激光测距技术在巷道堆垛机系统中的应用

认址方式(1)水平方向上的认址方式堆垛机的水平运行方向(X轴)上为了达到高速运行和高精度的定位,选用光电关与激光测距相结合的认址方式。

堆垛机在水平方向运行时,PLC可以根据堆垛机与巷道末端的距离控制两种认址方式的相互转换。

激光测距认址方式是在堆垛机上装设激光测距器,而激光反射板则安装在巷道末端,随着堆垛机的运行,激光测距器与反射板间的距离也随之不断改变,PLC控制器就可以读取激光测距器的数据并对数据进行处理,从而实现堆垛机运行时在水平方向上的自动认址。

但是当堆垛机在零位平台附近时,若采用激光测距认址方式,激光发射器与反射板的距离较大,容易受到外界千扰的影响,且定位时间相对较长,因此系统可以通过PLC转换为光电开关的认址方式。

光电开关认址方式是通过安装在巷道货架上的相对光电认址开关实现的。

堆垛机在水平方向上的运行采用这两种认址方式交互使用,从而实现水平方向上的精确定位。

每个货位的货架上都安装有三个光电关,中间的为主计数开关,其余两个光电关参与辅助计数并实现对准的功能。

当堆垛机在水平方向运行时,只有三个光屯开关都在认址片上时,系统义认定为精确到达货位,否则视为未到位或过冲。

(2)垂直方向上的认址方式堆垛机在垂直方向运行方向(Z轴)上选用光电开关的认址方式。

本系统选用OMRON的E3S-GS3E4型光电开关。

光电开关认址方式是通过安装在巷道货架上的光电认址开关实现的,在堆探机的升降台上垂直排列安装上3个槽形光电开关,随着升降台一起上下升降。

堆躲机在垂直方向上的定位,在每个货位处都有两种定位位置。

一种是上浮位置,即货叉在开始存货时要起升到的高度位置或者在取货完成时要起升到的高度位置,此时,下面两个光电开关处于认址片内;另-?种是下浮位置,即货叉在JT?始取货时要起升到的高度位置或者在存货完成后要下降到的高度位置,此时,上面两个光电开关处于起升认址片内。

认址片长度为80mm,因此光电开关间距不得大于80mm,上面两个光电开关都在认址片上时,可以确定位置为上浮位置,上面的两个光电开关都在认址片上时,可以确定位置为下浮位置。

基于PLC的堆垛机控制系统设计摘要在现代的物流仓储系统中，自动化立体仓库应用日益广泛。

而堆垛机是立体仓库的关键组成部分，堆垛机性能的优劣对整个立体仓库的运行起到至关重要的作用，所以设计与开发自动化程度较高的堆垛机控制系统成为当前立体仓库的发展趋势，开展与此有关的研究具有重要的理论和应用价值。

