堆垛问题范文

堆垛问题范文（精选8篇）

堆垛问题 第1篇

现代化自动化立体仓库要求作业迅速、准确、稳定等特点。其作业周期由出入库台的时间、货物登记时间和堆垛机在仓库存取货物时间等组成。由于现代化立体仓库的规模越来越大,其高度达50多米,长度也达150米,所以在整个物流周期中堆垛机的行驶时间占到整个仓库作业周期的50%。如果堆垛机的调度不当或选用效率较低的调度模式,会严重影响堆垛机的工作效率,进而影响整个仓库的作业效率。所以选择一种较为合理的拣选路径是提高堆垛机作业效率的方法。

自动化立体仓库堆垛机在进行工作时,要求根据某一原则,如行走路线总长度最短、能量消耗最少等,堆垛机在立体仓库中沿着一条最优的路径行走。可以这样说堆垛机的路径规划问题可建模为一个有约束的优化问题。在以前的论文中,主要是对堆垛机在立体仓库中执行多项存取货物进行研究,但通过在实际中的一系列考察,一方面现在企业中的堆垛机还是执行单项任务的情况较多,即堆垛机从仓库入口处取出货物,然后运行到仓库中的某一存放地点,之后再沿原路线返回。另一方面堆垛机在执行一次任务时,并不是可以经过立体仓库中的任何一个地点,不同性质(包括重量、体积、化学属性)的货物要按类分放,这就要求堆垛机在执行存取任务时要避免经过一些货物存放点。综上所述,就引出了本文所要解决的问题,堆垛机在以上两个方面的约束下,怎样实现路径最短。

1 自动化立体仓库模型的建立

假设堆垛机的工作空间(立体仓库)用二维平面图形来表示。堆垛机执行一次任务时所不能通过的货格的位置已知。用尺寸相同的栅格对立体仓库进行划分。若某一栅格内不含任何障碍物,则称此栅格为自由栅格;反之,称之为障碍栅格[2]。如图1所示。

2 改进的自适应遗传算法

遗传算法是一种借鉴生物界自然选择和自然选择机制的随机化搜索算法,对于用传统搜索方法难以解决的复杂和非线性问题具有良好的适应性。但还有很多不足,如早熟收敛、易陷入局部最优和收敛速度慢等。为此,本文将采用改进的自适应遗传算法对堆垛机的工作环境进行建模,找到堆垛机路径优化的最佳路径。

当今改进遗传算法的主要措施主要集中于对交叉概率和遗传概率的选择与确定,因为它们会影响遗传算法的收敛性和搜索速度。针对不同的优化目标需要反复试验来确定交叉概率和遗传概率,而传统的遗传算法采用的是固定数值来代替交叉概率和遗传概率,这是很难找到最佳优化目标。

自适应遗传算法(AGA)[2]是由Srinivas提出来的,它的基本思想是交叉概率Pc和变异概率Pm能够随着适应度的变化而变化。当种群各个体适应度处于趋于一致或者局部最优时,使Pc和Pm增加,从而避免陷入局部最优,继而引发早熟现象;当群体各个体适应度比较分散时,使Pc和Pm减少,从而不易破坏优良个体,以利于优良个体保存下来。同时,对适应度高于群体平均适应度的个体选择较小的Pc和Pm,使得个体保存下来;那些低于群体平均适应度的个体,选择较大的Pc和Pm,一方面将一部分差的个体淘汰,另一方面增加新个体[3]。在自适应遗传算法中,交叉概率和变异概率按如下公式进行调整:

fmax表示种群的最大适应度,favg表示种群的平均适应度,f'表示参与交叉的两个个体中较大的个体的适应度,f表示变异个体的适应度。

AGA算法是有缺陷的,从公式中可以看出,当个体适应度越接近于最大适应度(fmaxf'≈0)时,交叉概率和变异概率越小,到接近为零,这种调整方法在群体优化后期较为合适,因为在后期,要将优良个体保存下来,即为全局最优解。但是在进化初期不利,因为在进化初期群体中的较优个体几乎处于一种不发生变化的状态,而此时的优良个体不一定是全局最优解,增加了进化走向局部最优解的可能性,就是所谓的早熟现象。

任子武等人在AGA的基础上,提出了一种改进的自适应遗传算法(IAGA)。它除了有AGA的一系列优点之外,还弥补了AGA的缺陷。为了保证每一代的优良个体不被破坏,采取了精英保留策略:如果下一代的最佳个体适应度小于当前种群的最佳个体适应度,那么将当前种群的最佳个体或者多个个体直接复制到下一代,从而不会被当代种群的交叉和变异等遗传操作破坏[4]。IAGA公式如下:

以上公式中,pc1,pc2分别表示交叉概率的最大值和最小值,pm1,pm2分别表示变异概率的最大值和最小值。

在IAGA算法中,根据公式,个体的交叉概率和变异概率应根据个体的适应度在平均适应度和最大适应度之间进行线性变换。如果种群中存在较大规模的适应度接近平均适应度的个体,它的交叉概率最大,几乎为Pc1和Pm1,若个体适应度接近于最大适应度,那么它的Pc和Pm很小,为Pc2和Pm2,即IAGA的自适应交叉概率和变异概率曲线非常陡峭,导致一部分个体只能拥有较低的Pc和Pm,使进化停滞不前,造成局部收敛[5]。

本文所要提出的新的改进自适应遗传算法是根据种群的大小,适应值的分布情况,自适应变化整个种群的Pc和Pm,使它们的变化曲线为一个从振荡而逐渐稳定的形势。设计进化前期具有较大的Pc和Pm,以增强搜索能力,在进化后期采取相对较低的Pc和Pm,以确定最佳个体。本文将采用正弦形式的自适应遗传算法(SAGA),其公式如下:

如图2和图3所示,两个公式的图像均为正弦式图像,从而保证了交叉概率和变异概率呈一种稳定式变化,而不会出现过度陡峭曲线,因为-1

3 路径规划方法

3.1 编码

采用序号法。基本顺序是从左到右,从下到上。将立体仓库分为若干个空格,从立体仓库的左下角的第一个格开始,给每一个空格一个序号N,依次延续,这样序号N与立体仓库的每一个空格一一对应。

采用序号法来表示堆垛机行走的路径,主要是因为序号法与坐标法作比较可节省内存,表达简洁清楚,更为重要的是便于以后的遗传算子(选择算子、交叉算子、变异算子)的操作。

我们将堆垛机在立体仓库的一条运动路径称之为一个个体,在这里假设堆垛机由起始位置A经过这一条路径最终到达终点位置B,那么这条路径可以表示为一个个体。采用序号法,则表示为(0,1,11,13,22,32,34,45,56,66,77,87,88,99)。我们从中可以看出,每条路径采用序号法具有编码长度短、简明、直观的优点。

3.2 初始种群

初始群体是遗传算法迭代运算的起点,它是由一定数目的个体所组成。一般情况下,在仓库空格数目较大的情况下产生初始群体采用计算机随机生成法,但是我们要求初始群体的所有路径具有目的性、无障碍性。从起点出发,利用局部搜索技术随机选取与前一个点相邻的非障碍物点作为下一路径点,以此类推,直至找到终点。如路径S={x1,x2 xn}。

3.3 个体适应度函数

在这里选取如下所示的个体适应度函数:F=,式中,n为该个体所通过的货格数目总和,D为该个体中相邻序号间直线距离之和。为一个修正项,它的主要目的是消除遗传算法运行进行中所产生的间断点相距太远的过短路径,继而引起陷入早熟现象。

