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(tǒng)）是電動(dòng)自行小車輸送系統(tǒng)，其中集合了眾多先進(jìn)技術(shù)，包括道岔自動(dòng)變軌技術(shù)、IPT 非接觸式供電技術(shù)、條碼定位、遠(yuǎn)程控制、激光測(cè)距與IWLAN 無(wú)線通訊技術(shù)等，系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。EMS的軌道一般為環(huán)形，全長(zhǎng)幾百米到幾千米居多，有多個(gè)道岔及彎道。逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)行時(shí)，在軌道右側(cè)粘貼條碼，借助Leutze BPS8光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)讀取條碼數(shù)值，獲得精準(zhǔn)的小車位置（圖1）。EMS 系統(tǒng)運(yùn)輸過(guò)程中，條碼和物體之間并不會(huì)出現(xiàn)物理接觸，但是生產(chǎn)場(chǎng)地的粉塵卻會(huì)附著在條碼表面，出現(xiàn)條碼不潔污染問(wèn)題。如果讀碼頭無(wú)法精準(zhǔn)識(shí)別條碼，就會(huì)出現(xiàn)EMS 定位故障問(wèn)題。

1 EMS 的設(shè)計(jì)方案

當(dāng)前的EMS 系統(tǒng)經(jīng)過(guò)完善改進(jìn)，已經(jīng)配備了專門的小車讀碼頭自動(dòng)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(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行中，由于作業(yè)環(huán)境粉塵較大，會(huì)導(dǎo)致條碼表面出現(xiàn)積塵的問(wèn)題，不可避免導(dǎo)致小車定位故障，運(yùn)行中突然停止。

伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和改進(jìn)，通過(guò)對(duì)EMS 系統(tǒng)軌道結(jié)構(gòu)與小車運(yùn)行方式分析論證后，逐漸確定明確的設(shè)計(jì)思路。在小車上安裝清潔裝置，伴隨EMS 小車在環(huán)形軌道上的運(yùn)行來(lái)清潔軌道條碼。結(jié)合清潔工具的運(yùn)行原理，通過(guò)分析設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的條件，選擇直接接觸式清潔方式。該裝置由固定裝置、驅(qū)動(dòng)裝置與清潔材料等部分構(gòu)成，依托于PLC 程序自動(dòng)控制清潔裝置來(lái)清潔條碼表面灰塵、雜質(zhì)，具有自動(dòng)定時(shí)清潔功能。

EMS 軌道條碼自動(dòng)清潔裝置的具體設(shè)計(jì)方案，即PLC 控制條碼清潔裝置定時(shí)運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)裝置和固定裝置支持清潔材料，最后定位條碼，實(shí)現(xiàn)條碼的充分清掃。

2 EMS 設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

2.1 明確安裝位置

EMS 設(shè)計(jì)方案的優(yōu)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(dòng)清潔裝置需要在小車和條碼同一側(cè)方向安裝[1]。清潔裝置需要伴隨EMS 小車運(yùn)動(dòng)而運(yùn)作，在可轉(zhuǎn)向的行走輪支架上安裝，保證EMS 小車對(duì)條碼清潔效果，尤其需要關(guān)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(jīng)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(cè)，所以可以結(jié)合實(shí)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(cè)，自動(dòng)清潔條碼表面灰塵。

圖1 無(wú)線條碼定位技術(shù)

2.2 清潔材料

條碼自動(dòng)清潔裝置的材料選擇十分重要，否則清潔過(guò)后可能損傷條碼，使讀碼精準(zhǔn)度受到影響。條碼主體常規(guī)的材質(zhì)是亞銀紙，此種材料在清潔后，表面的條碼不可避免地出現(xiàn)劃痕，導(dǎo)致表面霧度增加，讀碼準(zhǔn)確性下降。故此，可以選擇質(zhì)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(shí)不會(huì)落到毛刷的下端污染毛刷[2]。

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

2.3 驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)

