专利名称：基于复合型磁钉校正的agv纠偏控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于AGV技术系统，尤其是一种基于复合型磁钉校正的AGV纠偏控制系统。
背景技术：
在AGV控制过程中，电磁栅尺和磁钉可以用来对AGV的行驶过程进行校正。其实现方法是:在路段上每相隔一段距离设置一对间隔固定的磁钉，由于磁钉不具有方向性，无法对AGV的姿态进行测定，因此，需要采用双磁钉、双磁尺或双磁钉、单磁尺的方法来实现，即采用平行布设两个磁钉的方法，AGV在行驶时，用两把电磁尺去检测按要求埋设在路径上的两颗磁钉相对于AGV的位置，再根据检测到的数据进行“测量计算”，计算出AGV的当前位置和方向，进而就可以按照预先设定的程序确定AGV行驶到下一个测量点所要执行的动作。AGV双磁钉导引技术具有计算简便、结构简单、运行可靠、使用方便等特点，但是，其存在的问题是:由于磁钉内不能含有信息，磁钉的绝对值坐标必须事先标定，对于磁钉坐标标定方法一般是米用不教方法由人工运行AGV对所有磁钉进行一次人工扫描，即由AGV自身的定位系统对磁钉进行测量和标定，如论文《惯性导航自动引导车磁钉校正路径迭代学习方法》中所述:当AGV通过磁钉CJ时，定位系统测得的AGV车体位姿为P1 (X1, Y1, θ χ),电磁栅尺测得AGV中心到磁钉的距离为C，磁钉CJ的坐标为=XCj=X1-C^SIN θYCfY1-^COS Θ工，这样经过示教扫描后可得到每一个磁钉的坐标及每一对磁钉的连线与XOY绝对坐标系的夹角Θ。 上述人工示教方法对于大面积的磁钉敷显然设费时费力，实际应用意义不大。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、效率高且实现简便的基于复合型磁钉校正的AGV纠偏控制系统。本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:一种基于复合型磁钉校正的AGV纠偏控制系统，包括AGV小车、在地面上敷设有磁钉，在每个磁钉的附近敷设有与磁钉相对应的RFID射频标签，所述的AGV小车包括AGV车体、安装在AGV车体前后两侧和左右两侧的电磁栅尺和RFID读卡单元，在每个电磁栅尺上均布安装有传感器，在AGV车体底部安装有与电磁栅尺和RFID读卡单元相连接的主控制器以对AGV小车进行纠偏控制。而且，所述主控制器包括微处理器和AGV驱动模块，微处理器分别与四个电磁栅尺和四个RFID读卡单元相连接用于采集地面上的RFID射频标签信号，微处理器计算得到AGV小车当前的位姿偏差并通过AGV驱动模块进行纠偏控制。而且，所述每个电磁栅尺上均包括至少2排水平矩阵分布的传感器。而且，所述的传感器为霍尔传感器。[0010]而且，所述的AGV小车为具有紧凑式万向运动机构的AGV运输车。本实用新型的优点和积极效果是:本实用新型通过在地面上敷设磁钉和对应的RFID射频标签、在AGV车体上安装电磁栅尺和对应的RFID读卡单元，通过微处理器分时采集磁钉和RFID射频标签数据并进行分析处理，即采用自带绝对值坐标的复合型磁钉的方法读取磁钉绝对值坐标，有效地解决了用电磁栅尺和磁钉校正AGV时不能同步获取磁钉绝对坐标值的难题，大幅度提高了工作效率。
图1为本实用新型的系统的结构示意图；图2为电磁栅尺和RFID读卡单元的安装示意图；图3为主控制器的电路方框图；图4为电磁栅尺上传感器分布示意图；图5为图2的侧视图；图6为本实用新型的磁场强度示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述:—种基于复合型磁钉校正的AGV纠偏控制系统,如图1及图2所不,包括AGV小车、在AGV小车行驶的地面上敷设有磁钉，在每个磁钉的附近敷设有与磁钉相对应的RFID射频标签，每对磁钉和RFID射频标签组合在一起构成自带绝对值坐标的复合型磁钉，AGV小车包括AGV车体4、安装在AGV车体前后两侧和左右两侧的电磁栅尺1、5和RFID读卡单元3、7，在每个电磁栅尺上分别均布安装有霍尔传感器2、6，电磁栅尺和RFID读卡单元分别用于读取地面上的磁钉和RFID射频标签，在AGV车体底部还安装有用于处理磁钉信号和RFID射频标签信号的主控制器8。