专利名称：具有位置偏差检测功能的拾电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种非接触供电拾电器，尤其是一种具有位置偏差检测功能的拾电 器。
背景技术：
自动导航小车(AGV)是现代工业自动化物流系统中的关键设备之一，一般以电池 为动力，装备有电磁、光学或视觉等自动导航装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全 保护以及各种移载功能。若干辆沿导行路径行驰，在计算机的交通管制下有条不紊地运行， 并通过物流系统软件集成在物流系统、生产系统中构成自动搬运车系统(AGVS)。 AGVS广泛 应用于柔性生产系统(FMS)、柔性搬运系统和自动化仓库及其它行业的物流系统中。
传统的AGV是以电池为动力，装有非接触导向装置和独立寻址系统的无人驾驶自 动运输车。由于采用电池供电，因此，传统的AGV的功率和行驶距离受到极大的限制，AGV的 利用率也不高。为了提高AGV的利用率，就必须对AGV的电池进行经常性的充电。为了保证 AGV在生产线上不用移出生产过程就可以完成充电，必须在安装整个生产过程系统中，设置 电池充电站。为了电池在几秒钟内进行快速充电，使得AGV在生产线上不用移出生产过程 就可以完成充电。AGV车动力电源一般配用的是传统的"高倍率开口镉镍电池"，以适应其 快速充电和较大电流放电的要求。但受"镉镍电池"记忆效应的影响，使用、维护比较麻烦。 同时由于"镉镍电池"中镉的污染，不适应环保的要求。此外，充电站数量的增多，也增加了 AGV运输系统的总建设成本。 非接触供电技术利用电磁感应理论与变压器理论，并结合当今最新的电力电子技 术与微处理器实时控制技术，实现电能的非接触式传输。通过在地面设置初级电缆，在AGV 上设置拾电器，为AGV提供动力。这种供电系统可以在AGV不带电池的情况下为小车提供驱 动电源和控制电源，也可以在不设充电站的情况下为AGV的电池进行连续或定时充电。采 用非接触供电给AGV供电，克服了 AGV的动力瓶颈。 为了让AGV能够沿规定的导引路径行驶，还需要给AGV配备导航功能的部件。传 统有激光导航、磁导航等方式，激光导航在AGV上设置激光探头实现；磁导航在AGV行驶的 路线上贴上永磁体磁条，在AGV上安装磁传感器检测磁条位置，通过位置偏差实现对AGV的 导向控制。无论采用哪种导航方式都需要额外的传感器来实现。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有位置偏差检测功能的 拾电器，作为自动导航小车的无接触供电导航装置。 按照本发明提供的技术方案，所述具有位置偏差检测功能的拾电器，包括谐振电 容、缠绕在一个磁芯上的磁芯线圈、整流桥、升压电路，谐振电容和磁芯线圈串联后，连接到 整流桥的输入，整流桥的输出连接到升压电路，还包括偏差检测电路和给偏差检测电路供 电的降压电路，所述降压电路与整流桥的输出连接；所述磁芯线圈包括串联的左感应线圈和右感应线圈； 所述偏差检测电路包括左电压变换电路、右电压变换电路、单片机和输出电压变 换电路，左感应线圈和右感应线圈分别对应连接左电压变换电路和右电压变换电路，经过 整流和降压后送入单片机的AD采样接口 ，单片机的DA输出连接输出电压变换电路输出电 压信号。 所述偏差检测电路还包括通信输出接口，通过数字形式输出位置偏差处理结果。
所述通信输出接口采用RS232通信接口。 所述磁芯为E型磁芯，左感应线圈和右感应线圈圈数一样，对称分布在E型磁芯的
左右两侧凹槽中，并且二者的距离等于供电的初级电缆之间的距离。 所述单片机还连接有实时显示偏差距离的数码管显示电路。 本发明的优点是本发明巧妙的借助了无接触供电的特点，利用无接触供电初级 电缆作为路径导引线，由于初级电缆上存在的交流电流信号产生磁信号，在拾电器上附加 对初级电缆的位置检测功能，判定拾电器和初级电缆的相对位置偏差，从而给AGV进行导 航。可以替代其他导航方式，降低了系统成本，提高了系统可靠性。