本文基于现代物流技术的应用和发展要求，介绍自动化立体仓库的应用及其功能和作用，结合现代科技的发展，着重研究自动化立体仓库堆垛机控制系统的控制技术。

本文详细阐述了本控制系统的设计思想，以及整个系统的硬件实现和软件设计。

论文依据立体仓库的有关设计参数，对堆垛机电气控制的硬件系统进行了设计，为了提高堆垛机的性能，本文采用了转速、位置反馈的双闭环控制，以满足系统的调速要求。

系统的水平认址采用激光测距传感器定位，垂直认址采用光电开关和认址片组合定位。

变频调速系统由S7-200PLC及其扩展模块EM235通过变频器MM440控制交流电动机，采用光电编码器反馈转速信号，实现转速闭环控制。

货叉伸叉系统由S7-200PLC通过步进电动机驱动器SH-20403控制二相混合式步进电动机。

根据系统的控制要求进行了PLC、变频器、电机和电机驱动器的选型，并给出了系统的硬件接线图，然后利用西门子的编程软件step7设计了堆垛机控制程序。

关键词自动化立体仓库，堆垛机，PLCStacker control system design based on PLCAbstractIn modern logistics warehousing systems, automated storage is increasingly widespread. And stackers are the key equipments, performance of the stacker plays an important role. This paper introduces application and performance of automated High-rise Warehouse basing on application and development requirement of modern logistics techniques. And puts emphasis on the researching of control techniques in automated High-rise Warehouse stacker combining modern science and techniques. This paper elaborated on the design of the system of control, as well as the implementation of the system's hardware and the design of the software.Based on the parameter related to the automated storage, this paper presented the hardware system of stacker electrical control. Speed of the stacker was the basic. In order to improve the performance of the stacker, the system adopts the speed, position, double feedback control. The horizontal recognize addresses of system using laser rangefinder sensor positioning, and vertical recognition using photoelectric switches and address piece combination addressing. Speed-adjusted system by S7-200PLC and its extension module EM235 through transducer MM440 control ac motor. Goods fork system is by S7-200PLC binary system through stepping motor driver SH - 20403 control two-phase hybrid stepping motor. According to the requirements of the control system, this paper completed the selection of PLC，frequency converter, the motor and its controller. And presents the system hardware hookup. Then use the software of Siemens step7 designs the stacker control procedures.Key Words: Automated Storage and Retrieval System，Stacker，PLC目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 本课题设计的背景和意义 (1)1.2本课题设计的研究现状概述 (1)1.3本课题设计完成的主要内容 (3)第2章系统控制方案的确定 (4)2.1 自动化立体仓库的概述 (4)2.1.1 自动化立体仓库的组成 (4)2.1.2 自动化立体仓库的优点 (5)2.1.3 自动化立体仓库的发展 (6)2.2 堆垛机概述 (6)2.2.1 堆垛机的发展 (7)2.2.2 堆垛机技术的研究现状 (7)第3章堆垛机控制系统的硬件设计 (9)3.1 控制技术要求和系统总体设计 (9)3.2 堆垛机位置控制 (11)3.2.1 定位控制 (12)3.2.2 认址检测方式 (12)3.2.3 认址方式确认 (14)3.2.4 堆垛机速度曲线分析 (15)3.3 PLC及资源配置 (16)3.3.1 S7-200系列PLC概述 (16)3.3.2 CPU型号选择 (17)3.3.3 PLC模块选型 (19)3.4 堆垛机变频调速系统设计 (20)3.4.1 变频器的选型 (20)3.4.2 水平方向变频调速系统设计 (22)3.4.3 垂直方向变频调速系统设计 (24)3.5 堆垛机货叉控制系统设计 (26)3.6 安全检测传感器的应用 (27)3.7 元器件的选型 (28)3.8 通信方案的确定 (29)3.9 输入输出点分配 (30)3.10 本章小节 (32)第4章堆垛机控制程序设计 (33)4.1 堆垛机自检和复位/归位程序 (35)4.1.1 堆垛机自检程序 (35)4.1.2 堆垛机复位/归位程序 (35)4.2 自动方式下的堆垛机运行控制 (36)4.2.1 列向运行PLC程序实现 (37)4.2.2 行向运行PLC程序实现 (40)4.2.3 货叉伸缩控制PLC程序实现 (41)4.3 手动方式下的堆垛机运行控制 (44)4.4 本章小节 (46)总结 (47)参考文献 (48)致谢 (50)第1章绪论1.1 本课题设计的背景和意义自动化立体仓库是物流中的重要组成部分，它是在不直接进行人工干预的情况下自动地存储和取出物流的系统。

