1云链卡尺定位系统技术资料网.docx

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1云链卡尺定位系统技术资料网

工业有轨机车精确定位设备

1技术背景3

1.1应用背景3

1.2常见定位技术及优缺点3

1.2.1接近开关3

1.2.2旋转编码器3

1.2.3激光定位4

1.2.4GPS定位4

1.2.5格雷母线编码电缆刻度标尺6

2云链卡尺8

2.1设备简介8

2.2系统原理错误!

.未..定义书签。

2.3结构组成9

2.3.1卡尺检测仪9

2.4系统特点1..0

2.5技术参数1..0

3系统集成方案案例1..1

4应用领域1..2

1技术背景

1.1应用背景

工业有轨机车主要用于大型钢厂、有色冶金、散装物料、港口码头、垃圾焚烧厂、钢材仓储物流仓库等领域，基于国内外的趋势，为了提高企业生产效率，提升企业信息化管理水平，实现自动化生产作业，目前基本上都采用远程控制有人或无人控制，那么就需要对有轨机车精确定位。

1.2常见定位技术及优缺点

目前现有的有轨机车位置检测方式主要有

1.2.1接近开关

这类技术的优点是成本低，缺点是在使用过程中容易点蚀，容易磨损，使用寿命短。

可靠性差，易失灵，受温度、电压波动、外界物体靠近等影响而产生误动作导致控制系统紊乱。

移动机车在走行过程中的震动、抖动和外界环境的影响都会导致其失灵或误动作。

而且这类开关在使用中的维护量大，给生产带来极大不便，目前正在被淘汰。

1.2.2旋转编码器

由于编码器测量位移固有的特点，总避免不了由于移动车辆自身

频繁启停所导致的滑动累积误差和机车行走过程中车轮的打滑位移误差，实践应用表明这种误差程度已严重威胁到了其所提供的位置信息的合理性，无法利用其对移动机车进行相关控制。

在实用中采用较多的是每隔一定的距离加以校正，有些甚至每隔几米就使用一个校正板，由于校正开关的不可靠经常导致校正错误，本质上又变成了增量式位置检测，效果仍旧不尽人意。

编码器主要优点是成本低，缺点是车轮打滑，定位不准，易损坏，不耐高温，维护工作量大。

1.2.3激光定位

激光定位就是发射一个激光信号，根据收到从物体反射回来的信号的时间差来计算这段距离，然后根据发射激光的角度来确定物体和发射器的角度，从而得出物体与发射器的相对位置。

这种测距方式对环境依赖程度高，尤其是灰尘、高雾等环境就不能准确测量距离，而且对反光的角度等都要求较高，而且随着测距原来越远，精度会降低，同时设备成本升高。

目前在很多大型钢厂及工况环境比较恶劣的地方基本上不采用此检测方式。

1.2.4GPS定位

基于全球定位的GPS定位系统

GPS定位系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机

之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置

测算原理图

这种测距方式对环境依赖程度高，尤其是灰尘、高雾等环境就不能准确测量距离，而且对反光的角度等都要求较高。

目前在很多大型钢厂及工况环境比较恶劣的地方基本上不采用此检测方式。

基于特定范围内的（如室内、厂房内）GPS无线定位系统为了有效的解决GPS不能对厂房内的移动设备进行位置跟踪的问题，目前，有些厂家开发了局部范围内的基于GPS原理的无线定位系统。

其主要工作原理是：

在厂区布局一到两个基准卫星基站，同时，在移动设备上装载一部移动基站，基准基站和移动基站通过特定频段的脉冲相互发送，通过时间差来计算移动基站的位置路径。

如图

其优点建立了局部的检测基站，能够一定程度上解决了GPS的

信号屏蔽问题。

但其自身任然存在不少缺陷，比如：

由于传送距离有限（2.5km），其基站之间的传送时间短（t1），而设备接收到信号后，检测芯片需要运算解析时间（t2），只有当t2时间无限小于t1时，该检测精度才高，并无限接近于实际值。