图1本发明拾电器的电路结构图；
图2本发明拾电器磁性线圈结构图；
图3升压电路原理图；
图4降压电路原理图。 其中，谐振电容1 、磁芯线圈2、整流桥3、升压电路4、偏差检测电路6、降压电路5、 左感应线圈21 、右感应线圈22、左电压变换电路61 、右电压变换电路62、单片机63、输出电 压变换电路64、 RS232通信输出接口 65 ;
E型磁芯23、初级电缆24 ; 第一电感41、第一二极管42、第一场效应管43、第一pwm控制电路44、第一滤波电 容45 ; 第二电感51、第二二极管52、第二场效应管53、第二pwm控制电路54、第二滤波电 容55。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 如图2所示，在无接触供电的AGV小车中，沿着AGV的行驶路线设置非接触供电的 初级电缆。电缆中通有高频大电流信号。AGV上的拾电器靠近初级电缆，拾电器的线圈可以 感应电缆中的电流并且通过电容谐振获得更高的互感系数。感应电压通过整流和放大可以 提供给AGV动力。 如图1所示，本发明是一种具有位置偏差检测功能的非接触供电拾电器，包括谐 振电容1、磁芯线圈2、整流桥3、升压电路4、降压电路5、偏差检测电路6。电容1和磁芯线 圈2串联构成谐振电路，提高供电效率，其输出连接到整流桥3，通过整流桥3将磁芯线圈中 感应的交流电流转换成直流电流输出，整流桥3的输出连接到升压电路4实现电压变换，获得符合实际工业需求的高压，给AGV驱动和控制部分供电。整流桥3的输出还连接到降压 电路5，降压电路5给偏差检测电路6供电。 磁芯线圈2分为左右两个线圈，两个线圈圈数一样，位置对称分布在E型拾电器的 两臂上。两个线圈之间的距离和初级电缆24的两个导线的距离一样。当E型拾电器和初 级电缆对中后，两个线圈的感应电压相等。电容1和磁芯线圈2串联构成谐振电路，感应电 压通过整流桥3整流，然后通过升压电路升压到DC560V，供给AGV的交流伺服控制系统使 用。交流伺服系统的母线电压是DC400 600V。所以可以直接把DC560V的直流电压接入交 流伺服系统。 磁芯线圈2由左感应线圈21和右感应线圈22串联构成。为了使拾电器具有偏差 检测功能，将拾电器的线圈设计成对称的两个，对称分布在拾电器E型磁芯23的左右两侧， 并且二者的距离等于初级电缆24之间的距离。当位置对中时，两个线圈产生的电压是相等 的，当拾电器和初级电缆位置发生偏移后，由于初级电缆在不同位置产生的磁感应强度不 同，两个线圈电压也不同，从而根据电压实现偏差的判断。 本实施例的偏差检测电路6包括左电压变换电路61、右电压变换电路62、单片机 63、输出电压变换电路64、 RS232通信输出接口 64。左感应线圈21和右感应线圈22分别 对应连接左电压变换电路61和右电压变换电路62，把左右线圈感应的交流电压信号经过 整流和降压处理，然后后送入单片机63的AD采样接口 ，电压变换电路通过LM356运放实现 整流和降压。 单片机63为飞利浦LPC2114型号单片机，具有AD和DA接口 ，可以直接用于本系 统。其工作电压为3. 3V，降压电路将感应的电能降压到低压供给运放和单片机使用。
左右电压变换电路，连接单片机的AD采样接口，单片机63的DA输出连接输出电 压变换电路64，输出符合要求的电压信号。 单片机63的程序首先采集左右线圈的电压大小，然后将电压相减，根据结果的正 负判断是左偏还是右偏，然后结合左电压的大小查表标定，判断出实际的位置偏差距离；最 后将实际的位置偏差距离再转换成对应的电压信号输出。AGV的控制系统根据电压信号大 小就可以实现相应的控制调整。 为了适应不同的控制系统需求，偏差信号还通过RS232等接口形式同时送出，通 过数字形式输出位置偏差处理结果，以适应不同的控制系统。