專利名稱：具有位置偏差檢測功能的拾電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非接觸供電拾電器，尤其是一種具有位置偏差檢測功能的拾電 器。
背景技術(shù)：
自動導(dǎo)航小車(AGV)是現(xiàn)代工業(yè)自動化物流系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，一般以電池 為動力，裝備有電磁、光學(xué)或視覺等自動導(dǎo)航裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全 保護(hù)以及各種移載功能。若干輛沿導(dǎo)行路徑行馳，在計算機的交通管制下有條不紊地運行， 并通過物流系統(tǒng)軟件集成在物流系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)中構(gòu)成自動搬運車系統(tǒng)(AGVS)。 AGVS廣泛 應(yīng)用于柔性生產(chǎn)系統(tǒng)(FMS)、柔性搬運系統(tǒng)和自動化倉庫及其它行業(yè)的物流系統(tǒng)中。
傳統(tǒng)的AGV是以電池為動力，裝有非接觸導(dǎo)向裝置和獨立尋址系統(tǒng)的無人駕駛自 動運輸車。由于采用電池供電，因此，傳統(tǒng)的AGV的功率和行駛距離受到極大的限制，AGV的 利用率也不高。為了提高AGV的利用率，就必須對AGV的電池進(jìn)行經(jīng)常性的充電。為了保證 AGV在生產(chǎn)線上不用移出生產(chǎn)過程就可以完成充電，必須在安裝整個生產(chǎn)過程系統(tǒng)中，設(shè)置 電池充電站。為了電池在幾秒鐘內(nèi)進(jìn)行快速充電，使得AGV在生產(chǎn)線上不用移出生產(chǎn)過程 就可以完成充電。AGV車動力電源一般配用的是傳統(tǒng)的"高倍率開口鎘鎳電池"，以適應(yīng)其 快速充電和較大電流放電的要求。但受"鎘鎳電池"記憶效應(yīng)的影響，使用、維護(hù)比較麻煩。 同時由于"鎘鎳電池"中鎘的污染，不適應(yīng)環(huán)保的要求。此外，充電站數(shù)量的增多，也增加了 AGV運輸系統(tǒng)的總建設(shè)成本。 非接觸供電技術(shù)利用電磁感應(yīng)理論與變壓器理論，并結(jié)合當(dāng)今最新的電力電子技 術(shù)與微處理器實時控制技術(shù)，實現(xiàn)電能的非接觸式傳輸。通過在地面設(shè)置初級電纜，在AGV 上設(shè)置拾電器，為AGV提供動力。這種供電系統(tǒng)可以在AGV不帶電池的情況下為小車提供驅(qū) 動電源和控制電源，也可以在不設(shè)充電站的情況下為AGV的電池進(jìn)行連續(xù)或定時充電。采 用非接觸供電給AGV供電，克服了 AGV的動力瓶頸。 為了讓AGV能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，還需要給AGV配備導(dǎo)航功能的部件。傳 統(tǒng)有激光導(dǎo)航、磁導(dǎo)航等方式，激光導(dǎo)航在AGV上設(shè)置激光探頭實現(xiàn)；磁導(dǎo)航在AGV行駛的 路線上貼上永磁體磁條，在AGV上安裝磁傳感器檢測磁條位置，通過位置偏差實現(xiàn)對AGV的 導(dǎo)向控制。無論采用哪種導(dǎo)航方式都需要額外的傳感器來實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種具有位置偏差檢測功能的 拾電器，作為自動導(dǎo)航小車的無接觸供電導(dǎo)航裝置。 