一種agv光電導(dǎo)航傳感器及導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種AGV光電導(dǎo)航傳感器及導(dǎo)航系統(tǒng),所述傳感器包括控制電路、三極管驅(qū)動電路、紅外發(fā)射電路以及紅外接收電路,所述三極管驅(qū)動電路與所述控制電路電連接,所述紅外發(fā)射電路與所述三極管驅(qū)動電路電連接,所述紅外接收電路與所述控制電路電連接,所述三極管驅(qū)動電路用于接收控制電路信號,并放大后傳輸給所述紅外發(fā)射電路,所述紅外發(fā)射電路將三極管驅(qū)動電路發(fā)送的電信號轉(zhuǎn)換成光信號后發(fā)送給紅外接收電路,紅外接收電路接收光信號后轉(zhuǎn)換成電信號,并傳輸給控制電路。本實用新型具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點,而且其可測參數(shù)多,傳感器的結(jié)構(gòu)簡單,形式靈活多樣。
【專利說明】一種AGV光電導(dǎo)航傳感器及導(dǎo)航系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種AGV光電導(dǎo)航傳感器,屬于傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟的穩(wěn)步發(fā)展,越來越多的工業(yè)企業(yè)逐漸擴大規(guī)模,而其各個工藝環(huán)節(jié)間的零部件需要運輸?shù)奈锪髁恳脖厝辉龃?。利用自動化技術(shù)的自主無人駕駛小車(AGV)已經(jīng)成為未來社會經(jīng)濟發(fā)展的一種趨勢。到目前為止,AGV的導(dǎo)航/導(dǎo)引技術(shù)主要有以下幾種:1、電磁導(dǎo)引是較為傳統(tǒng)的導(dǎo)引方式之一,目前仍被許多系統(tǒng)采用,它是在AGV的行駛路徑上埋設(shè)金屬線,并在金屬線加載導(dǎo)引頻率,通過對導(dǎo)引頻率的識別來實現(xiàn)AGV的導(dǎo)引。其主要優(yōu)點是引線隱蔽,不易污染和破損,導(dǎo)引原理簡單而可靠,便于控制和通訊,對聲光無干擾,制造成本較低;缺點是路徑難以更改擴展,對復(fù)雜路徑的局限性較大。2、激光導(dǎo)航是在AGV行駛路徑的周圍安裝位置精確的激光反射板,AGV通過激光掃描器發(fā)射激光束,同時采集由反射板反射的激光束,來確定其當前的位置和航向,并通過連續(xù)的三角幾何運算來實現(xiàn)AGV的導(dǎo)引。此項技術(shù)最大的優(yōu)點是,AGV定位精確,地面無需其他定位設(shè)施,行駛路徑可靈活多變,能夠適合多種現(xiàn)場環(huán)境,它是目前國外許多AGV生產(chǎn)廠家優(yōu)先采用的先進導(dǎo)引方式;缺點是制造成本高,對環(huán)境要求相對較苛刻,不適合室外環(huán)境,受天氣干擾嚴重。3、慣性導(dǎo)航是在AGV上安裝陀螺儀,在行駛區(qū)域的地面上安裝定位塊,此項技術(shù)在軍方較早運用,其主要優(yōu)點是技術(shù)先進,較之有線導(dǎo)引,地面處理工作量小,路徑靈活性強;其缺點是制造成本較高,導(dǎo)引的精度和可靠性與陀螺儀的制造精度及其后續(xù)信號處理密切相關(guān)。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種AGV光電導(dǎo)航傳感器,控制方便,成本低,易于實現(xiàn)。
[0004]本實用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種AGV光電導(dǎo)航傳感器,包括控制電路、三極管驅(qū)動電路、紅外發(fā)射電路以及紅外接收電路,所述三極管驅(qū)動電路與所述控制電路電連接,所述紅外發(fā)射電路與所述三極管驅(qū)動電路電連接,所述紅外接收電路與所述控制電路電連接;所述三極管驅(qū)動電路用于接收控制電路信號,并放大后傳輸給所述紅外發(fā)射電路,所述紅外發(fā)射電路將三極管驅(qū)動電路發(fā)送的電信號轉(zhuǎn)換成光信號后發(fā)送給紅外接收電路,紅外接收電路接收光信號后轉(zhuǎn)換成電信號,并傳輸給控制電路。
