岛式装配线控制系统及方法与流程

本发明涉及物流运输领域，特别地，涉及一种岛式装配线控制系统及方法。

背景技术：

最近几年来，采用自动化流水线生产组装大中型产品，其方式是通过一台或多台周转车在直线轨道上行走，轨道的两侧分布一系列的装配岛(即装配平台)，大中型产品需要装配的待加工零部件通过周转车运输到装配岛上进行组装。周转车上的待加工零部件转运到装配岛上的时候，周转车上的滚轮机构和装配岛上的滚轮机构需要精确的对准，即周转车需要精确的定位。

现有的方法是在周转车上有设置一定间距的两个感应传感器，在装配岛下设置相同距离的两个感应块，当周转车上的第一个感应传感器接触到需要定位的装配岛下的第一个感应块减速，当周转车上的第二个定位传感器接触到需要定位的装配岛下的第二个感应块时周转车停止运行从而实现周转车的精准定位。由于装配岛的宽度一般在一米左右，两个感应块之间距离较小，所以周转车从开始减速到停止的距离非常有限。有时候轨道的距离长到200多米，为了满足生产需求，周转车的速度要求很高，其减速距离就不够。这种在需要定位的装配岛前减速并停车的方式，减速距离不足，容易导致周转车翻车，或者周转车上运载的物料由于惯性而飞出，导致物料损坏甚至对人员造成伤害等。

还有在实际使用中控制装配岛的时候，有时候需要采用手动控制(包括装配岛手动按钮和总控制柜的手动操作)装配上物件的进出，在实际使用中存在误操作，本来周转车靠近9号装配岛，但却启动了附近10号装配岛操作，使货物直接从装配岛上运输地面，损坏设备及物件，还可能对人员造成伤害。同时由于装配岛没实现绝对的硬件来实现定位编号，而是采用软件的方法来实现定位和编号，所以每次断电均需进行零点归位，这样设备的效率低，耗费时间。还有该方案采用传感在周转车，感应金属块在装配岛下面，传感器需要接近金属块，实际方案中为u型传感器穿过金属片感应得到信号，在使用一段时间后可能会存在传感器与金属块碰撞，将金属块位置撞偏移从而影响后面的定位精度，甚至将传感器撞坏。

技术实现要素：

本发明提供了一种岛式装配线控制系统及方法，以解决现有技术中周转车减速距离不足的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一方面，提供了一种岛式装配线控制系统，包括总控制系统、装配岛控制系统和周转车控制系统，其中，装配岛控制系统用于采集装配岛的需求信息并向总控制系统发出与呼叫装配岛对应的呼叫信息；总控制系统，用于接收装配岛控制系统发出的呼叫信息，并传递给周转车控制系统；周转车控制系统，用于接收呼叫信息并驱动周转车朝呼叫装配岛行进、在周转车行进途中接收沿途各装配岛的编号信息并根据编号信息判断周转车的实时位置，当周转车控制系统判断周转车处于需要停车的呼叫装配岛的前一个装配岛的位置时，周转车控制系统控制周转车减速；当周转车控制系统判断周转车处于需要停车的呼叫装配岛的位置时，周转车控制系统控制周转车停车。

作为优选的实施方式，岛式装配线控制系统还包括位置判断辅助装置，位置判断辅助装置包括设置于每个装配岛上的射频芯片、以及设置于周转车上的射频读取器；射频芯片中存储有相应装配岛的编号信息；射频读取器用于读取射频芯片的编号信息并发送给周转车控制系统；周转车控制系统与射频读取器连接，用于接收射频读取器所读取的编号信息并根据编号信息判断周转车的实时位置。

进一步地，岛式装配线控制系统还包括精准定位装置，精准定位装置包括设置于每个装配岛上且与装配岛控制系统连接的两个光电开关、以及设置于周转车上并用于与两个光电开关配合的两个反射板；当呼叫装配岛上的两个光电开关均探测到信号时，装配岛控制系统将精准停车信息经由总控制系统发送给周转车控制系统，周转车控制系统接收精准停车信息并控制周转车停止运行。