并且可以给单片机配置显示 装置，比如数码管显示电路，实时显示偏差距离的大小，用于实时显示偏差的距离大小，以 方便查看和系统调试。 如图3所示，本发明实施例的升压电路结构包括第一电感41 一端作为输入连接 整流桥3的正极输出，另一端连接第一二极管42的正极，同时连接到第一场效应管43的源 级，第一场效应管43的漏极连接到整流桥3的负极输出，第一pwm控制电路44连接第一二 极管42的负极和整流桥3的负极以及第一场效应管43的栅极。第一滤波电容45连接在 第一二极管42的负极和整流桥3的负极之间。 如图4所示，本发明实施例的降压电路结构包括第二场效应管53的源级连接整 流桥3的正极输出，第二场效应管53的漏极连接第二电感51，第二电感51的另一端是低 压的输出正极，第二二极管52的负极连接场效应管53的漏极，正极连接整流桥3的负极输 出，第二 pwm控制电路54低压正极输出和整流桥3的负极以及场效应管53的栅极实现反馈控制调压。第二滤波电容55连接在第二电感51的低压输出正极端和整流桥3的负极之 间。 本发明通过改造拾电器磁芯的线圈结构，设计偏差检测电路，使得无接触供电系 统的拾电器具有电能传输功能的同时可以借助非接触供电的初级电缆，进行位置偏差检 测。用于AGV系统后，取代传统的磁导航或者激光导航部件，一次性解决了系统的供电和导 航两个难题。降低成本，提高了可靠性。
权利要求
具有位置偏差检测功能的拾电器，包括谐振电容(1)、缠绕在一个磁芯上的磁芯线圈(2)、整流桥(3)、升压电路(4)，谐振电容(1)和磁芯线圈(2)串联后，连接到整流桥(3)的输入，整流桥(3)的输出连接到升压电路(4)，其特征是还包括偏差检测电路(6)和给偏差检测电路(6)供电的降压电路(5)，所述降压电路(5)与整流桥(3)的输出连接；所述磁芯线圈(2)包括串联的左感应线圈(21)和右感应线圈(22)；所述偏差检测电路(6)包括左电压变换电路(61)、右电压变换电路(62)、单片机(63)和输出电压变换电路(64)，左感应线圈(21)和右感应线圈(22)分别对应连接左电压变换电路(61)和右电压变换电路(62)，经过整流和降压后送入单片机(63)的AD采样接口，单片机(63)的DA输出连接输出电压变换电路(64)输出电压信号。
2. 如权利要求1所述的具有位置偏差检测功能的拾电器，其特征是所述偏差检测电路 (6)还包括通信输出接口 (64)，通过数字形式输出位置偏差处理结果。
3. 如权利要求2所述的具有位置偏差检测功能的拾电器，其特征是所述通信输出接二 (64)采用RS232通信接口。
4. 如权利要求1所述的具有位置偏差检测功能的拾电器，其特征是所述磁芯为E型磁 芯(23)，左感应线圈(21)和右感应线圈(22)圈数一样，对称分布在E型磁芯(23)的左右 两侧凹槽中，并且二者的距离等于供电的初级电缆(24)之间的距离。
5. 如权利要求l所述的具有位置偏差检测功能的拾电器，其特征是所述单片机(63)还 连接有实时显示偏差距离的数码管显示电路。
全文摘要
本发明提供的技术方案，所述具有位置偏差检测功能的拾电器，包括谐振电容、缠绕在一个磁芯上的磁芯线圈、整流桥、升压电路，谐振电容和磁芯线圈串联后，连接到整流桥的输入，整流桥的输出连接到升压电路，还包括偏差检测电路和给偏差检测电路供电的降压电路，所述降压电路与整流桥的输出连接；所述磁芯线圈包括串联的左感应线圈和右感应线圈。其优点是利用无接触供电初级电缆作为路径导引线，由于初级电缆上存在的交流电流信号产生磁信号，在拾电器上附加对初级电缆的位置检测功能，判定拾电器和初级电缆的相对位置偏差，从而给AGV进行导航。可以替代其他导航方式，降低了系统成本，提高了系统可靠性。
文档编号G01V3/10GK101714828SQ20091025866
公开日2010年5月26日 申请日期2009年12月7日 优先权日2009年12月7日
发明者丁孟喜, 张炯, 郭大宏 申请人:江苏天奇物流系统工程股份有限公司