一种电动汽车充电臂激光线十字对齐控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种电动汽车充电臂激光线十字对齐控制方法，所述电动汽车充电臂激光线十字对齐控制方法的设施包括：一个后轮限定槽、一个后轮挡块、一个自动充电臂、一个第一支臂、一个第二支臂、一个第三支臂、一个激光垂直线接收组件、一个激光垂直线发射组件、一个第三支臂激光垂直线接收组件、一个高速电机、一个第三支臂旋转同步电机、一个激光接收组件、一个第二支臂旋转同步电机、一个第一支臂旋转同步电机、一个中央处理器、一个信号监测电路、一个输出驱动电路，用激光十字线进行物体定位，使电动汽车充电前将充电插头与充电插座精确定位，实现充电插头和插座之间精确对接，采用激光线定位，定位控制设施简单，定位精度高，不易受到干扰。
【专利说明】一种电动汽车充电臂激光线十字对齐控制方法【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电动汽车自动充电自动对齐的设施。
【背景技术】
[0002]本发明为一种电动汽车充电臂激光线十字对齐控制方法。目前物体定位和操作非常复杂，如专利号201110062989的定位物体的方法和系统，利用UWB信号和无线通讯技术，由搜索装置的两个天线发射的两个定位信号的各自接收之间的时间差定位物体，系统复杂，难以获得闻精度的物体定位，且容易受:到干扰。
【发明内容】
[0003]发明要解决的问题
本发明是实现电动汽车充电臂激光线十字对齐控制方法，利用激光十字线进行物体定位，主要解决根据激光十字线进行物体的定位设施的设计与控制。
[0004]解决问题的方案
本发明提供的电动汽车充电臂水平旋转控制方法的技术方案是，有一个充电臂垂直升降组件外壳、一个第一支臂转动轴、一个第一支臂、一个第二支臂转动轴、一个第二支臂、一个第三支臂转动轴、一个第三支臂、一个充电插头部件、一个充电插座部件、一个激光垂直线接收组件、激光垂直线发射组件、红外通信组件、第三支臂激光垂直线接收组件、一个高速电机、一个高速电机固定件、一个主动齿轮、一个第三支臂旋转同步电机、一个同步电机固定件、一个齿轮箱、一个从齿轮、一个轴承、一个透光开口、一个反射镜、一个聚焦镜、一个激光接收组件、一个激光接收组件固定件、一个第二支臂旋转同步电机、一个第一支臂旋转同步电机、一个第一支臂旋转限位板、第二支臂旋转限位板、一个限位挡板、一个触动开关、一个安装孔、一个旋转轴透过孔、一个 中央处理器、一个I/o控制电路、一个通信电路、一个信号监测电路、一个输出驱动电路、一个充电控制电路、一个中心管理服务器，其特征是激光十字线由水平激光线和垂直激光线组成，激光线发射十字中心为充电插座十字坐标中心，当控制充电插头位置，使接收的激光线十字中心与充电插头十字坐标中心位置重合，就可使充电插头与充电插座定位成功。
[0005]本发明的优点
本发明利用激光十字线进行物体定位，具有使电动汽车充电前将充电插头与充电插座精确定位，以实现充电插头和插座之间的自动连接。本发明采用激光线定位，定位控制设施简单，自动控制，精度高，不易受到干扰。
[0006]【专利附图】
【附图说明】
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1:本发明提供的电动汽车与自动充电臂位置结构图；
1-电动汽车、2-充电臂安装基座、3-充电臂垂直升降组件外壳、4-第一支臂转动轴、5-第一支臂、6-第二支臂转动轴、7-第二支臂、8-第三支臂转动轴、9-第三支臂、10-充电插头部件、11-充电插座部件、12-激光垂直线接收组件；
图2:本发明提供的激光线发射组件产生激光线示意图；
13-激光线发射组件；
图3:本发明提供的充电插座端投射的激光十字示意图；
14-第三支臂垂直激光线接收组件、15-水平激光线接收组件；
图4:本发明提供的充电臂第三支臂前端结构图；
16-红外通信组件；
图5:本发明提供的电动汽车充电插座结构图；
17-激光垂直线发射组件、18-激光水平线发射组件、19-红外通信组件；
图6:本发明提供的电动汽车充电臂自动升降和第一支臂旋转控制设施结构图；
20-升降电机、21-电机固定架、22-齿轮箱、23-螺杆、24-螺母支架、25-升降连接板、26-螺杆套筒、27-固定螺钉、28-升降限位块、29-行程开关A、30_行程开关B、31-自动充电臂支撑筒、32-限位槽、33-限位块、34-第一支臂旋转同步电机、35-齿轮箱、36-同步电机固定件、37-第一支臂初始位置红外光发射组件、38-第一支臂初始位置红外光接收组件；图7:本发明提供的第二支臂旋转控制设施结构图；
39-第二支臂旋转同步电机、40-同步电机固定件、41-齿轮箱、42-第二支臂初始位置红外光发射组件、43-第二支臂初始位置红外光接收组件；
图8:本发明提供的第三支臂旋转和对齐控制设施结构图；
图9:本发明提供的图8中的A放大图；