[0006]進一步的,所述AGV光電導(dǎo)航傳感器還包括存儲電路、狀態(tài)指示電路,所述存儲電路與控制電路電連接,所述狀態(tài)指示電路與紅外接收電路電連接。
[0007]優(yōu)選的,所述存儲電路采用AT24c02芯片。
[0008]優(yōu)選的,所述控制電路采用AT89C52單片機。
[0009]一種AGV光電導(dǎo)航系統(tǒng),包括上述AGV光電導(dǎo)航傳感器、串口通信電路、上位機,所述串口通信電路與所述控制電路電連接,所述上位機與所述串口通信電路電連接。
[0010]優(yōu)選的,所述串口通信電路采用MAX491芯片。
[0011]本實用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下技術(shù)效果:
[0012]1、本實用新型AGV光電導(dǎo)航傳感器,原理簡單,控制方便,成本低,易于實現(xiàn),精度高,反應(yīng)快,非接觸。
[0013]2、本實用新型AGV光電導(dǎo)航傳感器,可以實現(xiàn)對軌道的精確識別,靈活性較好,地面路線設(shè)置簡單易行。
[0014]3、本實用新型AGV光電導(dǎo)航傳感器,結(jié)構(gòu)簡單,易于實現(xiàn),成本低,對環(huán)境的依賴性小,抗干擾能力強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型AGV光電導(dǎo)航傳感器及導(dǎo)航系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖。
[0016]圖2是本實用新型控制電路的電路圖。
[0017]圖3是本實用新型三極管驅(qū)動電路的電路圖。
[0018]圖4是本實用新型串口通信電路的電路圖。
[0019]圖5是本實用新型紅外發(fā)射電路的電路圖。
[0020]圖6(a)- 6(d)是本實用新型紅外接收電路的電路圖。
[0021]圖7是本實用新型存儲電路的電路圖。
[0022]圖8是本實用新型狀態(tài)指示電路的電路圖。
[0023]圖9是本實用新型導(dǎo)航系統(tǒng)工作時原理示意圖。
[0024]圖10(a)-10(b)是處于反射帶區(qū)域內(nèi)、外的紅外發(fā)射管、紅外接收管工作原理示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面詳細描述本實用新型的實施方式,所述實施方式的示例在附圖中示出,其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的,僅用于解釋本實用新型,而不能解釋為對本實用新型的限制。
[0026]本實用新型基于光電傳感器技術(shù)和AGV自動導(dǎo)引運輸車技術(shù),利用AT89C52所具有的性價比高,速度快,安全性好,低功耗,超強抗干擾及內(nèi)部集成的專用復(fù)位電路,設(shè)計了基于AGV光電導(dǎo)航傳感器及導(dǎo)航系統(tǒng)。
[0027]如圖1所示,為本實用新型AGV光電導(dǎo)航傳感器及導(dǎo)航系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖。AGV光電導(dǎo)航傳感器包括控制電路、三極管驅(qū)動電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、存儲電路以及狀態(tài)指示電路,三極管驅(qū)動電路與控制電路電連接,紅外發(fā)射電路與三極管驅(qū)動電路電連接,紅外接收電路與控制電路電連接;三極管驅(qū)動電路用于接收控制電路信號,放大電流驅(qū)動能力,從而控制紅外發(fā)射電路發(fā)射信號,紅外發(fā)射電路將三極管驅(qū)動電路發(fā)送的電信號轉(zhuǎn)換成光信號后發(fā)送給紅外接收電路,紅外接收電路接收光信號后,通過比較器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電平,再經(jīng)過反相器后傳輸給控制電路,同時通過狀態(tài)指示電路反應(yīng)出來。
[0028]AGV光電導(dǎo)航系統(tǒng)包括上述AGV光電導(dǎo)航傳感器、串口通信電路以及上位機,串口通信電路與控制電路電連接,上位機與串口通信電路電連接;控制電路接收到紅外接收電路的信號后,經(jīng)過串口通信電路與上位機通信,進而控制AGV的行走路徑。