激光测绘技术在矿山测量中的应用矿山作为一种重要的资源开发和利用方式，一直以来都需要准确的测量数据来指导矿石开采和资源管理。

随着科技的不断进步，激光测绘技术在矿山测量中得到了越来越广泛的应用。

本文将从激光测绘技术的原理和优势、矿山中的应用案例以及发展趋势三个方面探讨激光测绘技术在矿山测量中的应用。

首先，我们来了解一下激光测绘技术的原理和优势。

激光测绘技术是一种通过激光设备发射激光束并接收返回的信号来测量距离和形态的技术。

其原理是利用激光束的高度单色性、方向性和相干性，在短时间内测量目标物体的坐标和形态信息。

相比传统的测量方法，激光测绘技术具有精度高、效率快以及无需接触目标物体等优势。

在矿山测量中，这些优势使得激光测绘技术成为了测量应用领域的重要工具。

接下来，让我们看一下激光测绘技术在矿山中的应用案例。

在矿山探矿阶段，激光测绘技术可以用来进行地表的三维测量，帮助矿山工程师更准确地了解地质地貌的变化，并为隧道、巷道、钻孔等施工提供参考数据。

在矿山开采阶段，激光测绘技术可以用来进行巷道和地下设施的测量，及时发现地质变形和煤层赋存情况，为矿山工作人员提供安全的工作环境。

在矿山管理阶段，激光测绘技术可以用来进行资源计量和盈亏分析，帮助矿山管理者更加科学地制定开采方案和资源利用策略。

以上只是激光测绘技术在矿山中的一些应用案例，实际上，激光测绘技术在矿山中的应用十分广泛，涉及到矿山的各个环节和领域。

最后，让我们来谈一谈激光测绘技术在矿山测量中的发展趋势。

随着科技的不断进步和创新，激光测绘技术在矿山测量中的应用还将得到进一步拓展和提升。

一方面，激光测绘设备的精度和分辨率会更高，可以更准确地测量矿山内部的地质构造和资源分布，提供更全面的数据支持。

另一方面，激光测绘技术会与人工智能、云计算等技术相结合，实现数据的自动处理和分析，提高测量效率和精度。

这些发展趋势将进一步推动激光测绘技术在矿山测量中的应用和发展。

综上所述，激光测绘技术在矿山测量中具有重要的应用价值。

堆垛机的工作原理
堆垛机是一种自动化物料搬运设备，其工作原理如下：
1. 控制系统：堆垛机通过搭载在机器上的控制系统进行操作和控制。

控制系统接收指令，根据指令调整堆垛机的动作。

2. 传感器：堆垛机配备了多种传感器，用于检测环境和物料位置，以便准确地执行操作。

常见的传感器包括激光测距仪、摄像头等。

3. 升降系统：堆垛机具有垂直升降系统，通过这个系统可以实现货物的垂直运输。

升降系统通常由升降装置和升降传动装置组成。

4. 行走系统：堆垛机配备有行走系统，可在仓库内进行移动。

行走系统通常由驱动轮、驱动电机和传动装置组成。

5. 机械臂：堆垛机的机械臂上配备了货叉或夹具，用于抓取和放置货物。

机械臂可以左右移动和上下移动，以完成货物的搬运和堆垛操作。

6. 控制逻辑：堆垛机的控制逻辑包括根据指令选择任务、规划路径、执行路径等。

控制逻辑通常由控制系统的软件程序实现。

堆垛机的工作原理可以简单概括为：根据控制系统接收的指令，通过传感器检测环境和物料位置，控制机械臂进行升降和行走，从而实现货物的搬运和堆垛操作。

激光指向仪在煤矿井下巷道掘进中的应用孔雄伟【摘要】针对井下的测量控制点、巷道中线点以及日常管理中存在的问题,提出利用JZY-2A型激光指向仪对巷道施工进行测量.主要从仪器的安置与激光束的调节、指向正确性检查与调整、仪器的前移三方面展开分析,通过在实际矿井中的应用可知,该激光指向仪使用方便,安装简单,不仅降低了劳动强度,而且测量精度高,有效地提高了工程质量.【期刊名称】《机械管理开发》【年(卷),期】2019(034)001【总页数】3页(P145-146,256)【关键词】激光指向仪;调试;指向精度【作者】孔雄伟【作者单位】山西焦煤西山煤电镇城底矿,山西古交030203【正文语种】中文【中图分类】T178引言在巷道施工测量时，首先需要对测量控制点以及巷道中线点进行测量，但由于井下施工条件的复杂性，采用常规的方法对其进行测量时，工作面以及巷道必须停止施工和供风，并加强巷道内的照明，这虽然有利于施工测量，但拖延了工期，占用了矿井生产时间，降低了生产效率，因此引进了JZY-2A型激光指向仪。

