设在该第一车或第二车103上。

在本发明的另一个实施例中，第一位置测量器104包括第一光电编码带和第一读码头，该第一光电编码带平行于第一轨道101，该第一读码头设在该第一车上。具体地，该第一读码头设在该第一车上的第三物理点上。第二位置测量器105包括第二光电编码带和第二读码头，该第二光电编码带平行于第二轨道1022，该第二读码头设在第二车103上的第二物理点上。

在本发明的再一个实施例中，第一位置测量器104为旋转编码器，第一位置测量器104设在该第一车的转轴上。第二位置测量器105为旋转编码器，第二位置测量器105设在第二车103的转轴上。其中，该第一车的转轴的转速与该第一车在第一轨道101上的行走速度存在比例关系，第二车103的转轴的转速与第二车103在第二轨道1022上的行走速度存在比例关系。

偏差测量器106为激光测距仪、雷达测距仪、无线电测距仪和超声波测距仪中的一种。此外，偏差测量器106还可以是直线位移测量装置或角度位移测量装置。

其中，偏差测量器106为至少两个，至少两个偏差测量器106一一对应地测量该第一车上的至少两个第一物理点与第一轨道101的侧面的距离。换言之，偏差测量器106的数量可以等于该第一车上的该第一物理点的数量，且一个偏差测量器106测量该第一车上的一个该第一物理点与第一轨道101的侧面的距离。

具体而言，至少两个偏差测量器106一一对应地设在该第一车上的至少两个第一物理点上。也就是说，一个偏差测量器106设在一个该第一物理点上。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种行车系统的行车位置检测方法，其特征在于，所述行车系统包括第一轨道、设在所述第一轨道上且具有第二轨道的第一车、设在所述第二轨道上的第二车以及第一位置测量器、偏差测量器和第二位置测量器，所述行车位置检测方法包括以下步骤：

A)采用所述第一位置测量器测量所述第一车在所述第一轨道上的移动距离；

B)采用所述偏差测量器测量所述第一车上的至少两个第一物理点与所述第一轨道的侧面的距离，或者测量所述第一车上的至少两个第一物理点与预设线或预设面的距离，所述预设线和所述预设面平行于所述第一轨道的侧面且与所述第一轨道的侧面间隔预设距离，其中当所述第一物理点为两个时，两个所述第一物理点的连线不与所述第一轨道垂直，当所述第一物理点为至少三个时，至少三个所述第一物理点不在同一条直线上或者至少三个所述第一物理点在不与所述第一轨道垂直的同一直线上；

C)采用所述第二位置测量器测量所述第二车上的第二物理点相对所述第一车的位置；

D)根据所述第一车的初始位置、所述第一位置测量器的测量值计算出所述第一车的任意点的理想位置，根据所述偏差测量器的测量值计算出所述第一车相对所述第一轨道的偏转角度以及所述第一车相对所述第一轨道的侧面的平移偏差量，利用所述偏转角度和所述平移偏差量修正所述第一车上的任意点的理想位置以便得到所述第一车上的任意点的实际位置；

E)根据所述第二位置测量器的测量值以及所述第二车上的任意点与所述第二物理点之间的几何关系计算出所述第二车上的任意点的位置。

2.根据权利要求1所述的行车系统的行车位置检测方法，其特征在于，所述第一物理点为两个，两个所述第一物理点的连线平行于所述第一轨道。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的行车系统的行车位置检测方法，其特征在于，在所述步骤A)中，测量所述第一车上的第三物理点相对所述第一轨道的位置，在所述步骤C)中，测量所述第二车上的第二物理点相对所述第二轨道的位置。