进一步地，两个反射板呈矩形，且两个反射板的相背离的端部之间的距离与呼叫装配岛上的两个光电开关的光源发射部之间的距离相等，当两个反射板的相背离的端部分别与两个光电开关的光源发射部对齐时，呼叫装配岛上的两个光电开关均探测到信号；周转车控制系统用于在周转车停止运行后控制周转车的滚轮驱动系统启动，装配岛控制系统用于在周转车停止运行后控制装配岛的滚轮驱动系统启动以与周转车进行物料交换。

作为另一种可选的实施方式，岛式装配线控制系统还包括位置判断辅助装置，位置判断辅助装置包括设置于每个装配岛上且与装配岛控制系统连接的光电开关、以及设置于周转车上并用于与光电开关配合的反射板；当周转车上的反射板与实时所处装配岛上的光电开关位置对应时，光电开关用于将探测到的信号传递给装配岛控制系统，装配岛控制系统用于将相应装配岛对应的编号信息传递给总控制系统，总控制系统用于将编号信息传递给周转车控制系统，周转车控制系统用于根据接收到的编号信息判断周转车的实时位置。

进一步地，周转车控制系统包括状态判断模块和速度控制模块，状态判断模块用于判断周转车实时的状态信息，状态信息包括空载状态和载货状态；速度控制模块与状态判断模块相连，用于控制周转车在空载状态时以第一速度运行、在载货状态时以第二速度运行，以及当周转车处于需要停车的呼叫装配岛的前一个装配岛的位置时，速度控制模块用于控制周转车减速至第三速度运行，其中，第一速度大于第二速度，第二速度大于第三速度。

根据本发明的另一方面，还提供了一种岛式装配线控制方法，应用于岛式装配线控制系统中，该岛式装配线控制方法包括：

步骤s100，采集装配岛的需求信息并发出与之对应的呼叫信息；

步骤s200，经呼叫信息驱动周转车朝呼叫装配岛行进，并在其行进过程中采集沿途装配岛的编号信息以判断周转车的实时位置；

步骤s300，在周转车处于需要停车的呼叫装配岛的前一装配岛的位置时，控制周转车减速；

步骤s400，在周转车处于需要停车的呼叫装配岛的位置时，控制周转车停车且与呼叫装配岛对正。

进一步地，步骤s200包括：在周转车行进过程中，通过设置于周转车上的射频读取器读取沿途每一个装配岛上的射频芯片以获取射频芯片中存储的相应装配岛的编号信息，周转车控制系统接收射频读取器所读取的编号信息并根据编号信息判断周转车的实时位置。

进一步地，步骤s400包括：当周转车行进至呼叫装配岛的位置时，通过设置于周转车上的两个反射板与设置于呼叫装配岛上的两个光电开关对齐使得两个光电开关均探测到信号，此时装配岛控制系统将精准停车信息经由总控制系统发送给给周转车控制系统，周转车控制系统控制周转车停止运行。

进一步地，在步骤s400之后还包括步骤s500：控制周转车的滚轮驱动系统启动，同时控制装配岛的滚轮驱动系统启动以与周转车进行物料交换。

本发明的岛式装配线控制系统及方法，通过周转车控制系统判断周转车的实时位置，并控制周转车在处于需要停车的呼叫装配岛的前一个装配岛的位置时减速、在需要停车的呼叫装配岛的位置时停车，使周转车提前减速，增大了周转车的减速距离，使得周转车能精准停车，避免因减速距离不足造成的货物或者人员损害，保证岛式装配线的安全有效可靠运行。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的岛式装配线控制系统的结构框图；

