一种基于多工位联动控制的子母穿梭车智能转运系统的制作方法

本发明涉及工业控制，具体而言，是一种基于多工位联动控制的子母穿梭车智能转运系统。

背景技术：

1、随着工业自动化仓储技术的发展，子母穿梭车系统被广泛应用于高密度货架的流转环节。在现有的仓储控制系统中，通常包含在主通道运行的母车、在纵向巷道内运行的子车以及负责垂直输送的提升机。常规的作业模式是由中央控制系统将出库或入库指令分解后分别下发至各个独立的硬件终端，子车进入货架深处提取货物并退回至通道口，母车负责承载子车在主通道上行驶至交接区域，随后由提升机完成跨楼层的垂直接驳。在这一过程中，各物流节点上的设备基于各自接收到的局部指令，按顺序执行相应的机械运行、定位与交接动作，以完成整体的物料搬运作业。

2、然而，在多设备跨区域协同的应用场景中，现有系统多采用离散的顺序状态触发机制，即前置设备到达指定位置并反馈到位信号后，再触发后置设备的运行指令。这种控制方式虽然能够顺利完成基础的物料交接，但由于母车、子车与提升机的物理分布空间与运行速度各不相同，各设备到达空间交接点的实际耗时存在天然差异。这种缺乏全局时间统筹的响应逻辑，容易导致先到达交接区域的设备原地停滞，造成各转运节点之间产生额外的机械等待与驻留时间，在面临高并发量作业任务时，对整个仓储转运系统的流转效率产生了一定限制。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种基于多工位联动控制的子母穿梭车智能转运系统，解决现有仓储系统因缺乏全局时间统筹而导致设备原地停滞和机械等待时间过长的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、本发明提供了一种基于多工位联动控制的子母穿梭车智能转运系统，其包括以下步骤，

5、s1：联动时间轴生成：获取目标货物的绝对坐标以及母车、子车与提升机的起始位置，根据所述绝对坐标与各所述起始位置生成联动时间轴，并向所述提升机、所述母车和所述子车同步下发启动信号；

6、s2：动态速度同步：比对所述提升机、所述母车和所述子车的实时位置数据与所述联动时间轴，根据所述实时位置数据与所述联动时间轴的比对结果调节所述母车的行驶速度，将所述母车抵达对接楼层的时间节点对齐所述提升机内部的载货平台抵达所述对接楼层的时间节点；

7、s3：子母车对接锁定：控制所述子车托起所述目标货物并退回，待所述子车驶入所述母车的承载面并触碰所述母车上的机械限位开关后，控制所述母车闭合导向锁止轨将所述子车锁定于所述母车；

8、s4：提升机平层对接：控制装载有所述子车的所述母车驶入所述载货平台，触发所述载货平台上的微动开关后收拢所述载货平台两侧的机械夹块以锁死所述母车，并控制所述提升机向底层输送线下降；

9、s5：地面接驳卸货：所述提升机停稳后张开所述机械夹块以释放所述母车，控制所述子车驶离所述母车并将所述目标货物放置于所述底层输送线。

10、作为本发明所述一种基于多工位联动控制的子母穿梭车智能转运系统的一种优选方案，其中：所述生成联动时间轴，并向所述提升机、所述母车和所述子车同步下发启动信号具体包括：解析中央控制服务器下发的出库指令，提取所述目标货物的存放货架区域编号、楼层高度标识、巷道深度坐标分量、理论重量、包装公差数值以及地面接驳的卸货点坐标，将所述存放货架区域编号、所述楼层高度标识与所述巷道深度坐标分量映射至全局三维坐标系中以拼接生成所述绝对坐标；通过工业无线网络以全局硬件时钟频率轮询当前仓储空间内部署的所有母车与子车的运行状态报文，根据所述运行状态报文中的任务负荷标志剔除处于任务执行状态的设备，根据所述运行状态报文中的剩余电量参数剔除剩余电量低于动力电池安全电量下限值的设备，筛选出状态标识为空闲的可用母车与可用子车；调用空间路径计算程序分别测算所述可用母车到达目标巷道口以及所述可用子车到达所述绝对坐标的预期行进轨迹，对比各个预期行进轨迹与实际设备当前位置的直线距离，选取直线距离最短的特定母车作为所述母车，选取直线距离最短的特定子车作为所述子车，并分别获取所述母车的起始位置与所述子车的起始位置；读取所述提升机在井道内垂直定位传感器实时反馈的当前高度数值作为所述提升机的起始位置，并从所述中央控制服务器的内部数据库中提取所述提升机出厂标定的额定升降速度与加减速特性曲线；结合所述额定升降速度与所述加减速特性曲线，推算出所述提升机从当前高度空载运行至所述对接楼层的预估运行时间，并将所述预估运行时间设定为全局基准时间；以所述全局基准时间为同步节点逆向推算，结合所述母车与所述子车的额定行驶速度，分别计算出所述母车在主通道的运行启动节点以及所述子车在纵向通道的出发执行节点；将推算出的各个时间节点统一映射在同一时间坐标系上生成所述联动时间轴；通过所述工业无线网络将带有同一时间戳的所述启动信号同步下发至所述提升机、所述母车和所述子车的内部控制器中。