3.4 遗传算子设计

3.4.1 选择算子

采用轮盘赌选择法和精英保留法相结合的方法,是个体按照与适应度成正比例的概率向下一代群体繁殖。

3.4.2 交叉算子

采用部分匹配交叉法:先随机产生两个,定义这两点间的区域为匹配区域,并用位置操作交换两个父代的匹配区域。如:交叉点为3、6父代A 872 130 9546父代B 983 567 1420,先交换130与567,得出来的两个过渡代为A’872 567 9546父代B’983 130 1420.对于A’、B’中的匹配区域以外出现的数码重复,要依据匹配区域内的位置逐一进行交换。

5—1,6—3,7—0。子代A 8025679143子代B9861305427。

3.4.3 变异算子

在堆垛机优化路径上属于典型的TSP问题,其变异算子采用逆转变异算子,方法如下:在个体中随机挑选两个逆转点,再将两个逆转点间的基因反序插入原位置。如个体A:987654321,在第3号位于第6号位采用逆转变异算子。新生成的个体为987456321。

4 仿真分析

采用Matlab遗传算法工具箱对此进行仿真测试。设种群规模为40,每个种群的长度为20,交叉概率Pc=0.9,变异概率为Pm=0.01,然后利用SAGA对每一代的交叉概率和变异概率进行计算。在Matlab窗口中输入Gatool,打开、进入遗传算法工具箱。之前必须将适应度函数写成M文件。输入遗传算法工具出启时的界面。图为遗传算法过程中群体中每一代个体最佳适应度随进化代数的变化情况。如图4所示上图中较为密集的点为每一代的最佳适应度值,而其上的点表示平均适应度值。可以看出,算法收敛较快,进化到约34代就已经搜索到了最优解。在早期个代中,当个体离理想值较远时,最佳值会迅速得到改进;在后来各代中,种群越接近最佳点,最佳值改进的越慢,以上这些顺应了SAGA的要求。图5为代与代平均个体之间的平均距离。

通过图5所示我们可以清晰的看到自适应算法在算完100代之后,这其中的每一代的具体情况,可以看出各代之间的差异性。

5 结论

本文提出了改进的自适应遗传算法(SAGA),不仅克服了传统遗传算法的早熟和收敛速度慢问题,而且大幅度提高遗传算法的工作效率。此方法应用于堆垛机的路径规划,可以提高堆垛机的路径规划质量和工作效率。通过Matlab遗传算法工具箱的仿真,进一步验证了此方法的有效性和可行性。

参考文献

[1]孙树栋,曲彦宾.遗传算法在机器人路径规划中的应用研究[J].西北工业大学学报,1998.16(1):79-83.

[2]Srinvas M,Patnaik L M.Adaptive probabilities of crossover and mutation in genetic algorithms[J].IEEE Trans on Systems,Man and Cybernetics.1992.24(6):656-667.

[3]张京钊,江涛.改进的自适应遗传算法[J].计算机工程与应用,2010,46(11):53-55.

[4]任子武,伞冶.自适应遗传算法的改进及在系统辨识中应用研究[J].系统仿真学报,2006,18(1):41-66.

堆垛问题 第2篇

摘要：给出面向繁华商业区地段的新型巷道堆垛式地下立体车库实现方案，探讨巷道堆垛式立体车库堆垛机测控方法，研究车库出入库车辆寻址定位方法，基于STC89C52单片机实现了堆垛小车测控定位及光电寻址.给出巷道堆垛式立体车库存取策略，采用叉梳式车辆存取方式实现车辆搬运，完成车库搬运机构结构设计并采用计算机辅助制图软件SolidWorks绘制相应结构图，该研究成果对于实现繁华商业街快速停车、解决商业区停车难问题具有重要现实意义.

关键词：商业区；立体车库；巷道堆垛式；堆垛机；寻址定位

DOI：10.15938/j.jhust.2015.05.017

中图分类号：TP273

文献标志码：A

文章编号：1007-2683（2015）05-0085-06

0 引言

随着社会经济的不断飞速发展，私家车数量日趋增长.机动车保有量的增长与泊车位的紧缺之间的矛盾日益凸显.针对传统车库车位少、费朋高、空间利用率低等弊端，十二五期间，国家大力倡导建设现代化的立体停车库，与之配套使用的立体车库测控技术则成为该领域中科研人员急需提升及发展的重中之重.目前，国内关于立体车库与立体车库测控系统的研究尚处于起步阶段，行业内没有统一的技术标准，多数产品靠引进或效仿国外技术制造，技术水平低、价格高昂.同时，由于缺少科研设计单位等的参与，立式停车测控技术研发能力严重不足，再加上政策不配套，造成了停车产业发展和管理的严重滞后.

上述问题的解决一方面需要国家给出政策，如尽快建立立体车库行业运行机制，运用价格杠杆调高占路停车收费标准、消除路边停车现象，鼓励按市场规则经营车库等，另一方面则需要鼓励高校、科研单位大力开展立式车库测控技术自主研发，研究适合国情的且具有本土化优势的立体车库测控系统，解决立体车库智能收费、车辆存取识别、车位调度及行程设计、堆垛定位及测速、智能安防报警以及车辆超限超重检测报警等系列关键技术问题.

本文研究适用于繁华商业区地段的新型巷道堆垛式地下立体车库测控系统，研究解决立式停车堆垛机堆垛寻址定位、行程控制、车辆存取策略等关键技术问题.课题研究对于实现解决立式车库车辆自动堆垛具有重要意义.

1 方案与方法研究

考虑到大型城市繁华商业区地段，车辆流动量大、可用空间有限、人员拥挤等特点，研究中选择巷道堆垛式立体车库结构型式，繁华商业区地下立体车库研究主要围绕车辆存取方法、入库引导测控和堆垛机寻址定位测控三部分内容展开.图1给出车辆存车入库堆垛控制方法流程图.

1.1 方案设计

结合图1所示存车流程说明车库设计总体方案.巷道堆垛式立体车库的测控主要通过入库引导和堆垛机测控来实现，堆垛机部分主要由提升搬移机构和堆垛机小车测控机构组成.

GB17907-1999《机械式停车设备通用安全要求》中，明确规定了立体车库停车位的长、宽、高等信息.所以，研究中，在车库入口处设置入库引导系统完成对入库车辆进行长宽高三维尺寸和车重等检测以及超限报警，以确定车辆是否符合该车库车辆入库要求.车辆入库后，通过入库引导提示系统，提示司机将车停放到规定位置，司机下车，司机离开车库后，库门关闭，主控单片机系统启动管理系统，根据车库车位实时监测结果给出空闲车位信息，根据调度最优策略计算确定停车泊位具体位置，并将控制信息通过无线通讯方式传输入堆垛机小车单片机控制系统，开启具体车位的寻址定位操作，

堆垛机小车单片机控制系统控制小车光电寻址，移动到规定的泊车位后，泊车位下方的堆垛机小车测控机构控制提升搬移机构中的移动叉梳板抬起车辆，同时堆垛机提升系统工作，使堆垛机小车垂直运动，待提升系统稳定后堆垛机水平移动.这样就实现了车辆的升降平移的运动，完成车辆入库寻址，堆垛机小车进入空泊车位时，泊车位处光电测位开关监控车辆停放泊车位是否超限，如果过位启动光电报警，泊车位单片机控制子系统控制停车中断并传输信息至小车控制单片机系统及主控单片机系统，控制堆垛机小车进行相应调整处理.如果具体车位停车到位，则堆垛机小车控制放下移动叉梳板，把车辆移动到泊车位的固定叉梳板上，完成车辆的存入，

取车过程与存车过程相反.车库框架的具体层数和每层容纳泊车位数量由相应建筑结构具体设定.

