專利名稱：基于復合型磁釘校正的agv糾偏控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于AGV技術系統，尤其是一種基于復合型磁釘校正的AGV糾偏控制系統。
背景技術：
在AGV控制過程中，電磁柵尺和磁釘可以用來對AGV的行駛過程進行校正。其實現方法是:在路段上每相隔一段距離設置一對間隔固定的磁釘，由于磁釘不具有方向性，無法對AGV的姿態(tài)進行測定，因此，需要采用雙磁釘、雙磁尺或雙磁釘、單磁尺的方法來實現，即采用平行布設兩個磁釘的方法，AGV在行駛時，用兩把電磁尺去檢測按要求埋設在路徑上的兩顆磁釘相對于AGV的位置，再根據檢測到的數據進行“測量計算”，計算出AGV的當前位置和方向，進而就可以按照預先設定的程序確定AGV行駛到下一個測量點所要執(zhí)行的動作。AGV雙磁釘導引技術具有計算簡便、結構簡單、運行可靠、使用方便等特點，但是，其存在的問題是:由于磁釘內不能含有信息，磁釘的絕對值坐標必須事先標定，對于磁釘坐標標定方法一般是米用不教方法由人工運行AGV對所有磁釘進行一次人工掃描，即由AGV自身的定位系統對磁釘進行測量和標定，如論文《慣性導航自動引導車磁釘校正路徑迭代學習方法》中所述:當AGV通過磁釘CJ時，定位系統測得的AGV車體位姿為P1 (X1, Y1, θ χ),電磁柵尺測得AGV中心到磁釘的距離為C，磁釘CJ的坐標為=XCj=X1-C^SIN θYCfY1-^COS Θ工，這樣經過示教掃描后可得到每一個磁釘的坐標及每一對磁釘的連線與XOY絕對坐標系的夾角Θ。 上述人工示教方法對于大面積的磁釘敷顯然設費時費力，實際應用意義不大。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種設計合理、效率高且實現簡便的基于復合型磁釘校正的AGV糾偏控制系統。本實用新型解決其技術問題是采取以下技術方案實現的:一種基于復合型磁釘校正的AGV糾偏控制系統，包括AGV小車、在地面上敷設有磁釘，在每個磁釘的附近敷設有與磁釘相對應的RFID射頻標簽，所述的AGV小車包括AGV車體、安裝在AGV車體前后兩側和左右兩側的電磁柵尺和RFID讀卡單元，在每個電磁柵尺上均布安裝有傳感器，在AGV車體底部安裝有與電磁柵尺和RFID讀卡單元相連接的主控制器以對AGV小車進行糾偏控制。而且，所述主控制器包括微處理器和AGV驅動模塊，微處理器分別與四個電磁柵尺和四個RFID讀卡單元相連接用于采集地面上的RFID射頻標簽信號，微處理器計算得到AGV小車當前的位姿偏差并通過AGV驅動模塊進行糾偏控制。而且，所述每個電磁柵尺上均包括至少2排水平矩陣分布的傳感器。而且，所述的傳感器為霍爾傳感器。[0010]而且，所述的AGV小車為具有緊湊式萬向運動機構的AGV運輸車。本實用新型的優(yōu)點和積極效果是:本實用新型通過在地面上敷設磁釘和對應的RFID射頻標簽、在AGV車體上安裝電磁柵尺和對應的RFID讀卡單元，通過微處理器分時采集磁釘和RFID射頻標簽數據并進行分析處理，即采用自帶絕對值坐標的復合型磁釘的方法讀取磁釘絕對值坐標，有效地解決了用電磁柵尺和磁釘校正AGV時不能同步獲取磁釘絕對坐標值的難題，大幅度提高了工作效率。

圖1為本實用新型的系統的結構示意圖；圖2為電磁柵尺和RFID讀卡單元的安裝示意圖；圖3為主控制器的電路方框圖；圖4為電磁柵尺上傳感器分布示意圖；圖5為圖2的側視圖；圖6為本實用新型的磁場強度示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型實施例做進一步詳述:—種基于復合型磁釘校正的AGV糾偏控制系統,如圖1及圖2所不,包括AGV小車、在AGV小車行駛的地面上敷設有磁釘，在每個磁釘的附近敷設有與磁釘相對應的RFID射頻標簽，每對磁釘和RFID射頻標簽組合在一起構成自帶絕對值坐標的復合型磁釘，AGV小車包括AGV車體4、安裝在AGV車體前后兩側和左右兩側的電磁柵尺1、5和RFID讀卡單元3、7，在每個電磁柵尺上分別均布安裝有霍爾傳感器2、6，電磁柵尺和RFID讀卡單元分別用于讀取地面上的磁釘和RFID射頻標簽，在AGV車體底部還安裝有用于處理磁釘信號和RFID射頻標簽信號的主控制器8。