按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述具有位置偏差檢測功能的拾電器，包括諧振電 容、纏繞在一個磁芯上的磁芯線圈、整流橋、升壓電路，諧振電容和磁芯線圈串聯(lián)后，連接到 整流橋的輸入，整流橋的輸出連接到升壓電路，還包括偏差檢測電路和給偏差檢測電路供 電的降壓電路，所述降壓電路與整流橋的輸出連接；所述磁芯線圈包括串聯(lián)的左感應(yīng)線圈和右感應(yīng)線圈； 所述偏差檢測電路包括左電壓變換電路、右電壓變換電路、單片機和輸出電壓變 換電路，左感應(yīng)線圈和右感應(yīng)線圈分別對應(yīng)連接左電壓變換電路和右電壓變換電路，經(jīng)過 整流和降壓后送入單片機的AD采樣接口 ，單片機的DA輸出連接輸出電壓變換電路輸出電 壓信號。 所述偏差檢測電路還包括通信輸出接口，通過數(shù)字形式輸出位置偏差處理結(jié)果。
所述通信輸出接口采用RS232通信接口。 所述磁芯為E型磁芯，左感應(yīng)線圈和右感應(yīng)線圈圈數(shù)一樣，對稱分布在E型磁芯的
左右兩側(cè)凹槽中，并且二者的距離等于供電的初級電纜之間的距離。 所述單片機還連接有實時顯示偏差距離的數(shù)碼管顯示電路。 本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明巧妙的借助了無接觸供電的特點，利用無接觸供電初級 電纜作為路徑導(dǎo)引線，由于初級電纜上存在的交流電流信號產(chǎn)生磁信號，在拾電器上附加 對初級電纜的位置檢測功能，判定拾電器和初級電纜的相對位置偏差，從而給AGV進(jìn)行導(dǎo) 航?？梢蕴娲渌麑?dǎo)航方式，降低了系統(tǒng)成本，提高了系統(tǒng)可靠性。


圖1本發(fā)明拾電器的電路結(jié)構(gòu)圖；
圖2本發(fā)明拾電器磁性線圈結(jié)構(gòu)圖；
圖3升壓電路原理圖；
圖4降壓電路原理圖。 其中，諧振電容1 、磁芯線圈2、整流橋3、升壓電路4、偏差檢測電路6、降壓電路5、 左感應(yīng)線圈21 、右感應(yīng)線圈22、左電壓變換電路61 、右電壓變換電路62、單片機63、輸出電 壓變換電路64、 RS232通信輸出接口 65 ;
E型磁芯23、初級電纜24 ; 第一電感41、第一二極管42、第一場效應(yīng)管43、第一pwm控制電路44、第一濾波電 容45 ; 第二電感51、第二二極管52、第二場效應(yīng)管53、第二pwm控制電路54、第二濾波電 容55。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 如圖2所示，在無接觸供電的AGV小車中，沿著AGV的行駛路線設(shè)置非接觸供電的 初級電纜。電纜中通有高頻大電流信號。AGV上的拾電器靠近初級電纜，拾電器的線圈可以 感應(yīng)電纜中的電流并且通過電容諧振獲得更高的互感系數(shù)。感應(yīng)電壓通過整流和放大可以 提供給AGV動力。 如圖1所示，本發(fā)明是一種具有位置偏差檢測功能的非接觸供電拾電器，包括諧 振電容1、磁芯線圈2、整流橋3、升壓電路4、降壓電路5、偏差檢測電路6。電容1和磁芯線 圈2串聯(lián)構(gòu)成諧振電路，提高供電效率，其輸出連接到整流橋3，通過整流橋3將磁芯線圈中 感應(yīng)的交流電流轉(zhuǎn)換成直流電流輸出，整流橋3的輸出連接到升壓電路4實現(xiàn)電壓變換，獲得符合實際工業(yè)需求的高壓，給AGV驅(qū)動和控制部分供電。整流橋3的輸出還連接到降壓 電路5，降壓電路5給偏差檢測電路6供電。 磁芯線圈2分為左右兩個線圈，兩個線圈圈數(shù)一樣，位置對稱分布在E型拾電器的 兩臂上。兩個線圈之間的距離和初級電纜24的兩個導(dǎo)線的距離一樣。當(dāng)E型拾電器和初 級電纜對中后，兩個線圈的感應(yīng)電壓相等。