该指向仪造价便宜、使用方便、能准确地测量巷道掘进方向以及巷道中线和腰线位置，从而使施工工人可以有效地掌握巷道掘进情况。

1 煤巷巷道中线标定和延线工作存在的问题井下巷道掘进方向的依据是巷道中线的位置，只有沿着巷道中线进行掘进，才能保证巷道掘进达到设计的要求和规范，保证工程可以顺利地进行下去，否则巷道掘进方向一旦与中线位置发生偏差，巷道就会发生倾斜，影响后续施工工作的进行。

煤矿巷道中线的基点是测量控制点，以此基点为标定的基础，并根据巷道的设计要求在现场标记出巷道的掘进方向，而标记点的形式就是中线点，并标记在巷道顶板位置处。

中线点之间的距离一般为2～3 m，每4～6个中线点为一组，这一组中线点之间的连线必须为直线，该直线的前进方向就是巷道的掘进方向。

在中线点标定完成后，作业人员需要通过瞄线法或者牵线法来将一组中线点连接起来，并将中线方向引向掘进工作面，以此来对放炮打眼的位置和巷道两帮的位置进行确定，与此同时，质检人员需要通过巷道中线点来确定施工的质量。

新型激光巷道轮廓仪在煤矿井下巷道掘进中的应用晓明矿刘云鹏尤占一陈健民摘要针对煤矿井下现用YBJ-800A 型激光指向仪在控制巷道中心腰线工作中存在的问题，提出应用新型激光巷道轮廓仪测量巷道施工的措施。

关键词激光指向仪测量精准广泛应用1引言目前在煤矿井下巷道掘进过程当中，精确控制巷道中心及腰线是确保工程质量达标当中极为重要的环节。

巷道掘进的方向则取决于精准的激光指向仪，巷道中心、腰线一旦发生偏差直接导致帮顶锚杆位置发生偏差，不仅影响巷道成型，而且后期存在二次开帮、挑顶，补打锚杆、锚索不仅耗费人力物力，也大大降低了掘进效率。

煤矿掘进工作面沿线铁道铺设、皮带丛梁、管路缆线吊挂等标准化、文明化工作也占据了掘进工作当中很重要的一部分，并成为体现矿井管理水平的重要环节。

因此，陈旧设备的技术革新，选用新型激光巷道轮廓仪能够在保证高效率掘进的同时，进一步提高工程质量、标准化及文明化显得尤为重要。

2组装安设与使用如图1所示，新型激光巷道轮廓仪由三部分组成。

一是LED 锂电池防爆矿灯，灯泡采用红光高亮度点状一字十字激光器，其激光波段660nm,激光功率200nW；二是灯托，采用三脚架通用卡片、磁铁、四号螺丝、调节旋钮组装而成；三是底座，采用200mm×100mm 薄铁制作而成，底座中部焊接螺母。

图1新型激光巷道轮廓仪组件图2.1新型激光巷道轮廓仪的安设作业前将新型激光指示仪各部件组装完毕，将底座通过螺母固定在巷道两帮、顶板锚杆合适位置，通过调节灯托上的旋钮进行微调并紧固，按设计要求给定巷道中心及腰线即可实现多角度、全方位网状激光指示，参见图2。

图2工作面新型激光巷道轮廓仪光束示意图1底座2万向支架3LED 锂电池防爆灯工字钢螺母调节旋钮四号螺丝三脚架通用卡片垫片强力磁铁地质测量顶锚杆巷道中心巷道中心工作面激光束帮锚杆①②③新型激光巷道轮廓仪①②③··1702.2新型激光巷道轮廓仪使用在掘进工作面截割过程中，激光有效穿透距离为5～10m,综掘机司机在截割过程中可根据帮顶激光位置进行截割，大大降低了施工中巷道中宽、中高的误差率。