11、作为本发明所述一种基于多工位联动控制的子母穿梭车智能转运系统的一种优选方案，其中：所述比对所述实时位置数据与所述联动时间轴，根据所述实时位置数据与所述联动时间轴的比对结果调节所述母车的行驶速度具体包括：提取所述中央控制服务器中配置的通讯轮询周期，并将所述通讯轮询周期下发至所述提升机、所述母车和所述子车的所述内部控制器内置的底层驱动硬件中，指令所述底层驱动硬件按照所述通讯轮询周期连续采集电机旋转编码器输出的脉冲计数值；从所述中央控制服务器的所述内部数据库中调用所述电机旋转编码器出厂固有的单圈分辨率以及对应的驱动轮周长参数，将连续采集到的所述脉冲计数值除以所述单圈分辨率得到旋转圈数，再将所述旋转圈数乘以所述驱动轮周长参数换算为实际行驶位移，形成带有时间戳标记的所述实时位置数据并持续通过所述工业无线网络上传；提取所述提升机上传的实时位置数据，根据所述时间戳标记将所述提升机当前的所述实际行驶位移与所述联动时间轴中记录的理想高度变化曲线进行重合比对，得出所述提升机在当前时间节点的实际运行进度；判断所述实际运行进度对应的位移数值是否小于所述联动时间轴上记录的标准进度对应的位移数值，若小于则判定所述提升机因机械负载惯性或导轨摩擦力变化出现运行滞后状态；判定存在所述运行滞后状态，则计算所述标准进度与所述实际运行进度之间的位移差值，通过相邻两个所述通讯轮询周期内的所述实际行驶位移的变化量计算得到所述提升机当前的瞬时运行速度，将所述位移差值除以所述瞬时运行速度，计算出对应的准确滞后时间差；依据所述准确滞后时间差，按比例线性削减所述母车在所述主通道上当前的行驶速度数值，生成具有明确降速比例的调速指令；将所述调速指令转换为驱动电平信号下发至所述母车，强制所述母车根据所述调速指令中包含的所述降速比例降低行驶速度。

12、作为本发明所述一种基于多工位联动控制的子母穿梭车智能转运系统的一种优选方案，其中：所述控制所述子车托起所述目标货物并退回具体包括：控制所述子车沿货架内部的所述纵向通道内铺设的导轨加速行驶，提取所述绝对坐标中的所述巷道深度坐标分量，实时计算所述子车的当前行驶位移与所述巷道深度坐标分量之间的剩余直线距离；依据所述子车的当前行驶速度、机械制动器的额定制动力以及获取到的所述理论重量进行动力学计算，得出制动所需的减速距离阈值，所述剩余直线距离小于所述减速距离阈值，则控制所述子车内部的驱动电机降低转速，使所述子车减速并保持匀速行驶；利用安装在所述子车底部的光电传感器扫描所述导轨上铺设的定位条码，从所述定位条码中解析出的坐标信息与所述绝对坐标完全匹配，则控制所述子车触发机械制动，停靠在所述目标货物的正下方；控制所述子车内部的顶升机构接通驱动电源，驱动顶升托板向上垂直平动，接触并持续施加向上的推力，将装载有所述目标货物的托盘整体托离两侧的货架支撑面；通过所述顶升机构内部集成的压力传感器连续检测托举重量，检测到的托举重量达到所述理论重量且所述压力传感器输出的压力阶跃信号不再上升并保持平稳，则判定所述托盘完全脱离所述货架支撑面并完成稳固承载；判定完成稳固承载后，控制所述子车反转驱动电机，沿所述纵向通道导轨匀速退回至与所述主通道交汇的纵向通道口，并保持托起状态等待机械交接。