電容1和磁芯線圈2串聯(lián)構(gòu)成諧振電路，感應(yīng)電 壓通過整流橋3整流，然后通過升壓電路升壓到DC560V，供給AGV的交流伺服控制系統(tǒng)使 用。交流伺服系統(tǒng)的母線電壓是DC400 600V。所以可以直接把DC560V的直流電壓接入交 流伺服系統(tǒng)。 磁芯線圈2由左感應(yīng)線圈21和右感應(yīng)線圈22串聯(lián)構(gòu)成。為了使拾電器具有偏差 檢測功能，將拾電器的線圈設(shè)計成對稱的兩個，對稱分布在拾電器E型磁芯23的左右兩側(cè)， 并且二者的距離等于初級電纜24之間的距離。當(dāng)位置對中時，兩個線圈產(chǎn)生的電壓是相等 的，當(dāng)拾電器和初級電纜位置發(fā)生偏移后，由于初級電纜在不同位置產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度不 同，兩個線圈電壓也不同，從而根據(jù)電壓實現(xiàn)偏差的判斷。 本實施例的偏差檢測電路6包括左電壓變換電路61、右電壓變換電路62、單片機 63、輸出電壓變換電路64、 RS232通信輸出接口 64。左感應(yīng)線圈21和右感應(yīng)線圈22分別 對應(yīng)連接左電壓變換電路61和右電壓變換電路62，把左右線圈感應(yīng)的交流電壓信號經(jīng)過 整流和降壓處理，然后后送入單片機63的AD采樣接口 ，電壓變換電路通過LM356運放實現(xiàn) 整流和降壓。 單片機63為飛利浦LPC2114型號單片機，具有AD和DA接口 ，可以直接用于本系 統(tǒng)。其工作電壓為3. 3V，降壓電路將感應(yīng)的電能降壓到低壓供給運放和單片機使用。
左右電壓變換電路，連接單片機的AD采樣接口，單片機63的DA輸出連接輸出電 壓變換電路64，輸出符合要求的電壓信號。 單片機63的程序首先采集左右線圈的電壓大小，然后將電壓相減，根據(jù)結(jié)果的正 負(fù)判斷是左偏還是右偏，然后結(jié)合左電壓的大小查表標(biāo)定，判斷出實際的位置偏差距離；最 后將實際的位置偏差距離再轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電壓信號輸出。AGV的控制系統(tǒng)根據(jù)電壓信號大 小就可以實現(xiàn)相應(yīng)的控制調(diào)整。 為了適應(yīng)不同的控制系統(tǒng)需求，偏差信號還通過RS232等接口形式同時送出，通 過數(shù)字形式輸出位置偏差處理結(jié)果，以適應(yīng)不同的控制系統(tǒng)。并且可以給單片機配置顯示 裝置，比如數(shù)碼管顯示電路，實時顯示偏差距離的大小，用于實時顯示偏差的距離大小，以 方便查看和系統(tǒng)調(diào)試。 如圖3所示，本發(fā)明實施例的升壓電路結(jié)構(gòu)包括第一電感41 一端作為輸入連接 整流橋3的正極輸出，另一端連接第一二極管42的正極，同時連接到第一場效應(yīng)管43的源 級，第一場效應(yīng)管43的漏極連接到整流橋3的負(fù)極輸出，第一pwm控制電路44連接第一二 極管42的負(fù)極和整流橋3的負(fù)極以及第一場效應(yīng)管43的柵極。第一濾波電容45連接在 第一二極管42的負(fù)極和整流橋3的負(fù)極之間。 如圖4所示，本發(fā)明實施例的降壓電路結(jié)構(gòu)包括第二場效應(yīng)管53的源級連接整 流橋3的正極輸出，第二場效應(yīng)管53的漏極連接第二電感51，第二電感51的另一端是低 壓的輸出正極，第二二極管52的負(fù)極連接場效應(yīng)管53的漏極，正極連接整流橋3的負(fù)極輸 出，第二 pwm控制電路54低壓正極輸出和整流橋3的負(fù)極以及場效應(yīng)管53的柵極實現(xiàn)反饋控制調(diào)壓。