巷道堆垛机行走定位原理
巷道堆垛机的行走定位原理大致分为以下几种方式：
1. 绝对编码器定位：巷道堆垛机装备了绝对编码器，可以实时记录和反馈行走轮的位置信息。

通过监测编码器信号，系统可以准确掌握堆垛机在巷道中的位置。

2. 激光引导定位：巷道堆垛机上配备了激光传感器或激光导航器，可以实时扫描巷道墙壁或其他参考物体的距离和位置信息。

通过计算机视觉和算法处理，可以准确地定位堆垛机在巷道中的位置。

3. 示教学习定位：堆垛机可以通过示教学习的方式定位行走位置。

操作员手动操作堆垛机在巷道中移动，并记录下位置信息。

将记录的位置信息输入到控制系统中，堆垛机可以根据这些数据实现自动行走定位。

4. 超声波或红外线传感器定位：巷道堆垛机上配备了超声波或红外线传感器，可以感知前方的障碍物或参考物体。

通过分析传感器信号，系统可以判断堆垛机相对于参考物体的位置，实现行走定位。

这些原理可以单独使用，也可以结合使用，以实现更精准和可靠的行走定位。

不同厂家或不同型号的巷道堆垛机可能采用不同的行走定位原理。

激光扫描测量在矿山控制中的应用及其精度分析摘要：激光扫描测量已经广泛应用于各个行业中，包括矿山控制。

它通过发射激光束并测量返回的反射光来获取目标对象的三维空间信息。

在矿山控制中，激光扫描测量可用于地质勘探、矿井构造监测、体积计算和安全管理等方面。

基于此，本篇文章对激光扫描测量在矿山控制中的应用及其精度分析进行研究，以供参考。

关键词：激光扫描测量;矿山控制;应用;精度分析引言激光扫描测量在矿山控制中具有广泛的应用，可以提高生产效率、降低安全风险，并提供精确的数据支持。

本文将对激光扫描测量在矿山控制中的应用及其精度进行分析。

1激光扫描测量在矿山控制中的应用原则激光扫描测量应用于矿山控制必须确保操作过程中的安全性。

包括使用符合国家标准和行业规范的仪器设备，对工作环境和作业区域进行安全评估，并采取必要的安全保护措施。

在选择激光扫描测量应用于矿山控制时，需确保其技术可行性。

需要评估激光扫描测量技术在特定矿山场景下的适用性，包括采集效率、测量精度等方面。

激光扫描测量在矿山控制中应确保所获得的数据具有高质量和可靠性。

这包括选择高质量的激光扫描设备，合理设定测量参数，避免干扰因素的影响，并进行数据的验证和校准等。

矿山控制需要及时获取数据来进行决策和调整，在激光扫描测量应用中，考虑数据的实时性非常重要。

需要选择具备高速扫描和数据处理能力的设备，确保能够在短时间内获取并处理大量的测量数据。

激光扫描测量所获得的数据可以与传统的地质测量和矿山监测数据进行集成，提高数据的综合应用价值。

在应用激光扫描测量技术时，需要考虑数据的互操作性和集成性，以便更好地支持矿山控制决策。

2激光扫描测量在矿山控制中有广泛的应用范围2.1地质勘探激光扫描测量可用于获取地表地形数据，包括山脉、河流、湖泊等地貌特征的三维信息。

通过扫描和测量地表地形，可以帮助勘探人员更好地了解研究区域的地形特征，为地质勘探提供准确的地形基础数据。

激光扫描测量可以获取岩石体裁剪面或岩层之间的接触面的三维信息。

如何使用激光测距仪进行地下矿井开采和巷道设计地下矿井开采和巷道设计一直是矿业工程中的重要环节，而激光测距仪的应用已经成为现代矿业工程的一项关键技术。

在地下矿井的开采过程中，激光测距仪可以帮助工程师精确测量地质空间的尺寸和地下巷道的位置，为开采过程提供准确的数据和指导。

激光测距仪的工作原理是利用激光束的传播速度和反射时间来测量目标的距离。

它可以通过发射一束激光束，然后接收激光束的反射信号来计算距离，并将数据传输给计算机进行处理。