[0029]如圖2所示,為本實用新型控制電路的電路圖,采用AT89C52單片機,引腳P3.4連接三極管基極從而控制紅外發(fā)射電路的亮滅,由P0.0- P0.7\P1.0- Pl.7\P2.0- P2.7 口接收紅外接收電路發(fā)送的脈沖信號,經(jīng)過單片機的判斷處理,記錄結(jié)果并轉(zhuǎn)換為一組數(shù)據(jù),通過串口通信電路傳輸?shù)缴衔粰C,由上位機調(diào)整小車的運行軌跡;由P3.0、P3.5、P3.6控制存儲電路;Ρ3.1、Ρ3.2、Ρ3.7控制串口通信電路。
[0030]如圖3所示,本實用新型三極管驅(qū)動電路的電路圖,其中,三極管的發(fā)射極SDOOUT1、SD00UT2、SD00UT3分別與紅外發(fā)射電路的相應(yīng)端口連接,紅外發(fā)射電路共24路紅外發(fā)射管,使用三極管驅(qū)動電路放大電流驅(qū)動能力,從而控制紅外發(fā)射電路。
[0031 ] 如圖4所示,本實用新型串口通信電路的電路圖,采用MAX491芯片,該芯片的引腳2連接單片機的P3.1 口,引腳5連接單片機的P3.2 口,引腳3、4均連接單片機的P3.7 口。單片機通過此串口通信電路與上位機通信,接受指令并發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0032]采用半雙工通訊方式,它完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS - 491電平的功能。MAX491芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡單,內(nèi)部含有一個驅(qū)動器和接收器,RO和DI端口分別為接收器的輸出和驅(qū)動器的輸入端,與單片機連接時只需分別與單片機的RXD和TXD相連即可;/RE和DE端口分別為接收和發(fā)送的使能端,當/RE為邏輯O時,器件處于接收狀態(tài);當DE為邏輯I時,器件處于發(fā)送狀態(tài),因為MAX491工作在半雙工狀態(tài),所以只需用單片機的一個管腳控制這兩個引腳即可;A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號端,當A引腳的電平高于B時,代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為I ;當A的電平低于B端時,代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0,在與單片機連接時接線非常簡單,只需要一個信號控制MAX491的接收和發(fā)送即可,同時將A和B端之間加匹配電阻,一般可選100 Ω的電阻。
[0033]如圖5所示,本實用新型紅外發(fā)射電路的電路圖,該電路由24路紅外發(fā)射管S1-S48構(gòu)成,每路紅外發(fā)射管有兩個二極管,具有功率大、定向性好、聚光能力強等特點,使得測試結(jié)果更精確。單片機控制信號進入三極管驅(qū)動電路,放大電流驅(qū)動能力,然后直接轉(zhuǎn)入紅外發(fā)射電路,由紅外發(fā)射管電流計算決定選用電阻阻值。
[0034]如圖6(a)- 6(d)這四幅圖拼起來構(gòu)成本實用新型紅外接收電路的電路圖,由24個紅外接收管SD1-SD24,4個74HC14反相器,6個LM324比較器組成。紅外接收管的感光電壓通過LM324比較器后再通過74HC14反相器,再送到單片機。由紅外接收管感光電壓,確定比較電壓閾值。74HC14是一款高速CMOS器件,74HC14引腳兼容低功耗肖特基TTL(LSTTL)系列。74HC14實現(xiàn)了 6路施密特觸發(fā)反相器,可將緩慢變化的輸入信號轉(zhuǎn)換成清晰、無抖動的輸出信號,常應(yīng)用于波形、脈沖整形器、非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、單穩(wěn)多諧振蕩器。LM324系列器件帶有差動輸入的四運算放大器,與單電源應(yīng)用場合的標準運算放大器相比,它們有一些顯著優(yōu)點。該比較器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下,靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負電源,因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。