1.2 车辆存取策略研究

巷道堆垛式立体车库存取车辆可通过3种方式来实现：

1）原地待命策略.堆垛机完成存取操作后停在原地等待下次操作.

2）存车优先策略.当堆垛机完成存取操作后回到车库入口待命.

3）交叉存取策略.同时有几辆车需要存取时，对存取车辆进行存车和取车分组，对两组服务对象进行存取车交叉服务.

对于繁华商业区地下立体车库而言，存取车辆的时间长短直接反映了设备的利用率和效率.车库系统的存取车辆服务时间与车库中的位置有关，与车库出入口近的车位服务时间较短，反之时间则较久.因此研究中选择先近后远，先低层后高层的车辆存取方案，考虑到车库成本、繁华商业区拥堵实际情况等，最终确定存车优先的存取策略.

2 结构设计

2.1 结构型式选择

研究中，针对繁华商业区地段特点，选择地下巷道堆垛式结构型式架构车库，车库为三层，列数根据具体车库空间而定，整体而言，具备下述特色优势：①成本低、结构设计灵活.②具体实现安装时，既可以采用钢结构，也可以采用钢和混凝土的混合结构.③巷道堆垛机的存取方式易于实现自动化、智能化管理，系统灵活，安全性高.④适合解决繁华商业区地段车库入口处空间及面积等有限、寸土寸金等关键问题，提高地下土地面积利用率.

2.2 存取方式设置

立体车库存取车方式通常包括：三级滑叉式、链条传动式和叉梳式，三级滑叉式和链条传动式存取车方式中，每个停车位都有一个放置车辆的载车板，车辆的存取，实际上是通过对载车板的存取来实现的.每个车位都有一个载车板，因此，当连续存车或连续取车时，将会存在一个取空载车板或者存空载车板的空行程，这样就增加了存取车的时间，影响了存取车效率，考虑到存取车时间是一个影响立体车库使用的重要因素，而移动叉梳和搬运机构的连接系统结构简单，传动部件少，运行效率高，所以研究中选择叉梳式车辆存取方式.

移动叉梳结构设计如图2所示.

图2中移动叉梳长度为6000mm，前后轮支撑（叉齿）长度为550mm.堆垛机小车上设置移动叉梳，而每个泊车位上设置与之相互交错的固定叉梳.堆垛机小车到达指定位置后，通过堆垛机小车上的液压缸移动叉梳的升、降运动，实现汽车的存取，研究中采用计算机辅助制图软件SolidWorks绘制实现相应结构.

2.3 泊车位与固定叉梳

根据GB17907-1999《机械式停车设备通用安全要求》规定，研究确定车库所能容纳车辆最大参数：车长5000mm，车宽1900mm，车高l600mm，车辆轴距3000mm，车重2000kg.由此设计泊车位规格如下：库长7000mm，库宽2500mm，库高1800mm.泊车位与固定叉梳结构设计如图3所示.

为了实现前述车辆存取方案，车库结构设计时泊车位采用对称设计，中间留有堆垛小车行走的空间并且下方焊有小车行走轨道，方便堆垛机小车的行走，泊车位上方的固定又梳与上文介绍的移动又梳齿以相互交错的方式进行齿条啮合.

2.4 堆垛机小车结构设计

堆垛机小车由移动叉梳、液压缸、堆垛机行走小车组成，如图4所示.

堆垛机小车采用了对称结构，移动叉梳板由4个液压缸控制其升降，存车时，移动叉梳板升到最高位置，同时堆垛机小车沿着轨道进入泊车位下方，其叉齿与固定叉梳板上的叉齿错开，液压缸驱动移动叉梳板下降，使车辆从移动叉梳板向固定又梳板上转移，驱动堆垛机小车向堆垛机移动，完成存车过程，取车时各系统的运作与存车相反.

2.5 提升搬移机构

提升搬移机构采用框架结构，主要包括行车轮、拖车盘和钢筋框架.拖车盘的升降由链传动完成，提升链提升拖车盘的四角作垂直运动，由电动机提供动力，经减速器减速后，传动到驱动轮，驱动轮带动提升链使提升系统的拖车盘上下移动，实现运送车辆的目的，存车时，提升机沿巷道水平移动，拖车板垂直移动共同完成对准泊车位的运动，堆垛机小车沿着轨道进入泊车位，从而完成存取车的三维运动.

3 堆垛机测控系统设计

车辆存取寻址定位研究中，设计堆垛机水平移动与垂直移动测量定位方式相同.

小车水平定位由红外检测模块、单片机控制系统、电源模块、电机驱动模块、红外遥控模块组成，其组成框图如图5所示.

小车水平定位过程中：

1）首先把车库墙体涂成白色，再在每个泊车位的中间涂上宽为200mm的黑线.

2）车辆进入堆垛机司机下车后，通过红外发射器发送给单片机一个数字（即为车辆水平方向将要停泊的库位号，默认堆垛机起始由最左端0号泊车位，号数从左到右依次递增）.

3）小车每经过一次黑线，红外线就会返回给单片机一次中断，当中断次数与红外发射器所给数字相同时，即为所要存取的泊车位，从而完成定位寻址.

3.1 堆垛机小车单片机控制系统

目前控制系统中主要运用的控制单元为单片机和PLC两种.单片机具有结构简单、使用方便、价格便宜等优点.所以堆垛机小车控制系统采用STC89C52单片机作为核心控制单元.

STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8k的系统可编程Flash存储器，运算速度快等优点，堆垛机小车单片机控制系统主要包括单片机控制芯片、电源电路、复位电路、时钟电路等，控制系统原理图见图6.

3.2 红外检测模块

采用反射式光电开关LTH1550作为传感信息采集装置，其测试电路设计如图7所示，

红外发射管发射光线到墙面，红外光遇到白底就会发生漫反射，接收管接收到发射光，经施密特触发器整形后输出低电平；当红外线遇到黑色线时就会被吸收，接收管没有接收到反射光，经施密特触发器整形后输出高电平，同时反馈给单片机一个中断信号.

3.3 红外遥控模块

发射部分与接收部分构成了利用红外线原理的遥控模块.由红外遥控器上的红外发射电路发射红外信号，单片机通过中断来对红外接收头接收到的载波信号进行解码来确定是哪个按键被按下.

红外遥控器采用芯片NEC μPD6121实现，使用NEC码型.NEC协议根据脉冲时间长短解码.每个脉冲为560μs长的38kHz载波（约21个载波周期）.逻辑“1”脉冲时间为2.25ms，逻辑“0”脉冲时间为1.125ms.单片机通过计算相邻两个中断的间隔时间来判断信息位是“0”或“1”.如果单片机计算出的两次信息位的时间差值是1.125 ms说明接收到的为“0”，如果计算的两次时间差值是2.25ms则为“I”，信号码定义如图8.

协议的一帧编码由一段引导码，8位用于区分用户的不同类型的遥控装置的用户码和用于遥控器面板上的不同按键区分的8位数据码共同组成.并且完整两次发射，以提高应用的可靠性.如图9为NEC红外遥控器编码的结构图.

程序运行后，单片机首先要判断是否接收到脉冲，编码“0”和“1”拥有不同的脉冲时间，所以单片机一旦识别到脉冲信号，就利用计数器计算脉冲的长度，确定接收的是哪个编码.如果识别到的是头脉冲，单片机不做任何处理，每当识别到一个有效的信

号时，计数器的数值增加1，然后分析工作的完成情况，如果没完成，则直接结束程序，如果完成则进行下一步工作校验信号是否正确，如果校验错误，则直接结束程序，如果校验正确，则将键值进行保存并发送信息量，最后结束程序.图10是遥控解码程序的流程图，

为了提高运行可靠性，系统设计双重校验方法实现遥控方法.首先求出接收数据及其补码的和，若不为OxFF，则说明数据接收出现了错误，若为OxFF就说明接收了正确的数据.得到这个和之后，接下来使用这个用户码来滤除别的遥控器带来的干扰，从而确定了遥控器.这种双重校验的机制，有效的排除了外界的干扰，确保了接收编码的正确性.