第二濾波電容55連接在第二電感51的低壓輸出正極端和整流橋3的負(fù)極之 間。 本發(fā)明通過改造拾電器磁芯的線圈結(jié)構(gòu)，設(shè)計偏差檢測電路，使得無接觸供電系 統(tǒng)的拾電器具有電能傳輸功能的同時可以借助非接觸供電的初級電纜，進(jìn)行位置偏差檢 測。用于AGV系統(tǒng)后，取代傳統(tǒng)的磁導(dǎo)航或者激光導(dǎo)航部件，一次性解決了系統(tǒng)的供電和導(dǎo) 航兩個難題。降低成本，提高了可靠性。
權(quán)利要求
具有位置偏差檢測功能的拾電器，包括諧振電容(1)、纏繞在一個磁芯上的磁芯線圈(2)、整流橋(3)、升壓電路(4)，諧振電容(1)和磁芯線圈(2)串聯(lián)后，連接到整流橋(3)的輸入，整流橋(3)的輸出連接到升壓電路(4)，其特征是還包括偏差檢測電路(6)和給偏差檢測電路(6)供電的降壓電路(5)，所述降壓電路(5)與整流橋(3)的輸出連接；所述磁芯線圈(2)包括串聯(lián)的左感應(yīng)線圈(21)和右感應(yīng)線圈(22)；所述偏差檢測電路(6)包括左電壓變換電路(61)、右電壓變換電路(62)、單片機(63)和輸出電壓變換電路(64)，左感應(yīng)線圈(21)和右感應(yīng)線圈(22)分別對應(yīng)連接左電壓變換電路(61)和右電壓變換電路(62)，經(jīng)過整流和降壓后送入單片機(63)的AD采樣接口，單片機(63)的DA輸出連接輸出電壓變換電路(64)輸出電壓信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的具有位置偏差檢測功能的拾電器，其特征是所述偏差檢測電路 (6)還包括通信輸出接口 (64)，通過數(shù)字形式輸出位置偏差處理結(jié)果。
3. 如權(quán)利要求2所述的具有位置偏差檢測功能的拾電器，其特征是所述通信輸出接二 (64)采用RS232通信接口。
4. 如權(quán)利要求1所述的具有位置偏差檢測功能的拾電器，其特征是所述磁芯為E型磁 芯(23)，左感應(yīng)線圈(21)和右感應(yīng)線圈(22)圈數(shù)一樣，對稱分布在E型磁芯(23)的左右 兩側(cè)凹槽中，并且二者的距離等于供電的初級電纜(24)之間的距離。
5. 如權(quán)利要求l所述的具有位置偏差檢測功能的拾電器，其特征是所述單片機(63)還 連接有實時顯示偏差距離的數(shù)碼管顯示電路。
全文摘要
本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述具有位置偏差檢測功能的拾電器，包括諧振電容、纏繞在一個磁芯上的磁芯線圈、整流橋、升壓電路，諧振電容和磁芯線圈串聯(lián)后，連接到整流橋的輸入，整流橋的輸出連接到升壓電路，還包括偏差檢測電路和給偏差檢測電路供電的降壓電路，所述降壓電路與整流橋的輸出連接；所述磁芯線圈包括串聯(lián)的左感應(yīng)線圈和右感應(yīng)線圈。其優(yōu)點是利用無接觸供電初級電纜作為路徑導(dǎo)引線，由于初級電纜上存在的交流電流信號產(chǎn)生磁信號，在拾電器上附加對初級電纜的位置檢測功能，判定拾電器和初級電纜的相對位置偏差，從而給AGV進(jìn)行導(dǎo)航?？梢蕴娲渌麑?dǎo)航方式，降低了系統(tǒng)成本，提高了系統(tǒng)可靠性。
文檔編號G01V3/10GK101714828SQ20091025866
公開日2010年5月26日 申請日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者丁孟喜, 張炯, 郭大宏 申請人:江蘇天奇物流系統(tǒng)工程股份有限公司