[0035]如圖7所示,本實用新型存儲電路的電路圖,采用AT24c02芯片,該芯片的引腳7、
6、5分別與單片機的P3.0、P3.5、P3.6 口連接,該存儲電路可以存儲單片機的工作參數(shù),保證單片機斷電重啟后還可以恢復(fù)正常工作。
[0036]如圖8所示,本實用新型狀態(tài)指示電路的電路圖,通過LED燈指示紅外接收電路的紅外接收管是否工作。
[0037]圖9是本實用新型導(dǎo)航系統(tǒng)工作時原理示意圖,黑色區(qū)即工作環(huán)境地面,白色條帶區(qū)即路線反射帶。電路板上24路紅外發(fā)射管陣列和24路紅外接收管陣列相對應(yīng),處于白色條帶區(qū)的紅外接收管可以接收到紅外發(fā)射管的信號,黑色區(qū)則不可以。單片機由此獲得路線信息數(shù)據(jù),同時會由24路對應(yīng)的狀態(tài)指示陣列,及普通發(fā)光二極管來顯示接收管接收情況,方便直觀測試。
[0038]圖10(a)-10(b)是處于路線反射帶區(qū)域內(nèi)、外的紅外發(fā)射管、紅外接收管工作原理示意圖,圖10(a)代表紅外接收管可以收到紅外發(fā)射管的信號,狀態(tài)指示二極管發(fā)光;圖10(b)代表紅外接收管不可以收到紅外發(fā)射管的信號,狀態(tài)指示二極管不發(fā)光。
[0039]本實用新型的AGV光電導(dǎo)航傳感器,由三極管驅(qū)動電路接收控制電路的控制信號,并放大電流驅(qū)動能力,從而控制紅外發(fā)射電路。通過紅外發(fā)射電路發(fā)射信號,再由紅外接收電路接收紅外信號,經(jīng)由比較器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電平,反相器反相后再發(fā)送到控制電路,同時通過狀態(tài)指示電路反應(yīng)出來,控制電路通過讀取數(shù)據(jù)進行判斷,再與上位機通信,進而控制小車的行走路徑。AGV光電導(dǎo)航傳感器的研發(fā)會為大型工廠運輸貨物提供更多方便。
[0040]以上實施例僅為說明本實用新型的技術(shù)思想,不能以此限定本實用新型的保護范圍,凡是按照本實用新型提出的技術(shù)思想,在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動,均落入本實用新型保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種AGV光電導(dǎo)航傳感器,其特征在于:包括控制電路、三極管驅(qū)動電路、紅外發(fā)射電路以及紅外接收電路,所述三極管驅(qū)動電路與所述控制電路電連接,所述紅外發(fā)射電路與所述三極管驅(qū)動電路電連接,所述紅外接收電路與所述控制電路電連接;所述三極管驅(qū)動電路用于接收控制電路信號,并放大后傳輸給所述紅外發(fā)射電路,所述紅外發(fā)射電路將三極管驅(qū)動電路發(fā)送的電信號轉(zhuǎn)換成光信號后發(fā)送給紅外接收電路,紅外接收電路接收光信號后轉(zhuǎn)換成電信號,并傳輸給控制電路。
2.如權(quán)利要求1所述AGV光電導(dǎo)航傳感器,其特征在于:所述AGV光電導(dǎo)航傳感器還包括存儲電路、狀態(tài)指示電路,所述存儲電路與控制電路電連接,所述狀態(tài)指示電路與紅外接收電路電連接。
3.如權(quán)利要求2所述AGV光電導(dǎo)航傳感器,其特征在于:所述存儲電路采用AT24c02芯片。
4.如權(quán)利要求1或2所述AGV光電導(dǎo)航傳感器,其特征在于:所述控制電路采用AT89C52單片機。
5.—種AGV光電導(dǎo)航系統(tǒng),其特征在于:包括如權(quán)利要求1所述AGV光電導(dǎo)航傳感器、串口通信電路、上位機,所述串口通信電路與所述控制電路電連接,所述上位機與所述串口通信電路電連接。
6.如權(quán)利要求5所述AGV光電導(dǎo)航傳感器,其特征在于:所述串口通信電路采用MAX491 芯片。
【文檔編號】G01C21/00GK204255369SQ201420682478
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】王峰, 王增瑞, 唐於烽, 王鎖真 申請人:南京信息工程大學(xué)