3.4 电源模块与电机驱动模块

研究中采用L7805、L7806、L7812芯片设计电源电路，原理图如图11所示.

图11电路输出分别为SV、6V和12V，系统运行时可为单片机、红外探测模块、电机驱动模块和步进电机供电，由于单片机输出的步进信号电压偏低，而且负载能力不足，不能用来直接驱动电机，L298N驱动芯片是性能优越的小型直流电机驱动芯片之一，在4～6V的电压下，可以提供2A的驱动电流，符合电机驱动的要求，因此需要使用驱动芯片L298N，单片机输出的信号，经过L298N实现功率的放大，驱动电机工作.

4 试验及结果

研究中设计小型模拟堆垛机测试样机，采用VC++编程实现相应测量控制环节.在模拟黑白线轨道中进行整体的测试.模拟堆垛机实体图如图12所示.

经过50次反复功能验证，模拟堆垛机小车完全能够实现预期的测控定位要求.并且定位误差小，可以满足设计要求.

5 结语

堆垛问题 第3篇

关键词：堆垛机,认址片,高架库,G3光电检测

1 问题

堆垛机是高架库取放货的关键设备, 公司高架库共有16台各型号堆垛机, 其中成品库6个巷道都有堆垛机二伸巷道, 在刚开始投入运行的100天中, 共发生堆垛机二伸取放货时货叉触碰托盘问题78起, 造成托盘与其上物品从最高18米的高架库货架上落下, 使托盘与物品毁坏, 影响设备效率, 也很容易造成人身与设备事故。

2 故障原因分析

2.1 堆垛机二伸取放货叉流程的2个流程10个动作

(1) 堆垛机二伸货叉取货动作流程。搜寻检测二伸低位认址片→货叉在低位认址片下方35 mm范围内下降搜寻检测二伸横梁 (G3光电触发) →伸货叉→货叉上升50 mm搜寻检测二伸高位认址片→货叉载货收回货仓。

(2) 堆垛机二伸货叉放货动作流程。搜寻检测二伸高位认址片→货叉载货伸货叉→货叉下降50 mm搜寻检测二伸低位认址片→货叉在低位认址片下方35 mm范围内继续下降搜寻检测二伸横梁 (G3光电触发) →空货叉收回货仓。

由于高位认址片就是以低位认址片的高度为基准加50mm得到的, 所以综合上面堆垛机二伸取放货时货叉的动作流程可以看出, 影响堆垛机取放货关键因素就是低位认址片的高度和G3光电的触发条件。

首先确定堆垛机最佳的取放货高度和极限取放货高度, 依据托盘高度不同, 最佳取放货高度和极限取放货高度也会不同 (图1) 。

货叉最佳取放货高度是在取货空腔的中间位置M点, 满托盘实测的空腔高度平均是108 mm, 最低是105 mm。所以最佳取放货高度应该是平均高度54 mm。货叉一般测量上平面, 所以在最佳取放货高度时, 货叉上平面距横梁的高度应是54+30 (货叉的一半高度) =84 mm。货叉取放货时, 上平面的极限高度应该是105 mm, 因为在>105 mm的高度上伸货叉, 就有可能碰撞横梁上最低空腔105 mm的满托盘, 而造成触碰发生。

2.2 二伸货叉造成货物坠落现象原因分析

(1) 堆垛机向左取货时造成的货物掉落, 向右侧同样, 情形如图2。货叉向左取货时, 触碰到托盘底部, 推力致使托盘右侧脱离支撑横梁, 向下掉落时碰到下一层的货物, 虽避免了整个托盘滑落, 但是托盘上的物品就散落了。原因有2条, 二伸低位认址片的高度高于托盘空腔高度;G3光电在不高于低位认址片且高于托盘空腔高度时被误触发。堆垛机向左放货时造成的烟箱掉落, 向右侧同样, 情形如图3。

(2) 货叉向左放货时, 收货叉时, 货叉过高致使货叉没有完全脱离托盘底部, 对托盘底部的摩擦力拉托盘致使托盘右移, 使托盘右侧脱离支撑横梁, 向下掉落时碰到下一层的货物, 虽避免了整个托盘掉落, 但托盘上的物品易于散落。故障率同货叉距横梁的高度关系如图4。

3 解决措施

3.1 精确调整认址片高度

把所有成品库堆垛机二伸的低位认址片高度调整为105 mm, 由于货叉的取放货需要在这个高度下降检测到横梁后再动作, 从而保证货叉在取放货时不碰托盘。同理, 最佳取放货时, 货叉上平面高度是84 mm, 调整横梁检测G3光电的激活条件在光点从低位认址片上沿 (105 mm) 下降21 mm处, 以保证货叉取放货时的最佳高度84 mm。调节后光标照射情况如图5。

3.2 改造设备

G3光电触发是货叉取放货必不可少的条件, 且G3光电触发即认为检测到了横梁, 触发时货叉的最佳高度是横梁上方84 mm处。调整认址片的高度虽然可以避免货叉不触碰托盘, 但是堆垛机依然在该位置报故障, 并没有解决G3光电提前触发的故障。G3光电触发的实际状况分类见表1。

从表1中可以看出, G3光电的误触发可造成堆垛机多种故障, 也是堆垛机货叉取放货高度不稳的主要原因。为解决此类问题, 采取措施避免光电信号被误触发势在必行。结合郑州黄金叶加工中心物流车间成品高架库消防装置等干扰源只在堆垛机货仓一侧的现实状况, 采取了另串加一组光电检测G4装置的改进。方法是在货仓的另一面, 再串加一个横梁检测G4, 只有G3和G4同时被触发, 堆垛机货叉才会进行取放货, 这样, 即使一侧的光电被误触发, 另一个光电就起到了事实上的屏蔽这个误触发的作用。从而保障了只有2个光电真正检测到横梁, 才一起作用给堆垛机货叉取放货的条件, 从而保证了货叉84 mm的最佳取放货高度。

4 改造效果

机器人堆垛划伤治理 第4篇

关键词：光伏玻璃,机器人,堆垛,划伤

安彩高科光伏二期冷端采用意大利保特罗设备, 自动堆垛使用柯玛C5G机器人。为节约成本, 没有使用专门的堆垛机进行堆垛, 这为我们生产初期原片划伤不受控埋下了伏笔, 划伤发生率在20%左右, 严重制约了良品率的提升。划伤是机器人在堆垛过程中, 后片玻璃与前片玻璃发生碰撞或摩擦形成的。由于我们采用盲堆方式, 机器人只能按照设定的玻璃厚度进行机械后移, 不能根据实放位置与理论位置的差别对后堆的玻璃位置进行补正, 所以机器人堆垛参数的设定、行进程序的优化、吸盘上吸头的优化调整对控制划伤至关重要, 直接决定着划伤的出现与否。造成划伤的因素很多, 本文主要对几个重要的影响因素进行探讨, 并提出解决与优化方案:

1 机器人堆垛参数的设定

机器人堆垛参数很多, 影响划伤的参数依次是:厚度偏移、堆垛角度与堆垛高度。

在正常堆垛状况下, 我们150片3.2mm厚玻璃堆垛后的宽度为495～520mm (玻璃上端宽度) , 每片厚度为3.30～3.50mm, 因此我们设定每片的厚度偏移为3.50mm, 根据不同时间段玻璃厚度的波动可做适当的微调, 但每片玻璃厚度偏移不宜小于3.45mm, 否则可能出现由于玻璃堆垛太紧造成的吸盘划伤。

