天車定位方式淺析

賀龍

摘 要：天車定位是工礦企業信息化、自動化的一個基礎環節。本文主要介紹天車定位常用的幾種方式，簡述其工作原理、各自的優缺點及環境適應性，旨在為天車定位系統在硬件設備選型方面提供參考。

關鍵詞：天車定位；編碼電纜；RFID；激光測距

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.120

0 引言

天車作為物料的運輸工具，是工礦企業不可或缺的設備。物料信息的轉儲在傳統的天車運行模式下，不能做到信息的銜接，需要投入大量人力來盤查、抄送及復核，人身安全系數低、效率低、成本高且難免出錯。天車定位系統通過對天車運行軌跡的跟蹤使得物料信息得以貫通，可減低風險、提高效率、節約成本，是企業生產信息化乃至無人值守自動化的基礎。

1 天車定位

天車定位對天車的大車、小車乃至吊鉤的移動軌跡進行實時位置監測，實現天車兩維乃至三維定位，自動確定天車和帶載物料的物理位置；結合數據庫即時存儲天車定位信息，可以對作業區內的物料狀態做到全面掌控。在此基礎上輔以智能調度系統，可對天車作業進行規劃，指導天車運行，極大提高安全生產系和數物流節奏。

2 定位方式

天車運定位對于吊鉤的檢測宜采用編碼器，安裝于卷筒主軸上隨動，檢測直接故而可靠、準確；若設備狀態不允許也可采用激光測距，但安裝及設備改動量較大，且不如編碼器準確。關于天車吊鉤的高度檢測，在此不多做敘述。

鑒于天車運行的特點，其定位檢測對于天車大車和小車只能采用非接觸式，常用的檢測方式有編碼電纜，RFID，激光測距等。

2.1 編碼電纜

編碼電纜的外形為扁平狀態，內部有若干對電線組成，任何一對線，相當于一個單圈線圈，分為通信對線和地址類對線兩類。通信線按一定的規律交叉，地址對線按照格雷碼規律交叉。將各對線重疊在一起，封裝在氯丁橡膠壓制的護套內。

編碼電纜沿著天車的運行軌道固定安裝，天線箱安裝在天車側面，隨車移動。編碼電纜的終端對每一對線加一個匹配電阻，形成回路。

編碼電纜的基本原理為電磁感應。天線箱內的線圈分為兩組，一組作為發送線圈，一組作為接收線圈；編碼電纜中任何一傳輸對線的一個網孔，可以看成一個矩形單圈線圈。在發送線圈中通過電流，在其附近空間就會產生磁場，若在發送線圈中通過交變電流，那么，在靠近發送線圈的編碼電纜中的每一個傳輸對線中就會產生感應電動勢；同樣，若在編碼電纜中任何一傳輸對線中通過交變電流，那么，在靠近編碼電纜的接收線圈中也會產生感應電動勢。

編碼電纜表面光潔，無接頭。具有阻燃、耐老化、耐寒、耐高溫特性，不怕雨水、耐酸堿腐蝕，尤其可防二氧化硫、陽光紫外線，可長期在-25℃—85℃環境下工作，適應復雜的工業環境。缺點是成本偏高。

2.2 激光測距

激光測距主要由發射部分，反射部分和接收部分組成；大致可分為脈沖激光測距和相位激光測距兩大類。發射部分的作用是產生合適的激光信號；接收部分把發射回來的光信號變成電信號。

一般發射和接收會安裝在天車上，隨車移動；發射部分則固定安裝在合適的位置，形成光回路。

激光測距的基本原理是光反射。對于脈沖激光測距，在測距點發射激光脈沖，經反射后被接收，通過時間測量裝置測量激光脈沖來回傳播所用的時間，從而得到相應的距離；對于相位激光測距，所用的測量激光是連續調制的，檢測往返過程中的相位差來計算距離。

激光測距滿足天車運行非接觸式測量的需求，對環境溫度的要求也比較寬松；但由于靠光反射檢測，不適用于3臺以上天車并行的情況，煉鋼等粉塵環境也需慎重考慮。

2.3 RFID即射頻識別技術

RFID系統由讀寫器、RFID標簽卡片組成。讀寫器發出射頻信號，標簽卡芯片中存儲有固定信息。

讀寫器安裝在天車上，隨車移動；標簽卡一般等距沿著天車的運行軌道固定安裝，標簽卡內的信息可根據需要提前寫入和更改后固化。

RFID技術的基本原理是讀寫器發射特定頻率的無線電波，隨車移動到覆蓋標簽范圍內時，驅動標簽卡內的電路將芯片內數據送出，讀寫器接收解讀得到相應的位置信息。

RFID作為一種非接觸式自動識別技術，具有較強的環境適應性，安裝及維護簡便，穩定性相對可靠；缺點是非連續測量，精確性相對低。

3 結束語

天車作業多在重工業環境，設備及人身安全往往在生產管理中占據很大比重。天車定位系統在減小勞動強度，提高作業率及生產效率的基礎上，在天車作業管理及生產安全方面也有很大效用。選擇合適的定位方式，切合實際環境條件，通過天車定位系統為生產提供現代化管理手段和安全保障。

參考文獻：

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