然而由于目前芯片处理速度的原因，t2和t1的差值不可能无线趋近于0。

短距离的这种检测方式，决定了其精度不高，同时其技术和算法还不够成熟。

在工业环境中，将基站安装在抖动频率较大的移动机车上，更加增加了设备检测的不稳定性。

同时，传送过程中如仍有屏蔽物或障碍物的情况下，其检测值仍会不准确，且由于其传送距离长（2.5km），很容易受到同频段的脉冲干扰，也会影响其检测精度；

1.2.5格雷母线编码电缆刻度标尺

格雷母线刻度标尺编码电缆其实就是采用同一种技术原理的产品，其采用电磁感应原理和格雷编码原理来进行位置检测，是一种连续的非接触式绝对位置检测方式。

格雷母线沿移动设备轨道方向安装,地址编码发射器和天线箱安装在移动输送设备上，地址编码发射器给天线箱发射信号，天线箱此时会形成一个交变磁场，格雷母线在天线箱位置会接受到磁感应信号，格雷母线将此信号传送给地址编码接收器，其就可以将移动输送设备的位置信息解析出来。

图表1格雷母线位置检测

定位精度约5毫米，主要应用在环境比较恶劣的地方，但其安装复杂，整体造价昂贵，备件更换难度高且贵，维护成本高。

同时，设备属于非标定制，所有产品都是人工小批量编制，产品质量和稳定性存在着很多人为因素和差异。

2云链卡尺

2.1设备简介

云链卡尺是我公司自主研发的有轨机车位置检测设备，主要包含云链卡尺检测仪和云链两部分，其汲取融合了编码器、码盘、条码及编码电缆（格雷母线刻度标尺）等定位技术的优点，而形成的一种稳定可靠，高性价比的一种新型定位技术。

云链沿轨道铺设固定，云链卡尺检测仪安装在有轨机车上（如：

行车、卸料车、堆取料机），云链穿过卡尺检测仪，当有轨机车移动时，卡尺检测仪自动检测有轨机车在云链上的位置，从而实现有轨机车的定位。

这种检测方式是由【云链】带动【卡尺检测仪】内部的测距转动装置，来实现有轨机车的位置检测。

该种检测方式不受轮对空转、打滑的影响，同时，也不受粉尘、烟雾、水、腐蚀性环境等条件的影响。

该设备检测精度高（可达0.1mm），设备成本及安装维护成本低，实用性较高。

2.2结构组成

2.2.1卡尺检测仪

卡尺检测仪主要用于地址解析，解析移动机车在轨道上的位置，

模拟量（电压或电

支持多协议输出如：

流）等；

2.2.2云链

云链为特质的链条，可以依据不同的应用现场采用不同规格和材

质的链条（普钢、不锈钢、聚四氟乙烯等材质）。

2.3系统特点

绝对值位置检测，无需零点校验，数据掉电保持，机械式检测，重复检测精度高；检测数据抗干扰能力强；连续检测，检测长度可以依据需求定制；磁式无接触同轴位移数据检测；安装简单、更换方便、免维护；高稳定性、高可靠性、支持多种通信协议输出；可在高温、高粉尘、高腐蚀、高辐射环境中稳定运行；国标设备、设备部分可以自购、自己控制成本；

2.4技术参数

地址检测精度：

0.1mm；设备工作温度：

-30℃~+80℃；设备检测移动速度：

<50m/s;

设备工作能耗：

<5W;

设备防护等级：

IP67;

3系统集成方案案例

【云链】沿轨道铺设固定，【卡尺检测仪】安装在有轨机车上，云链穿过卡尺检测仪，当有轨机车移动时，卡尺检测仪自动检测有轨机车在云链上的位置，从而实现有轨机车的定位。

图表2云链卡尺安装图

当位置数据检测出来后，通过通信协议传送给PLC或PC机，协议包含（RS232、RS485、以太网等），也可通过WIFI、4G联入远端。

图表3系统结构图

4应用领域

钢厂、有色冶金（行车、卸料小车、堆取料机等有轨机车）仓储物流（行车吊车、单梁吊灯等）港口码头（龙门吊）铁路焊轨厂（龙门吊、单梁吊等）垃圾厂（垃圾抓斗吊）