调整堆垛角度时, 调整原则为每托前30片为平行堆, 即后堆玻璃与前堆玻璃在竖直方向的夹角为零。由于玻璃放置在集装架上有9°的倾斜, 玻璃垛上端会压的很紧, 而下端有一定的间隙, 所以后堆玻璃会放置的越来越倾斜, 后堆玻璃与前堆玻璃的开口宽度会随着堆垛的进行逐渐增大。如果最后满托时开口宽度控制为20mm以下, 不会出现玻璃下端划伤;如果此开口过大超过30mm, 堆垛时易出现玻璃下端距离长边20mm内的划伤;如果堆垛角度设定值过大, 容易出现吸盘携带玻璃推集装架使集装架在载台上晃动的情况, 严重者会在玻璃上端出现划伤。我们在调整机器人堆垛状态时, 理想情况是每托的每片玻璃都能以相同的角度完成动作循环, 即后堆玻璃与前堆玻璃在竖直方向稍有夹角且下端首先与前堆玻璃接触, 但由于受到玻璃厚度的波动及机械设备状况的限制, 往往达不到我们的要求。于是我们通过采用每托前30片平行堆的方式, 为后面的堆垛预留空间, 防止开口过大。

调整堆垛高度时, 最好调整到堆垛时玻璃下端距离集装架皮子或堵头箱底板3～5mm, 堆垛高度直接影响堆垛时两片玻璃的间隙, 越高堆的越松, 越低堆垛越紧, 所以堆垛高度可作为调节堆垛松紧的一个方法, 但太低的话容易出现碎片现象。

2 机器人行进程序的优化

机器人在堆垛过程中, 从吸起玻璃到玻璃被释放整个过程中所走的轨迹和速度控制对是否出现划伤也很重要, 特别是玻璃被释放到集装架或堵头箱底板上的最后阶段20mm路程, 其速度要尽量慢, 根据动能公式E=1/2MV^2, 动能与速度的平方成正比, 因此降低机器人行进速度对减少前后片撞击时的动能效果是显著的。在保证所有玻璃都能由机器人自动堆垛完成的前提下, 优化机器人行进程序, 提高机器人运行速度从而缩短中间行程时间, 尽量放慢最后20mm的速度, 对控制划伤非常有效。玻璃释放前最后阶段可细分为:

玻璃距离上片玻璃20mm开始减速慢行→匀速行进到与上片玻璃接触→吸盘运动停止→机器人开始反吹→玻璃被释放→吸盘离开。在吸盘上的气缸还在作用的情况下, 如果反吹的气压过大, 也容易造成吸盘划伤。对策方法是在吸盘上的气路上加装截留阀, 对反吹的压力进行调节, 可以防止反吹压力过大的情况。

3 机器人吸盘上吸头的优化调整

我们每个机器人使用的吸盘上共配有24个吸头, 采用每次吸一片的堆垛方式。在正常情况下, 堆垛16系列原片使用8个吸头, 堆垛19系列原片使用12个吸头, 堆垛相同尺寸的原片使用的吸头越多, 越容易导致吸起后玻璃板变形出现划伤。因此, 吸盘上吸头是否使用的指导原则是:

(1) 装有限位开关的两个吸头必须用;

(2) 尽量对称使用, 减小玻璃板被吸起后的变形;

(3) 在保证玻璃板能被吸起的情况下, 减少吸头的使用个数。

在生产过程中, 我们生产16系列原片和19系列原片使用的吸头分布如下图所示: (⊙表示吸头被使用;○表示吸头未被使用)

玻璃板与吸盘上吸头接触位置的划伤通常称为吸盘划伤, 是我们在生产初期经常遇见的一种玻璃外观缺陷。由于这种划伤位于玻璃的中部且不易抽检发现, 优化切割成小片的可能性不大, 往往造成玻璃批量废弃。吸盘划伤可分为以下几种情况:

(1) 由于机器人堆垛参数设置或程序本身存在问题, 造成玻璃之间堆的太紧, 容易出现吸盘划伤。这种情况一方面可通过观察堆垛状态看出, 另一方面可通过听玻璃释放前后机器人的声音听出。

(2) 吸盘上控制各个吸头的气缸出现故障使吸头不动作, 改变了玻璃的吸力使玻璃发生了变形。每个气缸的动作状态需要维修整备工每班点检, 及时发现及时维修。

(3) 吸盘上各个吸头的橡胶皮子上有碎玻璃, 容易形成少量固定位置吸盘划伤。这种情况发生在堆垛时出现碎片后, 玻璃扎进皮子里, 需要自动堆垛工立即检查清除。

4 其它重要影响因素及对策方案

5 结论

通过上述对机器人堆垛过程中可能形成划伤的原因的简单阐述, 我们可以看出, 导致划伤的原因可能是多方面的, 划伤的治理是一个复杂的过程。在当前生死存亡的市场环境下, 各个公司都实行了严格的技术封锁, 我们必须立足我们的设备本身, 从多个环节入手加强对策, 尽力避免划伤的出现。

参考文献

[1]安彩.光伏玻璃生产工艺与设备培训教材[J].高科光伏玻璃厂2010 (8) .

露天堆垛火灾事故统计分析 第5篇

对于堆垛火灾,早在20世纪初德国材料分析与测试研究所(BAM)的Krause教授便从仓储物料火灾安全出发,对堆积状粉体物料阴燃的传播进行了试验和理论分析;Jayaraman,Ross则提出:借助模拟退火算法实现生产加工站点选址的最优化。我国的杨晓涵、卢国建从理论方面研究了木垛暴露面积与燃烧速率的关系。此外,我国还先后制定了相关的法律法规来加强露天堆垛的消防安全管理,但目前对该类事故的数据统计与分析却较少。

笔者对2007-2013年(上)国内发生的366起露天堆垛火灾事故进行统计分析,总结其总体发展趋势,以为露天堆场消防安全管理的完善提供科学依据。

1 我国露天堆垛火灾事故分布规律

根据消防在线有关记录的统计,笔者对2007-2013年(上)全国范围内发生的366起露天堆垛火灾事故分布规律作如下分析。

1.1 时间分布规律

表1给出了2007-2013年(上)我国露天堆垛火灾事故发生时间的统计数据。

表1 2007-2013年(上)我国露天堆垛火灾事故统计

由表1可以知,2007年我国露天堆垛火灾事故数目最少,仅为31起。统计数据表明,在2010年此类火灾事故数目达到最大,共计78起,这主要是因为2010年全国大部分省市发生不同程度的旱灾,而这种恶劣的气候直接导致了该年份堆垛火灾频发。但仅2013年上半年,此类事故就已达61起,且其中数起特大事故均造成了严重的经济损失和较大的社会影响。由此可知,该类火灾事故发展形势仍然十分严峻。

从表1可以看出,发生在第二季度的堆垛火灾事故共有173起,占事故总数的47.27%。可见,每年的第二季度是露天堆垛火灾的高发时期,而第四季度最少。另外,从季节方面分析,春天北方较为干燥,多季风,气温有所回升,故秸秆、柴草、木材等易燃品露天堆垛极易发生火灾。在夏收、秋收时节,因雷电及电器故障而引发的露天储物火灾事故也较多。此外,从火灾发生的时间段考虑,每天14:00-19:00期间为火灾高发。这主要是因为,一方面此时段日照强度大,地表温度达到一天最高,火灾隐患较大;另一方面,午后人们活动频繁、密度大,且人员易产生困顿、疲劳、注意力不集中等生理反应,从而导致操作失误,使得此时段露天堆垛火灾最为集中。