图2是本发明优选实施例的岛式装配线中装配岛滚轮与周转车滚轮未对齐时的示意图；

图3是图2中装配岛滚轮与周转车滚轮对齐时的示意图；

图4是本发明优选实施例的周转车控制系统中状态判断模块与速度控制模块的连接框图；

图5是本发明优选实施例的岛式装配线控制方法的流程图。

附图标号说明：

100、总控制系统；200、装配岛控制系统；300、周转车控制系统；30、状态判断模块；31、速度控制模块；

41、射频芯片；42、射频读取器；51、光电开关；510、光源发射部；52、反射板；6、装配岛；7、周转车。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1，本发明的优选实施例提供了一种岛式装配线控制系统，包括总控制系统100、装配岛控制系统200和周转车控制系统300，其中，装配岛控制系统200用于采集装配岛6的需求信息并向总控制系统100发出与呼叫装配岛对应的呼叫信息；总控制系统100用于接收装配岛控制系统200发出的呼叫信息，并传递给周转车控制系统300；周转车控制系统300用于接收呼叫信息并驱动周转车7朝呼叫装配岛行进、在周转车7行进途中接收沿途各装配岛的编号信息并根据编号信息判断周转车7的实时位置；当周转车控制系统300判断周转车7处于需要停车的呼叫装配岛的前一个装配岛的位置时，周转车控制系统300控制周转车7减速；当周转车控制系统300判断周转车7处于需要停车的呼叫装配岛的位置时，周转车控制系统300控制周转车7停车。本发明的岛式装配线控制系统工作时控制周转车7在需要停车的呼叫装配岛的前一个装配岛就开始减速，减速的距离大。

参照图1至图3，本发明所应用的岛式装配线包括周转车7、轨道和位于轨道旁侧的一排装配岛6。岛式装配线其布置形式多种多样，有的轨道两边的装配岛相对于轨道完全对称布置，也有布置形式装配岛相对于轨道不完全对称布置。周转车7数量根据一条生产线线的长度及生产线的节拍来确定，有的生产线使用1台周转车7，有的生产线使用2台周转车7，甚至3台。通过电机驱动周转车7的车轮正转或反转，周转车7可以沿轨道前进，也可以沿轨道后退。

本发明的岛式装配线控制系统还包括位置判断辅助装置。作为优选的实施方式，位置判断辅助装置包括设置于每个装配岛6上的射频芯片41、以及设置于周转车7上的射频读取器42。射频芯片41中存储有相应装配岛的编号信息。射频读取器42用于读取射频芯片41的编号信息并发送给周转车控制系统300。周转车控制系统300与射频读取器42连接，用于接收射频读取器42所读取的编号信息并根据编号信息判断周转车7的实时位置。本发明的优选实施例采用射频芯片41对装配岛6进行编号，射频读取器42采用无线射频识别技术进行自动识别，周转车7靠近装配岛6时射频读取器42即可读取装配岛6的编号，可以随时知道周转车7的位置，可读取范围相对接触式传感器更远，且这种硬件实现编号和定位的方式不存在断电需要回原点等问题，设备的效率更高，节约了时间。

装配岛6的编号可以按照阿拉伯数字编号，如1、2、3……的编号规则，也可以按照英文字母a、b、c……的编号规则，甚至还可以按照文字或者其它编号规则来命名，以实现装配岛6的绝对定位。当轨道两侧对称设置有一排装配岛时，轨道两侧对称的一组装配岛也可以只需要1个射频芯片41，如左1#号装配岛和右1#号装配岛只需要在左1#装配岛上贴射频芯片41即可。射频芯片41中存储的信息可以是一次写入不可更改。射频芯片41也可以是可擦写的，信息后续可更改。

进一步地，本发明的岛式装配线控制系统还包括精准定位装置，精准定位装置包括设置于每个装配岛6上且与装配岛控制系统200连接的两个光电开关51、以及设置于周转车7上并用于与两个光电开关51配合的两个反射板52。当呼叫装配岛上的两个光电开关51均探测到信号时，装配岛控制系统200用于将精准停车信息经由总控制系统100发送给周转车控制系统300，周转车控制系统300用于接收精准停车信息并控制周转车7停止运行。本优选实施例中，装配岛6的精准定位采用非接触式的光电开关51，光电开关51不会由于需要靠近而损坏。

具体地，如图3中，两个反射板52呈矩形，且两个反射板52的相背离的端部之间的距离与呼叫装配岛上的两个光电开关51的光源发射部510之间的距离相等。当两个反射板52的相背离的端部分别与两个光电开关51的光源发射部510对齐时，呼叫装配岛上的两个光电开关51均探测到信号。周转车控制系统300用于在周转车7停止运行后控制周转车7的滚轮驱动系统启动，装配岛控制系统200用于在周转车7停止运行后控制装配岛6的滚轮驱动系统启动以与周转车7进行物料交换。本优选实施例中，只有两个光电开关51均感应得到信号后，装配岛6的滚轮驱动系统才能启动，从而保证误操作不会造成设备和物件的损坏。