如图3所示，主控制器包括微处理器和AGV驱动模块，微处理器分别与四个电磁栅尺和四个RFID读卡单元相连接，电磁栅尺首先采集信号，采集后由微处理器通知RFID读卡单元，RFID读卡单元接到微处理器通知后开始采集地面上的RFID射频标签信号并发送给微处理器，微处理器对RFID读卡单元采集的射频标签信号进行分析计算得到AGV小车当前的位姿偏差(偏离位置和偏离角度)，微处理器通过位姿偏差控制AGV驱动模块对AGV进行纠偏处理。下面对系统中的各个部分详细进行说明:在AGV行驶的地面上敷设磁钉及RFID射频标签(复合型磁钉)的方法是:围绕AGV车体的尺寸在长度方向或宽度方向分别布设2个磁钉，每2个磁钉组成一对，设AGV车体长为L、宽为W，长度方向两个磁钉的间距为AGV车体的长度L+21，其中I为磁钉中心点和该方向AGV车体的间隙，在本实施例中I设为I厘米；宽度方向上的两个磁钉的间距为AGV车体的宽度W+21，其中I也为磁钉中心点和该方向AGV车体的间隙，在本实施例中I也设为I厘米。在每一个磁钉的旁边是与之对应的RFID射频标签，RFID射频标签敷设位置应是RFID读卡单元可以读取的范围。RFID射频标签内含唯一 ID号，每一个唯一 ID号分别对应一个绝对坐标值,该绝对坐标值用于唯一标识磁钉的绝对位置(在世界坐标系的坐标)。安装在AGV车体四周的电磁栅尺为矩阵式分布的电磁栅尺，如图4所示，电磁栅尺包括至少2排水平矩阵分布的传感器，第一排传感器用于首次采集信号，第二排传感器用于补充采集漏采集的信号。本实施例采用霍尔传感器矩阵分布的方式，霍尔传感器能够抗地磁干扰(地面磁场平均达到每平方米0.5GS，霍尔传感器的变化量每GS变化lmv-2.1mv,磁尺位于磁钉正上方4cm处变化量可达到IOOMV以上，远远大于地球磁场引起的变化量)，但检测范围相对比较窄(实验测得:霍尔传感器水平方向有效检测范围为从中心点算起外延2厘米的半径范围，垂直方向有效检测范围为4厘米)，本实施例兼顾霍尔传感器的优、缺点，采用霍尔传感器矩阵分布的方式，既克服了地磁干扰，又解决了检测精度问题。根据传感器的检测范围确定分布方式:采用直径为5毫米的霍尔传感器，两个霍尔传感器横向间隙或前后两排分布的间隙都为5毫米、两个传感器中心点距离为I厘米，两个传感器总长度为1.5厘米，假设电磁栅尺的长度为车宽的一半或车长的一半(I米或2米)，按照2个霍尔传感器占用1.5CM长度计算，需要67个传感器(1.05米)；本实施例中，AGV车体前后两端的电磁栅尺用于测量AGV车体沿着车头方向行进的偏离位置和角度，AGV车体左右两端的电磁栅尺用于测量车头不转AGV车体横向移动时的偏离位置和角度，其原理是基于在先专利申请(专利名称为:一种用于AGV的紧凑式万向运动机构及AGV运输车，申请号为:201110449887.9)的AGV运输车，该AGV车体由紧凑式万向运动机构组成，能够实现车身不动，车轮转动，从而实现在车头不转的情况下通过扭转车轮的角度而改变AGV车体行进的方向。在图5中，电磁栅尺底端和AGV车体底部齐平或略高于AGV车体底部，距离地面约4厘米(在传感器垂直方向有效读取范围内)，电磁栅尺高度约为5厘米，RFID读卡单元距离AGV车体I厘米间隙。如图6所示，主控制器在进行纠偏处理时，基于如下原理实现:AGV车体上的电磁栅尺距离磁钉越近，则磁场强度越大，当电磁栅尺位于磁钉的正上方时为最佳测量时机。AGV车体四周的传感器可同时感应到四个最大的磁场强度，并且AGV主控制器能够同时(微观上分时，宏观上同时)输出小车的偏离位置和偏离角度。AGV主控制器输出小车偏离位姿的原理为:(I)采用双排传感器增加了数据采集的可靠性:第一排传感器未能检测到磁钉信号，用第二排传感器进行补充采集。