如圖3所示，主控制器包括微處理器和AGV驅動模塊，微處理器分別與四個電磁柵尺和四個RFID讀卡單元相連接，電磁柵尺首先采集信號，采集后由微處理器通知RFID讀卡單元，RFID讀卡單元接到微處理器通知后開始采集地面上的RFID射頻標簽信號并發(fā)送給微處理器，微處理器對RFID讀卡單元采集的射頻標簽信號進行分析計算得到AGV小車當前的位姿偏差(偏離位置和偏離角度)，微處理器通過位姿偏差控制AGV驅動模塊對AGV進行糾偏處理。下面對系統中的各個部分詳細進行說明:在AGV行駛的地面上敷設磁釘及RFID射頻標簽(復合型磁釘)的方法是:圍繞AGV車體的尺寸在長度方向或寬度方向分別布設2個磁釘，每2個磁釘組成一對，設AGV車體長為L、寬為W，長度方向兩個磁釘的間距為AGV車體的長度L+21，其中I為磁釘中心點和該方向AGV車體的間隙，在本實施例中I設為I厘米；寬度方向上的兩個磁釘的間距為AGV車體的寬度W+21，其中I也為磁釘中心點和該方向AGV車體的間隙，在本實施例中I也設為I厘米。在每一個磁釘的旁邊是與之對應的RFID射頻標簽，RFID射頻標簽敷設位置應是RFID讀卡單元可以讀取的范圍。RFID射頻標簽內含唯一 ID號，每一個唯一 ID號分別對應一個絕對坐標值,該絕對坐標值用于唯一標識磁釘的絕對位置(在世界坐標系的坐標)。安裝在AGV車體四周的電磁柵尺為矩陣式分布的電磁柵尺，如圖4所示，電磁柵尺包括至少2排水平矩陣分布的傳感器，第一排傳感器用于首次采集信號，第二排傳感器用于補充采集漏采集的信號。本實施例采用霍爾傳感器矩陣分布的方式，霍爾傳感器能夠抗地磁干擾(地面磁場平均達到每平方米0.5GS，霍爾傳感器的變化量每GS變化lmv-2.1mv,磁尺位于磁釘正上方4cm處變化量可達到IOOMV以上，遠遠大于地球磁場引起的變化量)，但檢測范圍相對比較窄(實驗測得:霍爾傳感器水平方向有效檢測范圍為從中心點算起外延2厘米的半徑范圍，垂直方向有效檢測范圍為4厘米)，本實施例兼顧霍爾傳感器的優(yōu)、缺點，采用霍爾傳感器矩陣分布的方式，既克服了地磁干擾，又解決了檢測精度問題。根據傳感器的檢測范圍確定分布方式:采用直徑為5毫米的霍爾傳感器，兩個霍爾傳感器橫向間隙或前后兩排分布的間隙都為5毫米、兩個傳感器中心點距離為I厘米，兩個傳感器總長度為1.5厘米，假設電磁柵尺的長度為車寬的一半或車長的一半(I米或2米)，按照2個霍爾傳感器占用1.5CM長度計算，需要67個傳感器(1.05米)；本實施例中，AGV車體前后兩端的電磁柵尺用于測量AGV車體沿著車頭方向行進的偏離位置和角度，AGV車體左右兩端的電磁柵尺用于測量車頭不轉AGV車體橫向移動時的偏離位置和角度，其原理是基于在先專利申請(專利名稱為:一種用于AGV的緊湊式萬向運動機構及AGV運輸車，申請?zhí)枮?201110449887.9)的AGV運輸車，該AGV車體由緊湊式萬向運動機構組成，能夠實現車身不動，車輪轉動，從而實現在車頭不轉的情況下通過扭轉車輪的角度而改變AGV車體行進的方向。在圖5中，電磁柵尺底端和AGV車體底部齊平或略高于AGV車體底部，距離地面約4厘米(在傳感器垂直方向有效讀取范圍內)，電磁柵尺高度約為5厘米，RFID讀卡單元距離AGV車體I厘米間隙。如圖6所示，主控制器在進行糾偏處理時，基于如下原理實現:AGV車體上的電磁柵尺距離磁釘越近，則磁場強度越大，當電磁柵尺位于磁釘的正上方時為最佳測量時機。AGV車體四周的傳感器可同時感應到四個最大的磁場強度，并且AGV主控制器能夠同時(微觀上分時，宏觀上同時)輸出小車的偏離位置和偏離角度。AGV主控制器輸出小車偏離位姿的原理為:(I)采用雙排傳感器增加了數據采集的可靠性:第一排傳感器未能檢測到磁釘信號，用第二排傳感器進行補充采集。(2)小車通過I個磁釘的直徑需要的時間:已知車速為3毫米/毫秒，磁釘直徑為5毫米，小車需要1.6毫秒走完磁釘5毫米的路程。