专利名称：基于射频识别技术的行车定位装置及方法
技术领域：
本发明涉及行车控制领域，尤其涉及一种行车定位装置及方法。
背景技术：
在企业仓库、港口、货场等场所大量应用行车、天车或桥式起重机等机械进行搬运作业，物料、货物的装卸以及在垛位之间的转移都需要进行位置识别和控制。目前，行车、天车的定位方法有很多，例如人工辨别法，通过在行车运行方向的墙上或横梁做字符标记辅助行车操作人员判断吊具所在位置，这种方法精度不高，起吊具体位置还需要行车操作人员判断调整，另外操作人员劳动强度比较高，容易出现判断失误，对物流作业造成严重影响。此外在行车、天车自动定位技术中，主要使用激光测距传感器、旋转编码器、定位通信电缆(格雷母线)等设备和方法，这些装置和方法各有其特点和优缺点，适用于不同的应用场·口 ο目前，除人工识别外，行车、天车的定位技术常见的有激光测距传感器、旋转编码器、定位通信电缆(格雷母线)等装置与方法。现有的采用激光测距传感器的行车定位方法，通常是在在行车轨道两端适当位置各安装一个激光测距传感器，而在行车车体安装双面反光板，通过数据采集卡提取激光传感器测量数据并校对，就可以得出行车的位置参数；该种方法需要配套长距离高精度的激光传感器和相应的数据采集卡，成本比较昂贵，并且不适合现场环境存在烟雾、灰尘等较为恶劣的情况下使用。现有的另外一类基于旋转编码器的行车、天车定位方法，通常是将旋转编码器的轴上安装行走轮，行走轮用弹性机构压靠在行车轨道上，随着行车在轨道上的移动，带动旋转编码器旋转从而记录行车位置数据信息；这种方法由于使用机械压靠结构，所以容易因为磨损、打滑带来数据偏差，维护工作量比较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于射频识别技术的行车定位装置方法，该行车定位装置及方法通过射频识别技术，把电子标签固定安装在某个位置，并在标签内存储相应的位置地址信息，当射频识别天线移动到该电子标签附近，就可以读出电子标签内的位置地址信息，从而实现定位功能。本发明是这样实现的一种基于射频识别技术的行车定位装置，包括行车轨道、大车、小车、吊具和支架，所述行车轨道固定在支架上，行车轨道为一对平行设置的轨道梁，所述大车架设在行车轨道上沿行车轨道进行直线往复运动，所述小车安装在大车上，小车在大车上进行直线往复运动，小车运动方向与大车运动方向相垂直，小车与大车的运动方向构成的平面与地面平行，所述吊具安装在小车上，吊具运动方向与地面垂直，该行车定位装置还包括射频识别天线、射频识别读写器、电子标签和主控计算机，所述射频识别读写器共有两个，两个射频识别读写器分别固定安装在大车和小车上，所述主控计算机通过射频识别读写器与射频识别天线相连，所述电子标签等间距排列安装在行车轨道和大车上，安装在大车上的射频识别读写器与行车轨道上的电子标签相配合，安装在小车上的射频识别读写器与大车上的电子标签相配合。所述的吊具为电磁吊具、C型吊具、吸盘吊具或吊钩。所述的支架为两排平行的等间距排列的立柱。一种基于射频识别技术的行车定位方法，包括以下步骤
步骤一、定义行车运行轨迹的空间坐标系；
步骤二、在轨道大梁上与大车的行进方向相配合的位置等间距设置一排电子标签，在大车上与小车的行进方向相配合的位置等间距设置一排电子标签；
步骤三、在电子标签内部事先写入位置数据信息，位置数据信息与空间坐标系对应；步骤四、在大车与小车上分别安装一个射频识别读写器，射频识别读写器上的射频识别天线顺次读取靠近的一枚电子标签，射频识别读写器将读取到的位置数据信息传送给主 控计算机进行处理，从而确定大车、小车对应空间坐标系的当前位置信息，实现对行车的自动定位。所述主控计算机还与人机界面相连，通过人机界面显示当前行车的位置参数及运行状态信息。所述步骤一定义行车运行轨迹的空间坐标系时，将物料堆垛的信息与空间坐标系对应。所述步骤一中定义行车运行轨迹的空间坐标系为，将轨道大梁一端上的一点定义为坐标原点，大车、小车和吊具在该点处于运动起始位置，大车的行进方向为X轴方向，小车的行进方向为Y轴方向，吊具落下的方向为Z轴方向。本发明基于射频识别技术的行车定位装置及方法是一种非接触式的定位技术，避免了机械装置带来的磨损与误差；该技术通过把电子标签固定安装在某个位置，并在标签内存储相应的位置地址信息，当射频识别天线移动到该电子标签附近，就可以读出电子标签内的位置地址信息，从而实现定位功能，并能通过控制无线电波发射的指向性以及发射功率，将位置识别精度控制在可接受的范围之内；同时通过往电子标签内写入相关信息，不但可以实现定位功能，而且还可以反映出当前物料堆垛与行车状态信息；相对于传统的定位方法，其设备安装简单、运行可靠、维护工作量低，具有广泛的推广价值和意义。