因此,需要加强事故高发季度及高发时段的火灾隐患检查与整改力度,普及防火宣传教育,定期进行季度性消防演练,从而有效控制和减少此类事故的发生。

1.2 空间分布规律

表2给出了2007—2013年(上)我国露天堆垛火灾事故空间分布的数据统计。

表2 2007-2013年(上)我国各地区露天堆垛火灾事故空间分布统计

由表2可以看出,此类事故主要集中在西北地区,其火灾发生率高达43.56%,远高于其他地区。其主要原因,一是西北地区气候干燥,多沙尘暴,火灾隐患较大;二是该地区经济发展缓慢,物料存储条件差,管理不完善,而且厂矿单位防火、灭火能力较差,故导致其火灾事故频发。东北和华中地区此类事故较多,中南和华北地区则相对较少。西南地区由于气候湿润,降雨量充沛,所以露天堆垛火灾事故最少,仅占到事故总数目的2.74%。因此,对西北地区消防队(站)及消防网站建设的加强,消防设施的健全,成为减少全国此类事故发生的必行之举。

从火灾发生的场所看,露天仓库堆垛火灾事故最多,约占到统计数目的1/2。这主要是因为企业片面注重经济效益而忽视库区安全的必要投入。在初始选址、堆场日常安全管理、消防灭火等方面均存在较大的火灾隐患,这些因素最终导致露天仓库此类事故频发,且火灾造成的经济损失十分严重。另外,在农村地区,由于居民防火安全意识较差,秸秆、柴草、垃圾等材料在房屋周围随意就近堆放,同时又疏忽于必要的明火控制(如小孩玩火,百姓生火做饭,农用机械火星飞出等),故农村地区此类事故率较高,但造成的损失则相对较少。所以,要通过建立和完善相应的法律法规整改厂区露天仓库的管理现状,从而降低露天仓库此类事故的发生率。同时,定期进行火灾安全教育及消防演习,加强人员的火灾应对能力培训,进而减少经济损失。

1.3 起火源的统计分析

表3为不同起火物质引起露天堆垛火灾事故的分布情况。

表3 露天堆垛火灾事故起火物质统计

表3反映出露天堆垛火灾中由林产品引发的事故最多,共计166起,事故率高达45.36%。这是因为木材加工厂、造纸厂内木质材料及农村地区柴草等常见林产品纤维素、木质素含量高、易点燃;同时该类材料露天堆放时极易受到外界环境中温度、湿度及风力等因素的影响,容易出现自燃、阴燃现象,火灾控制难,这些因素最终导致林产品露天堆垛火灾事故频繁发生。所以,要高度重视林产品物料露天储存的安全管理,在完善消防安全生产责任制同时,对关键设备、危险物料定时检查,提高火灾初期处理能力,从而从源头减少事故的发生。由表3可知,由农产品引起的该类火灾发生率相对较高,已经达到24.60%。这主要是因为露天粮、棉仓物资集中,且库区达不到严格的防火要求,再者电器设备故障及人员安全意识淡薄而导致事故频繁发生。此外,由于棉、粮类生活必需品的特殊性,使得该类事故易造成巨大的经济损失,同时产生重大的社会影响。因此,农产品露天仓库的防火工作同样不可轻视,其中对现有的《粮仓防火设计规范》等相关条文规定的不断完善,加强厂区领导、员工防火安全专项教育,以及定时检查、整改露天仓库火灾隐患等工作显得尤为重要。

2 我国露天堆垛火灾事故总体发展趋势

对2007-2013年(上)我国发生的366起露天堆垛火灾事故统计数据整理,近几年国内此类事故在时间、空间及起火源分布的发展规律,分别如图1~图3所示。

可以看出,堆垛火灾事故起数虽少但其发展规律与总体趋势有较大差异,因此也要引起相应的注意。虽然图2显示西北地区此类事故最多,但由于该地区在2010年采取了有效措施,使得事故增长率得到有效控制,而东北地区2013年事故增长率最大,呈现严重恶化的现象。由图3可知,林产品此类事故起数在2008及2011年均有较大的下降,即较其他物质表现出明显的波动性,说明对此类物质消防安全的管理不仅是减少该类事故的重点同时也是难点。另外,从2007年开始,我国露天堆垛火事故起数呈迅速上升的趋势,并于2010年达到最大值,随后两年情况有所好转,说明露天堆垛火灾事故规模控制有所成效,但2013年(上)事故增长率达到历年最大值,由此可知该类火灾事故在总体上并未呈现有效的控制。从上述发展规律推测露天堆垛火灾事故可能与厄尔尼诺、拉尼娜现象有关,从而表现出一定的周期性。

图1 近年来各季度露天堆垛火灾事故发展趋势

图2 近年来各地区露天堆垛火灾事故发展趋势

图3 近年来各类起火物露天堆垛火灾事故发展趋势

3 结论与建议

通过对2007-2013年(上)国内发生的366起露天堆垛火灾事故统计分析可知:

(1)该类事故主要发生在每年的第二季度,即春季事故率高,且集中于14时-19时。应做好事故高发季度与高发时段的火灾隐患检查、整改等防火工作。

(2)此类事故主要分布在西北地区。另外,工矿企业露天仓库火灾事故不仅频繁且损失严重,应制定相关的地方性消防法规来规范露天仓库的消防安全管理,尤其要加强西北地区消防力量的建设。

(3)各类起火物中林产品堆垛材料事故率最高,以木材和柴草为主,应提高危险物料的安全储存能力以减少此类事故的发生。

(4)虽然在2010年后该类事故规模控制有效,但整体发展形势十分严峻,且在2013年有明显恶化趋势。

综上所述,我国露天堆垛火灾事故发展形势严峻,因此需要深入研究此类事故发生的规律及特点,进而提出相应的措施来控制和减少此类事故的发生。但由于该类事故统计年份较少,使得其发生时间的规律性还未得到充分的研究,这也将成为今后工作的重点。

参考文献

[1]李海江.2000-2008年全国重特大火灾统计分析[J].中国公共安全,20l0,12(5):64-69.

[2]U Krause,M Schmidt,C Lohrer.A numerical model to simulate smoldering fires in bulk materials and dust deposits[J].Journal of loss prevention in the process industries,2006,19(4):218-226.

[3]M Schmidt,C Lohrer,U Krause.Self-ignition of dust at reduced volume fractions of ambient oxygen[J].Journal of loss prevention in the process industries,2003,16(2):141-147.

[4]Vaidyanathan Jayaraman,Anthony Ross.A simulated annealing methodology to distribution network design and management[J].European Journal of Operational Research,2003,144(2):629-645.

[5]杨晓涵,卢国建.木垛暴露面积与其热释放速率关系的研究[J].消防科学与技术,2010,29(1):13-15.

[6]GB 50016-2006,建筑设计防火规范[S].

[7]于春华.火灾事故致因机理研究[J].消防科学与技术,2010,29(5):64-69.

[8]李经明.浅析农村火灾事故及消防安全管理[J].消防科学与技术,2014,33(3):341-345.

[9]李经明,商红松.火灾事故分析及预防对策研究[J].消防科学与技术,2012,31(2):213-218.

[10]姜连瑞.200起重特大火灾事故统计分析及灭火对策[J].消防科学与技术,2013,32(6):670-675.