(3)主控制器完成一輪采集和處理需要的時間:從微處理器采集信號到主控制器接收采集的信號、對采集的信號進行處理和輸出(輸出小車偏離位姿)為I個周期，如果采用AD方式采集信號，I個周期為I微秒，分別采集67個傳感器需要67微秒。(4)主控制器在1.6毫秒(走完磁釘5毫米直徑的路程)內可重復采集的次數。由于微處理器采集67個傳感器所需要時間為I微秒，I毫秒=1000微秒，用1000/67，約為15次，也就是說主控制器在1.6毫秒的時間可以重復采集信號15次。從以上結論可以看出，當電磁柵尺突然感受到磁場的變化到磁場變化突然減弱的時間應該是1.6毫秒的時間，而在1.6毫秒的時間內，主控制器可以連續(xù)采集信號15個輪回，也就是說，AGV主控制器在突然感受到磁場增強以及突然感受到磁場減弱的瞬間能夠針對同樣的環(huán)境作出15次同樣結果的重復輸出。主控制器通過以下步驟實現對AGV的糾偏控制功能:首先，主控制器通過電磁柵尺、RFID讀卡單元分時操作獲取RFID射頻標簽信號(四個磁釘坐標)；然后，主控制器對獲取的RFID射頻標簽信號進行計算得到AGV小車當前的位姿偏差，位姿偏差包括偏離位置和偏離角度；最后，主控制器根據AGV小車當前的位姿偏差通過AGV驅動模塊對AGV小車進行糾偏控制需要強調的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型并不限于具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本實用新型的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬于本實用新型保護的范圍。
權利要求1.一種基于復合型磁釘校正的AGV糾偏控制系統，包括AGV小車、在地面上敷設有磁釘，其特征在于:在每個磁釘的附近敷設有與磁釘相對應的RFID射頻標簽，所述的AGV小車包括AGV車體、安裝在AGV車體前后兩側和左右兩側的電磁柵尺和RFID讀卡單元，在每個電磁柵尺上均布安裝有傳感器，在AGV車體底部安裝有與電磁柵尺和RFID讀卡單元相連接的主控制器以對AGV小車進行糾偏控制。
2.根據權利要求1所述的基于復合型磁釘校正的AGV糾偏控制系統，其特征在于:所述主控制器包括微處理器和AGV驅動模塊，微處理器分別與四個電磁柵尺和四個RFID讀卡單元相連接用于采集地面上的RFID射頻標簽信號，微處理器計算得到AGV小車當前的位姿偏差并通過AGV驅動模塊進行糾偏控制。
3.根據權利要求1所述的基于復合型磁釘校正的AGV糾偏控制系統，其特征在于:所述每個電磁柵尺上均包括至少2排水平矩陣分布的傳感器。
4.根據權利要求1所述的基于復合型磁釘校正的AGV糾偏控制系統，其特征在于:所述的傳感器為霍爾傳感器。
5.根據權利要求1至4任一項所述的基于復合型磁釘校正的AGV糾偏控制系統，其特征在于:所述的AGV小車為 具有緊湊式萬向運動機構的AGV運輸車。
專利摘要本實用新型涉及一種基于復合型磁釘校正的AGV糾偏控制系統，其主要技術特點是包括AGV小車、在地面上敷設有磁釘,在每個磁釘的附近敷設有與磁釘相對應的RFID射頻標簽，所述的AGV小車包括AGV車體、安裝在AGV車體前后兩側和左右兩側的電磁柵尺和RFID讀卡單元，在每個電磁柵尺上均布安裝有傳感器，在AGV車體底部安裝有與電磁柵尺和RFID讀卡單元相連接的主控制器以對AGV小車進行糾偏控制。本實用新型設計合理，其在地面上敷設磁釘和對應的RFID射頻標簽、在AGV車體上安裝電磁柵尺和對應的RFID讀卡單元，通過微處理器分時采集磁釘和RFID射頻標簽數據并進行分析處理，有效地解決了用電磁柵尺和磁釘校正AGV時不能同步獲取磁釘絕對坐標值的難題，大幅度提高了工作效率。
文檔編號G05B23/02GK203164759SQ20132019603
公開日2013年8月28日 申請日期2013年4月17日 優(yōu)先權日2013年4月17日
發(fā)明者管學奎 申請人:無錫普智聯科高新技術有限公司