為了最大程度減少清潔對(duì)條碼造成的磨損，可以設(shè)計(jì)成驅(qū)動(dòng)裝置控制清潔材料，在需要清潔時(shí)清潔材料才和條碼發(fā)生接觸，清潔后二者立即分離。選擇平穩(wěn)、可靠的運(yùn)行裝置，基于正反轉(zhuǎn)控制電路，聯(lián)合微型電推桿作為控制清潔材料的驅(qū)動(dòng)裝置[3]。EMS 小車主要是在環(huán)形軌道運(yùn)行，在設(shè)計(jì)條碼清潔裝置的具體尺寸和安裝位置時(shí)，應(yīng)綜合考量直軌與弧形軌不同間距的影響，為了規(guī)避相互干涉問(wèn)題出現(xiàn)，條碼自動(dòng)清潔裝置安裝小車與軌道的間距應(yīng)＜158 mm。由于小車在彎道位置靜止?fàn)顟B(tài)下，條碼側(cè)導(dǎo)向輪同彎道中心夾角之間彎道長(zhǎng)度與直道長(zhǎng)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(dòng)清潔裝置的正常運(yùn)行，推桿行程應(yīng)適當(dāng)高于導(dǎo)向輪補(bǔ)償器最大補(bǔ)償值，并且預(yù)留毛刷壓縮量，便于后續(xù)裝置檢查。如果裝置在非工作狀態(tài)，毛刷的毛峰與軌道外延處間距為11 mm。不同環(huán)境下情況有所不同，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件和安裝要求進(jìn)行選擇[4]。

根據(jù)電推桿安裝要求，選擇相匹配的型號(hào)，如TA2-2E100205-1111DC24V。需要注意的是，條碼自動(dòng)清潔裝置長(zhǎng)期運(yùn)行中容易受到多方因素干擾，并讓系統(tǒng)在安全評(píng)定上產(chǎn)生差異，因此在對(duì)電推桿螺旋推桿的安裝中，機(jī)械限位擋塊應(yīng)該選擇控制性較強(qiáng)的設(shè)備。如果裝置兩側(cè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)檢測(cè)失靈，通過(guò)機(jī)械限位擋塊可以控制螺旋推桿停止動(dòng)作，保證系統(tǒng)運(yùn)行安全性與可靠性[5]。

2.4 條碼自動(dòng)清潔方式

為不同的EMS 小車實(shí)行不同的條碼自動(dòng)清潔方式，如每臺(tái)小車車載控制柜中配備相應(yīng)的ET200 子站，自動(dòng)控制小車的輸送運(yùn)行。為了滿足條碼清潔裝置的自動(dòng)化控制，在車載控制柜中基于電推桿正反轉(zhuǎn)控制電路，將清潔控制程序?qū)懭隕MS 系統(tǒng)現(xiàn)有程序，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)條碼清潔裝置的自動(dòng)化運(yùn)行控制。

2.5 固定裝置設(shè)計(jì)

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(cè)安裝電推桿，根據(jù)實(shí)際情況制作固定裝置。選擇廢棄不銹鋼材料來(lái)制作，不僅可以保證固定裝置可靠，還可以實(shí)現(xiàn)資源回收利用，減少制作成本。

3 方案具體實(shí)施

制定好設(shè)計(jì)圖紙之后便可以對(duì)清潔裝置的實(shí)物進(jìn)行組裝，配合搭建電路；確定條碼清潔裝置的自動(dòng)運(yùn)作流程，編寫PLC控制程序。自動(dòng)控制流程包括：開(kāi)始、時(shí)間、發(fā)出指令，電動(dòng)推桿動(dòng)作、記憶小車位置、毛刷清潔條碼、停止運(yùn)行。

4 結(jié)論

在對(duì)EMS 設(shè)置的過(guò)程中，針對(duì)軌道條碼清潔裝置，應(yīng)該基于PLC 自動(dòng)控制條碼清潔裝置運(yùn)行，在滿足條碼清潔需要的同時(shí)，降低小車故障率。更為重要的是，通過(guò)安裝條碼自動(dòng)清潔裝置，條碼幾乎沒(méi)有磨損，羊毛刷耐用性較強(qiáng)，不僅可以在成本上進(jìn)行控制，更可以保證裝置安全穩(wěn)定地運(yùn)行。