图I为射频识别技术系统框 图2为本发明基于射频识别技术的行车定位装置的立体结构示意 图3为本发明基于射频识别技术的行车定位装置的结构俯视示意 图4为图3的X部放大示意图。图中1行车轨道、2大车、3小车、4吊具、5支架、6射频识别天线、7射频识别读写器、8电子标签、9物料堆垛。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例I
RFID即射频识别技术(Radio Frequency Identif ication),是一项利用射频信号通过空间耦合实现无接触式信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。如图I所示，最基本的射频识别系统由电子标签、射频识别读写器、射频识别天线以及主控计算机四部分组成。电子标签内部芯片能够存储一定的数据信息，它以射频识别天线发射出的无线电电波为能源，在接收到读 写器的指令后，对数据存储区进行数据的存储或读取操作，并可以将内部存储的数据发射出去，由射频识别天线进行接收，并通过主控计算机进行数据处理与控制，主控计算机与人机界面连接后，方便观察操作。如图2、3、4所示，一种基于射频识别技术的行车定位装置，包括行车轨道I、大车
2、小车3、吊具4和支架5，所述行车轨道I固定在支架5上，行车轨道I为一对平行设置的轨道梁，所述大车2架设在行车轨道I上沿行车轨道I进行直线往复运动，所述小车3安装在大车2上，小车3在大车2上进行直线往复运动，小车3运动方向与大车2运动方向相垂直，小车3与大车2的运动方向构成的平面与地面平行，所述吊具4安装在小车3上，吊具4运动方向与地面垂直，该行车定位装置还包括射频识别天线6、射频识别读写器7、电子标签8和主控计算机，所述射频识别读写器7共有两个，两个射频识别读写器7分别固定安装在大车2和小车3上，所述主控计算机通过射频识别读写器7与射频识别天线6相连，所述电子标签8等间距排列安装在行车轨道I和大车2上，安装在大车2上的射频识别读写器7与行车轨道I上的电子标签8相配合，安装在小车3上的射频识别读写器7与大车2上的电子标签8相配合。在本实施例中，所述的吊具4为电磁吊具、C型吊具、吸盘吊具或吊钩；所述的支架5为两排平行的等间距排列的立柱。由于射频识别数据的收发是通过无线电波进行的，并不具有绝对的定向功能，因此需要用到射频识别天线6以提高指向性，射频识别天线6优选为线极化形式天线，通过调节发射功率，控制电子标签8的安装间隔距离以及射频识别天线6与电子标签8的距离等来加强射频识别信息传输的指向性，改进其定位功能。基于射频识别技术的行车定位装置的精度等于电子标签的间距，在实际作业中，电子标签之间的间距受到若干因素的影响，不能任意确定。首先是受限于电子标签的物理尺寸，过近会导致标签发生干涉；其次是电子标签距离过近会发生信号干扰，即射频识别天线6在某一位置同时读到两枚电子标签，影响定位功能的实现；再次由于行车行走距离比较远，标签间距过近会导致电子标签数目过于庞大，这样会提高设备成本，增加了电子标签安装及标定的难度。所以，电子标签的安装间距要结合作业现场实际环境以及生产实际要求确定。一种基于射频识别技术的行车定位方法，包括以下步骤
步骤一、定义行车运行轨迹的空间坐标系；将轨道大梁I 一端上的一点定义为坐标原点，大车2、小车3和吊具4在该点处于运动起始位置，大车2的行进方向为X轴方向，小车3的行进方向为Y轴方向，吊具4落下的方向为Z轴方向，则物料堆垛9空间位置就以该坐标系中的坐标值来表示。步骤二、在轨道大梁I上与大车2的行进方向相配合的位置等间距设置一排电子标签8，在大车2上与小车3的行进方向相配合的位置等间距设置一排电子标签8 ;电子标签8的数量与定位精度要求有关；