在地下矿井开采和巷道设计中，激光测距仪通常被安装在机械设备上，如采煤机或巷道加固机，从而实现对地质空间和巷道尺寸的实时监测和测量。

通过使用激光测距仪进行地下矿井开采和巷道设计，工程师可以获得准确的地质数据，从而更好地了解地下矿井中的地质构造和地层情况。

这对于矿井开采的安全性和效率至关重要。

例如，在开采过程中，地质构造的变化可能导致巷道坍塌或水灾等事故的发生。

激光测距仪可以帮助工程师及时掌握地质构造的变化情况，从而采取相应的措施来预防和应对安全风险。

此外，激光测距仪还可以用于测量巷道的位置和尺寸。

在地下矿井的开采过程中，巷道的尺寸是非常重要的，因为它直接关系到矿工的工作环境和采矿设备的运行。

激光测距仪可以准确测量巷道的高度、宽度和长度等参数，帮助工程师进行巷道设计和合理规划。

通过对巷道尺寸的实时监测，激光测距仪可以提供及时的数据来指导采矿设备的操作和调整。

这样可以避免巷道尺寸超标或不足的情况，提高开采效率和工作安全。

除了地下矿井开采和巷道设计，激光测距仪还可以在其他方面的矿业工程中发挥重要作用。

例如，在地下矿井的通风系统设计中，激光测距仪可以用于测量通风巷道的长度、宽度和高度等参数，从而优化通风系统的设计和排风能力。

此外，激光测距仪还可以用于测量地下水位和水池的深度，帮助工程师及时掌握水池的状态，以避免水灾事故的发生。

总之，激光测距仪在地下矿井开采和巷道设计中的应用不可忽视。

基于激光传感器的自动堆垛识别技术摘要：目前工业机器人在既有生产线的应用中遇到了因物料变化、堆垛偏移等情况造成的适应性不足、操作复杂等情况，本文从提高机器人的适用性和易用性出发，提出了一种基于激光传感器的自动堆垛识别技术。

关键词：搬运机器人，激光传感器，自动堆垛识别0 引言随着我国汽车产业的高速发展以及人口红利的衰竭，工业机器人正越来越多应用到汽车制造行业，尤其是搬运机器人正逐步取代人工出现在3K（肮脏、辛苦、危险）工作岗位上。

在实际应用过程中，尤其是对既有生产线自动化升级改造过程中，搬运机器人往往遇到因物料转换、转运造成的物料移位等原因造成的适应性不足、操作复杂等问题。

本文设计一种基于激光传感器的自动堆垛识别技术，利用现有激光测距技术，与机器人控制系统相结合，很好地解决了上述问题，提高了搬运机器人的适用性和易用性。

1 系统组成为了实现对物料堆垛的自动识别，智能系统应该具有以下几项功能：距离数据采集功能，数据处理及存储功能。

本文设计的系统组成如图1所示。

系统采用激光传感器采集物料堆垛信息，通过计算机和485通信接口处理传感器采集到的数据，从而实现对物料堆垛的自动识别。

图1 自动堆垛识别系统由图1可知系统包括：1）辅助子系统。

由电源、电源控制电路组成。

其中电源用来给设备供电，电源控制电路可以实现打开、关闭数据采集子系统。

2）数据采集子系统。

主要用来采集堆垛的距离信息。

3）数据处理子系统。

通过监视通信接口获取激光传感器采集到的信息，并根据激光传感器的协议解析这些信息，提取有效数据。

2 激光传感器数据采集算法通过激光传感器采集到的数据是堆垛物料与激光传感器之间的距离值，若想知道堆垛中物料的高低层次、中心位置等数据，则必须对这些数据进行处理。

2.1 边沿处理算法由于激光传感器在物料边沿处所返回的值会不停抖动，所以应首先对数据进行边沿分析以确定物料轮廓。

进行边沿处理时应首先选取点X-1，X，X+1，X+2所对应的距离数据HX-1，HX，HX+1，HX+2，计算相邻两点之间的高度差Δ1，Δ2，Δ3。