13、作为本发明所述一种基于多工位联动控制的子母穿梭车智能转运系统的一种优选方案，其中：所述控制所述母车闭合导向锁止轨将所述子车锁定于所述母车具体包括：所述母车在所述主通道行驶至与所述纵向通道口对应的交接等待区边缘，利用车载光电开关识别所述纵向通道口的限位反光板，触发所述母车内部的机械制动逻辑停稳；所述母车侧面安装的光学测距仪持续向所述纵向通道内部发射高频探测光束，并实时接收由所述子车车体反射回来的回波信号；提取所述高频探测光束的发射时刻与所述回波信号的接收时刻，计算所述接收时刻与所述发射时刻之间的时间差，将所述时间差乘以光束传播速度数值并除以二，计算出所述子车距离所述母车的相对距离数值；连续计算出的所述相对距离数值呈现持续减小趋势，且当前的所述相对距离数值小于所述中央控制服务器中存储的临界交接距离，则判定所述子车满足交接条件；所述母车随即驱动内部的翻转电机正向运转，降下原本垂直覆盖在所述母车两侧表面的所述导向锁止轨，使所述导向锁止轨与所述母车的所述承载面形成平齐的过渡轨道；所述子车保持匀速状态直接驶入所述承载面上的引导槽中；所述子车的前侧车轮碾压并触发位于所述承载面末端的所述机械限位开关，使得所述机械限位开关输出闭合电信号，由所述闭合电信号触发所述翻转电机反向运转；所述翻转电机驱动所述导向锁止轨向上弹起并向内侧扣合，卡入所述子车底盘两侧加工的固定凹槽中，完成对所述子车的机械限位锁定。

14、作为本发明所述一种基于多工位联动控制的子母穿梭车智能转运系统的一种优选方案，其中：所述控制装载有所述子车的所述母车驶入所述载货平台具体包括：在完成对所述子车底盘的机械限位锁定后，所述母车的所述内部控制器接通行走驱动电机的主电源，驱动所述母车沿所述主通道内铺设的轨道加速行驶，驶向所述提升机的井道入口；在所述母车抵达所述井道入口之前，依据所述联动时间轴记录的时间节点，控制所述提升机提前运行并到达对接楼层；所述提升机内置的平层感应器检测到所述载货平台的底面与所述对接楼层的轨道面齐平对准，则触发控制逻辑使所述提升机侧面伸出平层插销；所述平层插销直接插入所述提升机的井道内壁上加工的金属定位孔中，完成对所述载货平台的机械平层锁定；获取所述母车的实时位置数据，利用所述实时位置数据连续测算所述母车至所述井道入口的剩余行驶位移，提取所述中央控制服务器依据井道缓冲区的物理长度核定的减速防撞阈值；所述剩余行驶位移小于所述减速防撞阈值，则控制所述行走驱动电机主动降速，使所述母车将行驶速度降低至依据对接轨道间隙宽度计算得出的入舱安全速度；所述母车保持所述入舱安全速度平稳越过所述对接楼层的轨道面与所述载货平台之间的结构缝隙，驶入完成所述机械平层锁定的所述载货平台内部。

