基于 RFID 的天車避碰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

 1 引言

　　天車是橋式起重機(jī)的簡(jiǎn)稱，它是橋架在高架軌道上運(yùn)行的一種橋架型起重機(jī)，天車的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運(yùn)行，構(gòu)成一個(gè)矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。有的現(xiàn)場(chǎng)是在一個(gè)車間里同時(shí)有兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的天車。在視角很小的情況下，天車司機(jī)要想準(zhǔn)確控制天車的位置是很困難的，有可能因操作而發(fā)生天車碰撞的事故，造成人員、設(shè)備、財(cái)產(chǎn)的重大損失?？紤]到以上因素，本設(shè)計(jì)利用RFD定位，并采用nR 05無(wú)線傳輸模塊傳輸兩臺(tái)天車的各自位置信息，再由控制器做出動(dòng)態(tài)LED位置顯示、行駛方向判斷、近距離報(bào)警、停車控制。與傳統(tǒng)的天車防碰裝置相比，系統(tǒng)受環(huán)境的影響小，不受視距影響，提高了系統(tǒng)控制的精確度。因此，基于RFID的無(wú)線天車避碰系統(tǒng)將逐步取代傳統(tǒng)天車避碰系統(tǒng)。

　　2 系統(tǒng)構(gòu)成

　　在本系統(tǒng)中。需要控制和監(jiān)測(cè)的兩臺(tái)天車處于同一車問(wèn)的上下兩條軌道上，示意平面圖如下圖1所示：
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圖1 天車車間示意圖

　　在圖中上天車在吊裝物件時(shí)，在吊鉤處于下放的過(guò)程中，上天車的吊鉤可能會(huì)碰撞到下天車上。改造之前，基本是靠人眼看和喊話進(jìn)行控制，但是天車司機(jī)長(zhǎng)時(shí)間操作可能造成生產(chǎn)車間的天車碰撞事故。系統(tǒng)選擇基于RFID的無(wú)線天車避碰控制方法。

　　首先在上下天車駕駛室上分別固定上一個(gè)RFID閱讀器，然后在靠近天車駕駛室的上天車軌道上每0．5m 貼上一個(gè)RFID標(biāo)簽，下天車軌道上也是等距離的貼上RFID標(biāo)簽。當(dāng)一輛天車運(yùn)動(dòng)的時(shí)候。閱讀器也是跟著運(yùn)動(dòng)，同時(shí)讀取到不同卡片上的位置信息。我們給定上天車在圖1中XY平面上的坐標(biāo)為：(x ，0)，下天車在XY平面上的坐標(biāo)為：(x ，0)，那么兩天車在X軸方向上的距離是：
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考慮到吊鉤處于小滑車橫梁的中間某一位置，所以考慮到修正值z(mì)，則上天車吊鉤到下天車的距離為：
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最后根據(jù)xdown ，xup，z，D2，系統(tǒng)做出動(dòng)態(tài)LED位置顯示、行駛方向判斷、近距離報(bào)警、停車控制。

　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　3．1 RFID模塊

　　RFID(Radio Frequency Identification)也就是射頻識(shí)別技術(shù)，RFID系統(tǒng)由3部分組成電子標(biāo)簽(Tag)、讀卡器(Reader)和在標(biāo)簽與讀卡器之間傳遞射頻信號(hào)的微型天線(Antenna)。
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圖2 RFID工作原理圖

　　RFID工作原理如圖2所示，讀卡器將要發(fā)送的信息，經(jīng)編碼后加載在某一頻率的載波信號(hào)上經(jīng)天線向外發(fā)送，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域后，收到讀卡器發(fā)出的射頻信號(hào)，卡內(nèi)芯片中的有關(guān)電路對(duì)此信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、解碼、解密，然后對(duì)命令請(qǐng)求、密碼、權(quán)限等進(jìn)行判斷。接著通過(guò)調(diào)制解碼將存儲(chǔ)在芯片中自身的相關(guān)信息加入到反射回去的射頻信號(hào)中，電子標(biāo)簽憑借感應(yīng)電流所獲得的能量或者主動(dòng)將某一頻率的信號(hào)(Active Tag有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽)發(fā)送給讀卡器。系統(tǒng)接收天線接收到從電子標(biāo)簽發(fā)送來(lái)的載波信號(hào)，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到讀卡器，讀卡器讀對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼后，將其送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。中央信息系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該電子標(biāo)簽的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，如錄入相關(guān)數(shù)據(jù)、顯示有關(guān)信息或者發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。

　　本設(shè)計(jì)選用讀卡器的型號(hào)是UHF遠(yuǎn)距離一體化讀寫(xiě)器，讀卡器工作頻率是902MHZ一928MHZ，內(nèi)置水平極化天線，通信口可以是RS一232和RS-4852。通信速率由軟件設(shè)定，最高可達(dá)57600bps?？煽孔x取距離15米電源是直流12V，平均功耗小于5瓦，工作溫度為-35。~+60。。標(biāo)簽考慮到現(xiàn)場(chǎng)的金屬環(huán)境，選用的是防金屬的EPC可讀寫(xiě)標(biāo)簽。