EMS 系統軌道條碼自動清潔裝置的設計制作

單曉峰

（上汽通用汽車有限公司，上海 201206）

0 引言

EMS（Electric Monorail System，單軌小車懸掛輸送系統）是電動自行小車輸送系統，其中集合了眾多先進技術，包括道岔自動變軌技術、IPT 非接觸式供電技術、條碼定位、遠程控制、激光測距與IWLAN 無線通訊技術等，系統內部結構較為復雜。EMS的軌道一般為環形，全長幾百米到幾千米居多，有多個道岔及彎道。逆時針方向運行時，在軌道右側粘貼條碼，借助Leutze BPS8光學檢測系統來讀取條碼數值，獲得精準的小車位置（圖1）。EMS 系統運輸過程中，條碼和物體之間并不會出現物理接觸，但是生產場地的粉塵卻會附著在條碼表面，出現條碼不潔污染問題。如果讀碼頭無法精準識別條碼，就會出現EMS 定位故障問題。

1 EMS 的設計方案

當前的EMS 系統經過完善改進，已經配備了專門的小車讀碼頭自動高壓空氣清潔裝置，是保證讀碼頭表面潔凈的主要裝置。但是，條碼表面缺少有效清潔方式，EMS 系統在長期運行中，由于作業環境粉塵較大，會導致條碼表面出現積塵的問題，不可避免導致小車定位故障，運行中突然停止。

伴隨科學技術的不斷發展和改進，通過對EMS 系統軌道結構與小車運行方式分析論證后，逐漸確定明確的設計思路。在小車上安裝清潔裝置，伴隨EMS 小車在環形軌道上的運行來清潔軌道條碼。結合清潔工具的運行原理，通過分析設備運行環境的條件，選擇直接接觸式清潔方式。該裝置由固定裝置、驅動裝置與清潔材料等部分構成，依托于PLC 程序自動控制清潔裝置來清潔條碼表面灰塵、雜質，具有自動定時清潔功能。

EMS 軌道條碼自動清潔裝置的具體設計方案，即PLC 控制條碼清潔裝置定時運行，驅動裝置和固定裝置支持清潔材料，最后定位條碼，實現條碼的充分清掃。

2 EMS 設計方案優化

2.1 明確安裝位置

EMS 設計方案的優化，首要明確安裝位置，保證清潔材料與條碼表面充分接觸，而自動清潔裝置需要在小車和條碼同一側方向安裝[1]。清潔裝置需要伴隨EMS 小車運動而運作，在可轉向的行走輪支架上安裝，保證EMS 小車對條碼清潔效果，尤其需要關注軌道彎道和道岔位置處。由于大多EMS 小車的讀碼頭和軌道清潔刷已經安裝在EMS 小車的右前行走輪支架上，以及小車的右后行走輪支架前側，所以可以結合實際情況，將條碼清潔裝置安裝在EMS 小車右后行走輪支架后側，自動清潔條碼表面灰塵。

圖1 無線條碼定位技術

2.2 清潔材料

條碼自動清潔裝置的材料選擇十分重要，否則清潔過后可能損傷條碼，使讀碼精準度受到影響。條碼主體常規的材質是亞銀紙，此種材料在清潔后，表面的條碼不可避免地出現劃痕，導致表面霧度增加，讀碼準確性下降。故此，可以選擇質地更加柔軟的羊毛刷作為清潔材料。但是為了保證條碼表面清潔效果，需要毛刷與水平面形成傾角α，這樣頂部有粉塵下落時不會落到毛刷的下端污染毛刷[2]。

如果設定時間為t s 內，粉塵落下高度為h m，小車運行速度為V0，運行距離s m，考慮到后期安裝便捷，選擇安裝角度20°，毛刷長度為L≥78 mm。同時，條碼尺寸如為30 mm×30 mm，毛刷長度選擇為100 mm。

2.3 驅動裝置設計

為了最大程度減少清潔對條碼造成的磨損，可以設計成驅動裝置控制清潔材料，在需要清潔時清潔材料才和條碼發生接觸，清潔后二者立即分離。選擇平穩、可靠的運行裝置，基于正反轉控制電路，聯合微型電推桿作為控制清潔材料的驅動裝置[3]。EMS 小車主要是在環形軌道運行，在設計條碼清潔裝置的具體尺寸和安裝位置時，應綜合考量直軌與弧形軌不同間距的影響，為了規避相互干涉問題出現，條碼自動清潔裝置安裝小車與軌道的間距應＜158 mm。由于小車在彎道位置靜止狀態下，條碼側導向輪同彎道中心夾角之間彎道長度與直道長度一致，得出小車彎道處條碼和毛刷間距是相同的。為了確保條碼自動清潔裝置的正常運行，推桿行程應適當高于導向輪補償器最大補償值，并且預留毛刷壓縮量，便于后續裝置檢查。如果裝置在非工作狀態，毛刷的毛峰與軌道外延處間距為11 mm。不同環境下情況有所不同，需要結合現場條件和安裝要求進行選擇[4]。

根據電推桿安裝要求，選擇相匹配的型號，如TA2-2E100205-1111DC24V。需要注意的是，條碼自動清潔裝置長期運行中容易受到多方因素干擾，并讓系統在安全評定上產生差異，因此在對電推桿螺旋推桿的安裝中，機械限位擋塊應該選擇控制性較強的設備。如果裝置兩側微動開關檢測失靈，通過機械限位擋塊可以控制螺旋推桿停止動作，保證系統運行安全性與可靠性[5]。

2.4 條碼自動清潔方式

為不同的EMS 小車實行不同的條碼自動清潔方式，如每臺小車車載控制柜中配備相應的ET200 子站，自動控制小車的輸送運行。為了滿足條碼清潔裝置的自動化控制，在車載控制柜中基于電推桿正反轉控制電路，將清潔控制程序寫入EMS 系統現有程序，以此來實現條碼清潔裝置的自動化運行控制。

2.5 固定裝置設計

電推桿與羊毛刷必須保證有效的連接，連接后可以隨小車右后行走輪同步。在支架后側安裝電推桿，根據實際情況制作固定裝置。選擇廢棄不銹鋼材料來制作，不僅可以保證固定裝置可靠，還可以實現資源回收利用，減少制作成本。

3 方案具體實施

制定好設計圖紙之后便可以對清潔裝置的實物進行組裝，配合搭建電路；確定條碼清潔裝置的自動運作流程，編寫PLC控制程序。自動控制流程包括：開始、時間、發出指令，電動推桿動作、記憶小車位置、毛刷清潔條碼、停止運行。

4 結論

在對EMS 設置的過程中，針對軌道條碼清潔裝置，應該基于PLC 自動控制條碼清潔裝置運行，在滿足條碼清潔需要的同時，降低小車故障率。更為重要的是，通過安裝條碼自動清潔裝置，條碼幾乎沒有磨損，羊毛刷耐用性較強，不僅可以在成本上進行控制，更可以保證裝置安全穩定地運行。