步骤三、在电子标签8内部事先写入位置数据信息，位置数据信息与空间坐标系对应；步骤四、在大车2与小车3上分别安装一个射频识别读写器7，使得当行车运行时，射频识别天线6可以依次靠近读取每一枚电子标签8 ;定位时，射频识别读写器7上的射频识别天线6顺次读取靠近的一枚电子标签8，射频识别读写器7将读取到的位置数据信息传送给主控计算机进行处理，从而确定大车、小车对应空间坐标系的当前位置信息，实现对行车的自动定位；所述主控计算机还与人机界面相连，操作人员就可以通过人机界面实时地观察当前行车的位置参数及运行状态信息，有效降低了操作人员劳动强度，提 高了作业效率。
权利要求
1.一种基于射频识别技术的行车定位装置，包括行车轨道(I)、大车(2)、小车(3)、吊具(4)和支架(5)，所述行车轨道(I)固定在支架(5)上，行车轨道(I)为一对平行设置的轨道梁，所述大车(2)架设在行车轨道(I)上沿行车轨道(I)进行直线往复运动，所述小车(3)安装在大车(2)上，小车(3)在大车(2)上进行直线往复运动，小车(3)运动方向与大车(2)运动方向相垂直，小车(3)与大车(2)的运动方向构成的平面与地面平行，所述吊具(4)安装在小车(3)上，吊具(4)运动方向与地面垂直，其特征是该行车定位装置还包括射频识别天线￠)、射频识别读写器(7)、电子标签(8)和主控计算机，所述射频识别读写器(7)共有两个，两个射频识别读写器(7)分别固定安装在大车(2)和小车(3)上，所述主控计算机通过射频识别读写器(7)与射频识别天线(6)相连，所述电子标签⑶等间距排列安装在行车轨道⑴和大车⑵上，安装在大车⑵上的射频识别读写器(7)与行车轨道(I)上的电子标签(8)相配合，安装在小车(3)上的射频识别读写器(7)与大车(2)上的电子标签(8)相配合。
2.如权利要求I所述的基于射频识别技术的行车定位装置，其特征是所述的吊具(4)为电磁吊具、C型吊具、吸盘吊具或吊钩。
3.如权利要求I或2所述的基于射频识别技术的行车定位装置，其特征是所述的支架(5)为两排平行的等间距排列的立柱。
4.一种基于射频识别技术的行车定位方法，其特征是，包括以下步骤 步骤一、定义行车运行轨迹的空间坐标系； 步骤二、在轨道大梁(I)上与大车(2)的行进方向相配合的位置等间距设置一排电子标签(8)，在大车(2)上与小车(3)的行进方向相配合的位置等间距设置一排电子标签(8)； 步骤三、在电子标签(8)内部事先写入位置数据信息，位置数据信息与空间坐标系对应； 步骤四、在大车(2)与小车(3)上分别安装一个射频识别读写器(7)，射频识别读写器(7)上的射频识别天线(6)顺次读取靠近的一枚电子标签(8)，射频识别读写器(7)将读取到的位置数据信息传送给主控计算机进行处理，从而确定大车、小车对应空间坐标系的当前位置信息，实现对行车的自动定位。
5.如权利要求4所述基于射频识别技术的行车定位方法，其特征是所述主控计算机还与人机界面相连，通过人机界面显示当前行车的位置参数及运行状态信息。
6.如权利要求4所述基于射频识别技术的行车定位方法，其特征是所述步骤一定义行车运行轨迹的空间坐标系时，将物料堆垛(9)的信息与空间坐标系对应。
7.如权利要求4飞中任意一权利要求所述的基于射频识别技术的行车定位方法，其特征是所述步骤一中定义行车运行轨迹的空间坐标系为，将轨道大梁(I) 一端上的一点定义为坐标原点，大车(2)、小车(3)和吊具(4)在该点处于运动起始位置，大车(2)的行进方向为X轴方向，小车⑶的行进方向为Y轴方向，吊具⑷落下的方向为Z轴方向。
全文摘要
本发明涉及行车控制领域，尤其涉及一种行车定位装置及方法。一种基于射频识别技术的行车定位装置，包括射频识别天线、射频识别读写器、电子标签和主控计算机，射频识别读写器分别固定安装在大车和小车上，所述主控计算机通过射频识别读写器与射频识别天线相连，所述电子标签安装在行车轨道和大车上。一种基于射频识别技术的行车定位方法，定义空间坐标系，坐标系相配合的位置上设置电子标签，在电子标签内部事先写入位置数据信息，通过射频识别天线读取电子标签实现对行车的自动定位。本发明是一种非接触式的定位技术，避免了机械装置带来的磨损与误差，通过往电子标签内写入相关信息，不但可以实现定位功能，而且还可以反映出当前物料堆垛与行车状态信息。
文档编号G06K17/00GK102902990SQ20111021462
公开日2013年1月30日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者乔俊良, 吴瑞珉, 王怡然, 潘胜波, 杨赛丹, 金成国 申请人:宝山钢铁股份有限公司