15、作为本发明所述一种基于多工位联动控制的子母穿梭车智能转运系统的一种优选方案，其中：所述收拢所述载货平台两侧的机械夹块以锁死所述母车，并控制所述提升机向底层输送线下降具体包括：所述母车完全驶入所述载货平台内部，所述母车的前轮压过布置在所述载货平台入口地面轨道内侧的所述微动开关；所述微动开关受到挤压后闭合以产生导通电信号，所述导通电信号通过底层硬件中断触发布置在所述载货平台两侧的电磁铁动作；所述电磁铁通电产生磁吸力，驱动位于所述载货平台两侧的所述机械夹块克服复位弹簧阻力向中心线收拢，使所述机械夹块的楔形前端卡入所述母车底盘两侧加工的防滑凹槽中，完成对所述母车底盘的锁死；所述提升机的内部控制柜通过信号回路检测确认所述机械夹块的锁死状态生效后，切断主制动器的抱闸维持电源以解除机械制动；调用生成所述联动时间轴时所提取的所述额定升降速度与所述加减速特性曲线，根据所述额定升降速度与所述加减速特性曲线生成变频驱动电信号，驱动所述提升机顶部的曳引机沿下降方向旋转，向连接所述底层输送线方向释放牵引钢丝绳，使搭载有所述母车与所述子车的所述载货平台下降。

16、作为本发明所述一种基于多工位联动控制的子母穿梭车智能转运系统的一种优选方案，其中：所述控制所述子车驶离所述母车并将所述目标货物放置于所述底层输送线具体包括：所述载货平台触及布置在底楼井道的底层平层感应器，所述底层平层感应器向所述提升机的内部控制柜发送到位电信号；所述提升机的内部控制柜接收所述到位电信号后，控制主制动器重新抱闸使所述载货平台停稳，并向所述电磁铁发送断电释放指令；所述电磁铁接收所述断电释放指令后消磁，在所述复位弹簧的作用下使卡入所述母车底盘的所述机械夹块向两侧张开以释放所述母车；控制所述母车重新启动并驶离所述载货平台，进入铺设在底层的接驳轨道；所述母车在所述接驳轨道上行驶至所述卸货点坐标并触发机械制动停稳后，再次驱动所述翻转电机降下所述导向锁止轨，解除对所述子车的机械限位锁定；所述子车接通动力，驶出所述母车的所述承载面，依据所述卸货点坐标向前行驶确定的直线距离到达位于所述底层输送线上方的指定投放区；控制所述子车的顶升机构驱动所述顶升托板向下垂直平动收回至所述子车内部，将装载有所述目标货物的所述托盘放置在所述底层输送线上。

17、作为本发明所述一种基于多工位联动控制的子母穿梭车智能转运系统的一种优选方案，其中：所述将装载有所述目标货物的所述托盘放置在所述底层输送线上之后，还包括触发状态反馈机制，所述触发状态反馈机制具体包括：读取安装在所述底层输送线底部支撑架上的压力传感器在空载标定阶段记录的本底噪声极差，将所述本底噪声极差设定为静态误差阈值；所述压力传感器检测到所述托盘压放产生的实际重量后，按照所述全局硬件时钟频率连续采集压力数值；计算连续采集到的所述压力数值的波动极差，所述波动极差小于所述静态误差阈值，则判定重量数据达到稳定状态；判定重量数据达到稳定状态后，所述压力传感器向所述中央控制服务器发送包含所述实际重量的重量检测电信号；所述中央控制服务器接收所述重量检测电信号并解析出所述实际重量，将所述实际重量与所述理论重量进行差值计算；计算得出的绝对差值小于所述包装公差数值，则所述中央控制服务器生成卸载完成信号；所述中央控制服务器依据所述卸载完成信号，在内部数据库中将所述母车、所述子车以及所述提升机的状态标识统一修改为空闲状态；所述中央控制服务器提取下一个待处理的作业指令，根据所述待处理的作业指令的空间坐标，重新分配处于所述空闲状态的转运设备并生成新的联动时间轴。

18、作为本发明所述一种基于多工位联动控制的子母穿梭车智能转运系统的一种优选方案，其中：所述计算设备适于实现根据权利要求1至9中任一项所述的方法。

19、本发明有益效果为：获取目标货物绝对坐标与各设备起始位置生成联动时间轴并同步下发启动信号；比对实时位置数据与联动时间轴动态调节母车行驶速度，实现多设备到达交接点的时间节点对齐；配合子母车交接锁定、提升机平层对接及底层接驳卸货的联动控制。本发明能够有效减少多设备跨区域协同过程中的无效等待与驻留时间，缩短整体搬运作业耗时，提升仓储转运系统的整体流转效率。