COMAU机器人堆垛效率的提升 第6篇

但是在生产中也渐渐暴露出一些新问题, 制约着堆垛效率:1、随着窑炉出料量的增加, 机器人原有堆垛速度满足不了要求。2、由于长时间的运行, 控制吸盘动作的气缸漏气、串气较多, 动作异常易造成吸盘处划伤, 时常需要工艺人员调整堆垛参数, 有时还需维修人员中断正常的堆垛进行维修, 不仅形成批量废弃, 还严重制约了堆垛效率。

1 原因分析及改进

对于以上问题, 机器人堆垛速度是影响堆垛的直接原因, 吸盘划伤是影响的间接原因。具体问题具体分析, 通过在现场持续观察跟踪, 我们发现了问题的根源并从增加堆垛速度、减少划伤影响2个方面采取了对策方法。

1.1 机器人Δ堆垛速度的改进:

影响机器人堆垛速度的因素有2个:自身设定速度和堆垛动作。

⑴自身的设定的工作速度;我们知道距离、速度和时间的关系如下公式所示:

机器人运动起点和终点是一定的, 每次动作的的轨迹也是相同的, 速度越快, 完成一个堆垛周期也就越短, 效率就会提高。目前机器人设定的自身工作速度已达到95%, 直接提高机器人自身工作速度这个方法实际意义并不大, 在夏季还会使机器人轴电机温度急剧上升, 影响设备使用寿命。简单提高机器人速度并不可行。

⑵机器人堆垛的动作。

在堆垛周期内, 机器人需要完成多次旋转动作。我们考虑是否可以精简机器人动作, 减少旋转来提高运行速度。通过观察机器人实际动作发现有2个动作可以进行修改。

A、机器人每次堆垛完成后都会回到一个固定的待机位置停止, 然后再次旋转运动执行下次堆垛任务。这个过程耗费时间大约1S, 机器人完成一次堆垛周期为11.8S。减少这个动作就可以节约时间为:

1/11.8X100=8.4%, 提升了大约9%的堆垛效率。

图1为改造前机器人堆垛动作流程:每次堆垛完成后机器人都会停在一个固定的待机位, 下片玻璃来到后。从待机位置开始运动到抓取位置, 运动方式为先旋转到与玻璃平行, 然后再下降到抓取位置完成抓取。

我们从程序做了修改, 设定了新的待机位置并且改变了待机位时吸盘架子的姿态, 使其与玻璃方向平行。堆垛完成后回到新的待机位, 下片玻璃来到时, 直接下降抓取, 避免了多余动作, 这样就缩短了堆垛周期。

B、机器人堆垛动作是多个分动作组成, 各个动作类型是不一样的, 在实际运行中的效果也不一样。COMAU机器人用几种参数来定义一个完整的动作:动作指令、运动形式、运动轨迹类型。动作指令分为2类:MOVE和MOVEFLY;使用MOVE指令, 机器人忠实的按照程序设定的轨迹运行。MOVEFLY则忽略中间过程, 机器人智能的以圆弧运行完成整个动作, 整个动作圆润流畅, 运行效率要高于MOVE指令。运动形式有3种:JOINT (关节) 、LINEAR (线性) 、CIRCULAR (圆形) 。运动轨迹也有与之相对应的3种轨迹JOINT、LINEAR、CIRCULAR。这3种参数组合就形成了各种运动形式。JOINT运动形式为多轴联动, 运行效率最高。原有程序中MOVEFLY和JOINT组合运动不多, 我们通过增加这2者组合, 打打简化了机器人动作, 堆垛速度有了明显提升。

1.2 关于减少吸盘划伤的改进

机器人抓取工具为一个安装了24个吸盘的架子, 主要是利用吸盘和玻璃之间形成的负压来抓取玻璃。吸盘架子上布有气路以及对应的控制回路, 有真空回路、反吹回路和吸盘动作气路, 各个气路的动作时序都是由远程信号控制相应电磁阀来完成。真空回路安装有文丘里, 作用是在抓取时形成负压;反吹回路是在卸载玻璃时使玻璃能顺利脱离吸盘;吸盘动作气路是抓取、卸载玻璃时控制吸盘伸缩 (气缸电磁阀失电时吸盘靠自带的弹簧前进;电磁阀得电, 气缸动作控制吸盘退回) 。

机器人整个堆垛流程如上图所示。通过实际的调查发现, 由于气缸长时间的使用, 很多气缸缸体串气、漏气, 造成后退不一致, 甚至经常出现个别吸盘后退缓慢甚至不后退。这样到位反吹时玻璃在局部受力情况下完成卸载, 极易形成吸盘位置划伤。对于这种情况分别从机械和电气方面做了改进:

(1) 机械上去掉气缸的进出气管, 使气缸保持自由状态。

(2) 电气方面, 修改程序不再控制气缸的动作, 改变卸载的动作顺序:

到位反吹时气缸不再动作, 保证吸盘的一致性。接着架子后退到一段距离后, 吸盘再断真空。这样就不会出现某个吸盘不动作或者动作缓慢的问题。经过一段时间的实际运行, 吸盘划伤没有出现, 证明改造取得明显效果。

2 总结

通过查找原因和分析, 在软件和硬件上进行了对策, 保证了机器人运行速度和连续运行得到了保证, 满足了产品的堆垛需求。目前机器人设定速度为85%即可完全满足生产的需要。我们采取的措施是有效的。

摘要：如今采用机器人堆垛在光伏生产越来越普及, 其效率的提升是个很关键的问题。本文介绍了在提高机器人堆垛效率提升的一些改进。

昆船巷道式堆垛机销售逾千台 第7篇

据统计,昆船公司累计生产销售各型号巷道式堆垛机已超1000台。昆船自主设计制造广泛投入运行的巷道式堆垛机有轻型、重型,单柱、双柱,单深、双深,单叉、双叉、钩拉,直行、换轨、转轨等,产品系列丰富。已应用于烟草工业、烟草商业、机械、航空、金融、医药、电力、食品、军方等自动化仓储领域,并已远销国外。

巷道式堆垛机是自动化立体仓库的关键设备,昆船公司生产的巷道式堆垛机在保持技术先进的基础上具备了以下特点:

产品系列完整性与世界先进堆垛机厂家同步;全自动化、高可靠性;可操作性好,可手动、自动和在线控制,设备操作终端全中文界面操作简单便捷;悬停及S曲线速度控制技术的应用,系统稳定可靠;搭载多种存取功能部件,配置灵活,可以根据需求定制,满足不同用户需求;启动检测与控制技术均采用世界主流先进技术;遵循模块化、最优化设计理念,有效降低使用费用;可提供个性化的解决方案。

堆垛问题 第8篇

随着国内工业技术的发展及水泥行业的飞速发展,仓库自动化已成为一个重要趋势[1]。目前国内装车机已经有很多厂家在使用,但是结构形式多样,工作效率也有很大的差别,尚处于初级发展阶段。而堆垛机的运用则更少,水泥厂的仓库自动化程度很低。在国外,其仓库自动化发展水平较高,堆垛机的发展已经紧密结合了仓库自动化技术,其水泥袋的入库、出库等都具备自动化[2]。水泥堆垛以及装车自动化的实现,不仅可以极大地提高自动化程度,而且可以改善工厂劳动条件,减少当班工人数量,提高工作效率。

本研究在总结国内外各类堆垛以及装车自动化设备基础上,设计出一种自动化程度高、便于使用的水泥装车和堆垛设备,并应用PLC控制,实现了对袋装水泥的自动堆垛与装车操作。

1 设备工艺流程分析

水泥装车与堆垛设备是将装车机与堆垛机有机地结合在一起,实现水泥包的装车与堆垛的无缝衔接,达到高效的水泥包后续处理过程。当水泥包从上级输送到水平水泥输送带时,根据下级工序决定其输送带的输送方向,通过挡板控制来实现选择装车线或者堆垛线。其大致结构如图1所示。