本优选实施例中，射频芯片41与两个光电开关51之间的距离等于射频读取器42与两个反射板52之间的距离。当周转车7精准停车时，周转车7上的射频读取器42正对射频芯片41位置，两个反射板52位置分别正对两个光电开关51的位置。便于在整个系统刚开机时读取周转车7的实时位置，或者在周转车7完成一次与装配岛6的物料交换后读取周转车7的实时位置，以便于周转车控制系统300进行下一步的控制动作。

进一步地，如图4中，周转车控制系统300包括状态判断模块30和速度控制模块31。状态判断模块30用于判断周转车7实时的状态信息，状态信息包括空载状态和载货状态。速度控制模块31与状态判断模块30相连，用于控制周转车7在空载状态时以第一速度运行、在载货状态时以第二速度运行，以及当周转车7处于需要停车的呼叫装配岛的前一个装配岛的位置时，速度控制模块31用于控制周转车7减速至第三速度运行。其中，第一速度大于第二速度，第二速度大于第三速度。具体地，周转车控制系统300中的控制程序可以将周转车7设定为高速、中速和低速。当状态判断模块30判断周转车7为空载状态时，速度控制模块31控制周转车7以高速运行；当状态判断模块30判断周转车7为载货状态时，速度控制模块31控制周转车7以中速运行；当周转车7处于需要停车的呼叫装配岛的前一个装配岛的位置时，速度控制模块31用于控制周转车7减速至低速运行。

此外，本发明的周转车控制系统300还用于控制周转车7在执行完任务后且没有新的任务亦即没有收到新的呼叫信息时停靠至设定的待机位。

作为另一种可选的实施方式，位置判断辅助装置包括设置于每个装配岛6上且与装配岛控制系统200连接的光电开关、以及设置于周转车7上并用于与光电开关配合的反射板；当周转车7上的反射板与实时所处装配岛上的光电开关位置对应时，光电开关用于将探测到的信号传递给装配岛控制系统200，装配岛控制系统200用于将相应装配岛对应的编号信息传递给总控制系统100，总控制系统100用于将编号信息传递给周转车控制系统300，周转车控制系统300用于根据接收到的编号信息判断周转车7的实时位置。每个装配岛下面的光电开关接入装配岛控制系统200(如plc，plc的每个接线端子会有编号，与软件的代号对应)，当周转车7靠近该装配岛并对齐的时候，装配岛下面的光电开关得到信号，该信号传递给装配岛控制系统200，装配岛控制系统200将该信号传递给总控制系统100，总控制系统100再通过无线通讯将该信号传递给周转车控制系统300。本实施例中，位置判断辅助装置中的光电开关可以是与精准定位装置中的光电开关为同一对光电开关，也可以采用另外的光电开关来辅助实现位置判断。

根据本发明的另一方面，还提供了一种岛式装配线控制方法，应用于岛式装配线控制系统中，参照图4，该岛式装配线控制方法包括：

步骤s100，采集装配岛6的需求信息并发出与之对应的呼叫信息；

步骤s200，经呼叫信息驱动周转车7朝呼叫装配岛行进，并在其行进过程中采集沿途装配岛的编号信息以判断周转车的实时位置；

步骤s300，在周转车7处于需要停车的呼叫装配岛的前一装配岛的位置时，控制周转车7减速；

步骤s400，在周转车7处于需要停车的呼叫装配岛的位置时，控制周转车7停车且与呼叫装配岛对正。

进一步地，步骤s200包括：在周转车7行进过程中，通过设置于周转车7上的射频读取器42读取沿途每一个装配岛6上的射频芯片41以获取射频芯片41中存储的相应装配岛6的编号信息，周转车控制系统300接收射频读取器42所读取的编号信息并根据编号信息判断周转车7的实时位置。