(2)小车通过I个磁钉的直径需要的时间:已知车速为3毫米/毫秒，磁钉直径为5毫米，小车需要1.6毫秒走完磁钉5毫米的路程。(3)主控制器完成一轮采集和处理需要的时间:从微处理器采集信号到主控制器接收采集的信号、对采集的信号进行处理和输出(输出小车偏离位姿)为I个周期，如果采用AD方式采集信号，I个周期为I微秒，分别采集67个传感器需要67微秒。(4)主控制器在1.6毫秒(走完磁钉5毫米直径的路程)内可重复采集的次数。由于微处理器采集67个传感器所需要时间为I微秒，I毫秒=1000微秒，用1000/67，约为15次，也就是说主控制器在1.6毫秒的时间可以重复采集信号15次。从以上结论可以看出，当电磁栅尺突然感受到磁场的变化到磁场变化突然减弱的时间应该是1.6毫秒的时间，而在1.6毫秒的时间内，主控制器可以连续采集信号15个轮回，也就是说，AGV主控制器在突然感受到磁场增强以及突然感受到磁场减弱的瞬间能够针对同样的环境作出15次同样结果的重复输出。主控制器通过以下步骤实现对AGV的纠偏控制功能:首先，主控制器通过电磁栅尺、RFID读卡单元分时操作获取RFID射频标签信号(四个磁钉坐标)；然后，主控制器对获取的RFID射频标签信号进行计算得到AGV小车当前的位姿偏差，位姿偏差包括偏离位置和偏离角度；最后，主控制器根据AGV小车当前的位姿偏差通过AGV驱动模块对AGV小车进行纠偏控制需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式
中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种基于复合型磁钉校正的AGV纠偏控制系统，包括AGV小车、在地面上敷设有磁钉，其特征在于:在每个磁钉的附近敷设有与磁钉相对应的RFID射频标签，所述的AGV小车包括AGV车体、安装在AGV车体前后两侧和左右两侧的电磁栅尺和RFID读卡单元，在每个电磁栅尺上均布安装有传感器，在AGV车体底部安装有与电磁栅尺和RFID读卡单元相连接的主控制器以对AGV小车进行纠偏控制。
2.根据权利要求1所述的基于复合型磁钉校正的AGV纠偏控制系统，其特征在于:所述主控制器包括微处理器和AGV驱动模块，微处理器分别与四个电磁栅尺和四个RFID读卡单元相连接用于采集地面上的RFID射频标签信号，微处理器计算得到AGV小车当前的位姿偏差并通过AGV驱动模块进行纠偏控制。
3.根据权利要求1所述的基于复合型磁钉校正的AGV纠偏控制系统，其特征在于:所述每个电磁栅尺上均包括至少2排水平矩阵分布的传感器。
4.根据权利要求1所述的基于复合型磁钉校正的AGV纠偏控制系统，其特征在于:所述的传感器为霍尔传感器。
5.根据权利要求1至4任一项所述的基于复合型磁钉校正的AGV纠偏控制系统，其特征在于:所述的AGV小车为 具有紧凑式万向运动机构的AGV运输车。
专利摘要本实用新型涉及一种基于复合型磁钉校正的AGV纠偏控制系统，其主要技术特点是包括AGV小车、在地面上敷设有磁钉,在每个磁钉的附近敷设有与磁钉相对应的RFID射频标签，所述的AGV小车包括AGV车体、安装在AGV车体前后两侧和左右两侧的电磁栅尺和RFID读卡单元，在每个电磁栅尺上均布安装有传感器，在AGV车体底部安装有与电磁栅尺和RFID读卡单元相连接的主控制器以对AGV小车进行纠偏控制。本实用新型设计合理，其在地面上敷设磁钉和对应的RFID射频标签、在AGV车体上安装电磁栅尺和对应的RFID读卡单元，通过微处理器分时采集磁钉和RFID射频标签数据并进行分析处理，有效地解决了用电磁栅尺和磁钉校正AGV时不能同步获取磁钉绝对坐标值的难题，大幅度提高了工作效率。
文档编号G05B23/02GK203164759SQ20132019603
公开日2013年8月28日 申请日期2013年4月17日 优先权日2013年4月17日
发明者管学奎 申请人:无锡普智联科高新技术有限公司