1.1 装车机工艺流程

装车机的结构共分为三部分:前端带式输送机、溜板装置和小车行走装置。前端带式输送机由电动滚筒、上下托辊、拉紧装置、皮带和支架构成。溜板装置由溜板、车轮、旋转轴和升降机构组成,小车行走机构由电机、减速器、链轮、链条、滑轮、导轨等组成。其工作原理是前端带式输送机在电动滚筒的驱动下做运行,从主干线上传送而来的水泥包落到皮带上后,经过装车机输送到溜板装置,而后借助自身重力下滑到车厢。

装车机工作动作过程如下:

(1)首先从车厢的前部装起,下放溜板,使其接触到货厢底部,水泥包从输送带输送,到达溜板装置,靠自身重力下滑到车厢,而后采取人工摆放。

(2)随着前部车辆的装载,装车机行走机构运转,拉动整个设备缓慢后移,直至把整车车厢第一层装满。

(3)手工提升溜板,装车机行走机构动作,设备再次回到货厢前部,再次重复步骤(1)。

1.2 堆垛机工艺流程

堆垛机的结构共分为四部分:圆周转台、摆放装置、抽板装置和升降装置。圆周转台由驱动装置、皮带和转台组成。摆放装置由驱动装置、3个定位气缸、2个压紧气缸、支撑钢板和侧面挡板组成。抽板装置主要由电机、减速器、链轮、链条、导轨组成。升降装置由电机、减速器、链轮、链条、支撑板、导轨和导靴组成。它主要是从上级输送带接过水泥包,然后按两种方式轮换堆码(如图2所示),堆垛5层后,一次堆垛完成,然后由叉车叉走。

堆垛机工作动作过程如下:

(1)首先水泥包经由皮带传送至圆周转台,由程序设计决定转台是否旋转,控制水泥包的方向。根据要求由3个摆放气缸顺序动作,根据程序设计将水泥包依次摆放到抽板上适宜位置;

(2)当一层水泥包定位完成后,竖直方向的两个压缩气缸对其进行压紧处理,然后抽离抽板;

(3)抽板完毕,整层水泥包掉落到托板上,托板下降,抽板复位,进行下一层堆垛;托板上水泥包堆垛至5层后,叉车将其叉走,摆放下一个托板。

2 系统硬件配置

根据水泥装车与堆垛设备工艺流程的特点和应用要求以及经济性考虑,本研究选择西门子公司的S7-200系列PLC[3],具体分析水泥自动装车与堆垛设备工艺流程之后,可首先确定被控对象的I/O点数。该系统根据控制要求,可以确定其数字量输入需66点,数字量输出需27点,另有一个模拟量输入为压力传感器信号输入,因此根据需求笔者选用CPU224XP[4],它在CPU224的基础上增加了模拟量输入/输出点,存储容量也有所增加。其数字量I/O口为14入/10出,模拟量I/O口为2入/1出,扩展模块数量可达7个模块,最大可扩展数字量点数为168,最大可扩展模拟量点数为38。根据I/O点数的确定要按照实际点数再增加一定的备用量,故仍需配置一定的扩展模块。根据需求,在此配置4个16×DC输入/16×DC输出混合数字量模块[5]。控制系统硬件结构简图如图3所示。

3 系统软件设计

该系统采用西门子公司的Step7- Micro/WIN Sp6[6]作为PLC编程软件,Step7- Micro/WIN编程软件是基于Windows的应用软件,功能十分强大,是西门子PLC常用的编程工具。该控制系统全部程序由1个主程序和3个子程序组成,主程序通过调用子程序来选择控制装车或是堆垛。D11电机和D21电机分别为选择装车挡板电机和选择堆垛挡板电机,以D11和D21作为一组,D11电机正转时进行装车,D21电机正转则选择堆垛,后面的扩展控制与此控制类似,在该主程序中仅以D11和D21电机为例。3个子程序分别为单机启动程序、装车机程序和堆垛机程序。单机启动程序为启动装车机或堆垛机各设备启动的条件。装车机程序和堆垛机程序分别控制装车工艺流程和堆垛工艺流程。下面本研究分别对装车机和堆垛机作部分程序说明。

3.1 装车机程序设计思路

(1)由生产现场要求手动控制选择装车线,当选择挡板电机D11正转启动时,选择装车线。在小车导轨侧面安装两个接近开关,分别为小车前向限位和后向限位。行走小车及溜板停在初始位置,分别由小车后向限位及溜板上光电开关控制。

(2)小车电机正转启动,小车行走到前向指定位置,由小车前向限位控制。

(3)溜板正转开启,下放到指定位置,纵向位移为800 mm,由溜板下光电开关控制。

(4)开启水平皮带输送机,使用星三角降压启动。水泥包从输送带输送,到达溜板装置,然后下滑到车厢,从车厢前部开始装车。

(5)开启小车反转,随着前部车辆的装载,装车机往后缓慢移动,直至把整车车厢第一层装满。由于该动作过程为间歇重复过程,可以通过循环嵌套指令控制实现。

装车机控制程序逻辑图如图4所示。

3.2 堆垛机程序设计思路

本研究由生产现场要求手动控制选择堆垛线,选择挡板电机D21正转启动,选择堆垛:

(1)转台控制。因转台负责水泥包的方向控制,需在转台上安装4个挡块和2个接近开关,一个压力传感器,通过压力传感器输入信号来判断是否有水泥包到达转台,控制转台电机的启动。转台旋转时,接近开关感应到挡块则停止旋转。

(2)摆放装置控制。摆放装置主要是由3个摆放气缸顺序动作将水泥包摆放到指定位置,再由压紧装置对其进行压紧处理,压紧装置由两个压紧气缸和一个压板组成。3个摆放气缸顺序动作摆放水泥包,需安装11个接近开关,控制3个气缸的行走限位[7]。压紧装置需要安装两个接近开关,控制压板的上下限位。每一个限位均需考虑因水泥包形状不规则而引起的余量。

(3)抽板装置控制。抽板装置主要是在每层水泥包堆垛完后,进行抽板动作,使其掉落到托板上,最后抽板复位。因此,需通过控制抽板电机的正反转及开关限位来控制抽板的抽离和复位。

(4)升降装置控制。升降板是间歇下降,每次下降后需要对其进行制动,在竖直支架上装6个接近开关,第1个为初始位置,每下降一层接通一个开关。托板每次承载水泥包为5层,然后由叉车叉走,摆放新托板。通过控制托板电机的正反转来实现托板的上升与下降。

在软件编程过程中,各执行构件电机的正转、反转和停止以及电磁阀的输出均需考虑故障反馈、故障报警及故障复位[8,9]。

装车机控制程序逻辑图如图5所示。

4 结束语

本研究通过对水泥装车与堆垛设备工艺流程的具体分析,针对该流程采用西门子S7-200 PLC进行了硬件和软件系统的设计,使该设备实现了自动控制,很好地解决了人工无法完成的问题,更好地满足了生产需求,降低了生产成本和工人的劳动强度,提高了生产效率和企业生产利润。该PLC性能具有很强的灵活性,操作简单,方便调试和维修,可靠性较高。

摘要：为解决目前国内袋式水泥装车与堆垛工艺仍靠人工劳动和工作环境恶劣的问题,将自动控制技术应用到水泥装车与堆垛工艺中。在充分分析研究水泥装车机与堆垛机工艺流程的基础上,利用西门子S7-200型PLC开发水泥装车与堆垛设备及其自动控制系统,进行了控制系统硬件设计及软件设计,使该设备基本实现了自动化。研究结果表明,该系统操作简单,控制可靠,维护方便,性价比高,具有较强的市场竞争力。此系统大大降低了生产过程中的人工操作,提高了生产效率及安全系数。

关键词：水泥,装车机,堆垛机,S7-200PLC

参考文献

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