进一步地，步骤s400包括：当周转车7行进至呼叫装配岛的位置时，通过设置于周转车7上的两个反射板52与设置于呼叫装配岛上的两个光电开关51对齐使得两个光电开关51均探测到信号，此时装配岛控制系统200将精准停车信息经由总控制系统100发送给周转车控制系统300，周转车控制系统300控制周转车7停止运行。

具体地，两个反射板52呈矩形，且两个反射板52的相背离的端部之间的距离与呼叫装配岛上的两个光电开关51的光源发射部510之间的距离相等，当两个反射板52的相背离的端部分别与两个光电开关51的光源发射部510对齐时，呼叫装配岛上的两个光电开关51均探测到信号。

进一步地，在步骤s400之后还包括步骤s500：控制周转车7的滚轮驱动系统启动，同时控制装配岛6的滚轮驱动系统启动以与周转车7进行物料交换。

本发明的岛式装配线控制方法，在步骤s500中周转车7与装配岛6的物料交换完成后，周转车7停靠在相应装配岛6，等待下一次任务亦即呼叫信息；当周转车7没有新的任务亦即没有收到新的呼叫信息时，周转车控制系统300控制周转车7运行并停靠至设定的待机位。本发明所应用的岛式装配线刚开机的时候周转车7的位置有两种：第一种是固定的位置，程序设定了待机位，只要周转车7执行完任务，没有新的命令，周转车7会自动停靠在待机位。第二种是不确定位置，执行完命令后周转车7就停靠在该装配岛6。

下面给出本发明岛式装配线控制方法的一个具体控制过程：

例如周转车7为空载状态且初始位置位于1号装配岛，当5号装配岛呼叫时，装配岛控制系统200将5号装配岛的呼叫信息发送给总控制系统100；总控制系统100再发给周转车控制系统300；周转车控制系统300驱动周转车7以高速沿轨道朝5号装配岛行进；

周转车7上的射频读取器42读取沿途各装配岛上的射频芯片41，并将相应射频芯片41中的编号信息发送给周转车控制系统300，周转车控制系统300判断周转车7的实时位置是否为需要停车的呼叫装配岛的前一个装配岛的位置，若是则减速至低速，若否则以原速度继续行进；

当经过4号装配岛时，周转车控制系统300判断周转车7的实时位置是需要停车的呼叫装配岛的前一个装配岛的位置，此时周转车控制系统300中的速度控制模块31控制周转车7减速以低速运行至5号装配岛旁；

接着，当5号装配岛上的两个光电开关51均探测到信号时，装配岛控制系统200将精准停车信息经由总控制系统100发送给周转车控制系统300，周转车控制系统300接收精准停车信息并控制周转车7停止运行；

当周转车7上的两个反射板52的相背离的端部分别与5号装配岛两个光电开关51的光源发射部510对齐时，5号装配岛上的两个光电开关51均探测到信号，周转车控制系统300控制周转车7的滚轮驱动系统启动，同时装配岛控制系统200控制装配岛的滚轮驱动系统启动以与周转车7进行物料交换。

同样的原理，例如当周转车7的初始位置位于8号装配岛时，若5号装配岛呼叫，则周转车控制系统300控制周转车7在6号装配岛处开始减速。

若当刚开机时或者完成物料交换后周转车7的初始位置位于5号装配岛，此时若5号装配岛直接呼叫，由于周转车7上的射频芯片41读取5号装配岛的编号信息传给周转车控制系统300，周转车控制系统300判断周转车7的位置就在5号装配岛，此时周转车控制系统300不驱动周转车7行走，只根据呼叫命令驱动周转车7的滚轮将5号装配岛的物料运输到周转车7或将周转车7的物料运输到5号装配岛。

本发明通过采用射频芯片41对装配岛6进行编号，周转车7靠近装配岛6即可读取装配岛6的编号，可以随时知道周转车7的位置，不存在断电需要回原点等问题。并且可以在需要停车的呼叫装配岛的前一个装配岛6就开始减速，减速的距离大。周转车7的精准停车定位采用非接触式光电开关51，每个装配岛6下面配两个光电开关51，光电开关51不会由于需要接触而损坏。并且只有两个光电开关51均感应得到信号后，装配岛6的滚轮驱动系统才能启动，从而保证误操作不会造成设备和物件的损坏。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。