43-第三支臂旋转同步电机、44-同步电机固定件、45-齿轮箱、46-第三支臂初始位置红外光发射组件、47-第三支臂初始位置红外光接收组件、48-高速电机、49-高速电机固定件、50-主动齿轮、51-从齿轮、52-轴承、53-透光开口、54-反射镜、55-聚焦镜、56-激光接收组件、57-激光接收组件固定件；
图10:本发明提供的第一支臂和第二支臂旋转限位设施结构图；
图11:本发明提供的图10中A-A剖视图；
58-支臂旋转限位板、59-限位挡板、60-触动开关、61-安装孔、62-旋转轴透过孔；
图12:本发明提供的自动充电臂初始状态与激光垂直线位置A图；
图13:本发明提供的第二支臂旋转对齐激光垂直线位置A图；
图14:本发明提供的第三支臂旋转对齐激光垂直线位置A图；
图15:本发明提供的自动充电臂初始状态与激光垂直线位置B图；
图16:本发明提供的第二支臂旋转最大角度未能对齐激光垂直线位置B图；
图17:本发明提供的第一支臂旋转对齐激光垂直线位置B图；
图18:本发明提供的第三支臂旋转对齐激光垂直线位置B图；
图19:本发明提供的电动汽车端控制电路方框图；
中央处理器、I/O控制电路、通信电路、信号监测电路、输出驱动电路、充电控制电路、电机控制电路、激光发射电路、电磁铁控制电路、用户输入电路、显示驱动电路、显示屏、语音提示电路、中心管理服务器；
图20:本发明提供的充电臂端控制电路方框图；
中央处理器、I/O控制电路、通信电路、信号监测电路、输出驱动电路、电机控制电路、红外发射电路、充电控制电路、电磁铁控制电路、中心管理服务器；
图21:本发明提供的电动汽车充电臂激光线十字对齐控制方法流程图第一部分；
图22:本发明提供的电动汽车充电臂激光线十字对齐控制方法流程图第二部分；
【具体实施方式】
[0007]以下参照附图详细说明本发明的实施方式:
图1为本实施例提供的电动汽车与自动充电臂位置结构图，包括电动汽车1、充电臂安装基座2、充电臂垂直升降组件外壳3、第一支臂转动轴4、第一支臂5、第二支臂转动轴6、第二支臂7、第三支臂转动轴8、第三支臂9、充电插头部件10、充电插座部件11、激光垂直线接收组件12 ；
图2为本实施例提供的激光线发射组件产生激光线示意图，包括激光线发射组件13 ；图3为本实施例提供的充电插座端投射的激光十字示意图，包括第三支臂垂直激光线接收组件14、水平激光线接收组件15 ；
图4为本实施例提供的充电臂第三支臂前端结构图，包括红外通信组件16 ；
图5为本实施例提供的电动汽车充电插座结构图，包括激光垂直线发射组件17、激光水平线发射组件18、红外通信组件19 ；
图6为本实施例提供的电动汽车充电臂自动升降和第一支臂旋转控制设施结构图，包括升降电机20、电机固定架21、齿轮箱22、螺杆23、螺母支架24、升降连接板25、螺杆套筒26、固定螺钉27、升降限位块28、行程开关A29、行程开关B30、自动充电臂支撑筒31、限位槽32、限位块33、第一支臂旋转同步电机34、齿轮箱35、同步电机固定件36、第一支臂初始位置红外光发射组件37、第一支臂初始位置红外光接收组件38 ；
图7为本实施例提供的第二支臂旋转控制设施结构图，包括第二支臂旋转同步电机39、同步电机固定件40、齿轮箱41、第二支臂初始位置红外光发射组件42、第二支臂初始位置红外光接收组件43 ；
图8和图9为本实施例提供的第三支臂旋转和对齐控制设施结构图，包括第三支臂旋转同步电机43、同步电机固定件44、齿轮箱45、第三支臂初始位置红外光发射组件46、第三支臂初始位置红外光接收组件47、高速电机48、高速电机固定件49、主动齿轮50、从齿轮
51、轴承52、透光开口 53、反射镜54、聚焦镜55、激光接收组件56、激光接收组件固定件57 ；图10和图11为本实施例提供的第一支臂和第二支臂旋转限位设施结构图，包括第一支臂和第二支臂旋转限位板58、限位挡板59、触动开关60、安装孔61、旋转轴透过孔62 ；
图12、图13、图14、图15、图16、图17和图18为本实施例提供的充电臂水平对齐方法原理图，包括自动充电臂初始状态与激光垂直线位置A图、第二支臂旋转对齐激光垂直线位置A图、第三支臂旋转对齐激光垂直线位置A图、自动充电臂初始状态与激光垂直线位置B图、第二支臂旋转最大角度未能对齐激光垂直线位置B图、第一支臂旋转对齐激光垂直线位置B图、第三支臂旋转对齐激光垂直线位置B图；
图19为本实施例提供的电动汽车端控制电路方框图，包括中央处理器、I/O控制电路、通信电路、信号监测电路、输出驱动电路、充电控制电路、电机控制电路、激光发射电路、电磁铁控制电路、用户输入电路、显示驱动电路、显示屏、语音提示电路、中心管理服务器；
图20为本实施例提供的充电臂端控制电路方框图，包括中央处理器、I/O控制电路、通信电路、信号监测电路、输出驱动电路、电机控制电路、红外发射电路、充电控制电路、电磁铁控制电路、中心管理服务器；
本发明提供的电动汽车充电臂激光十字对齐控制设施具体实施例步骤如下:
步骤1:激光垂直线发射组件位于充电插座中心垂直线上，使发射的激光线与充电插座中心十字坐标垂直轴重合，与电动汽车端控制电路输出驱动的激光发射控制电路连接；步骤2:激光水平线发射组件位于充电插座中心水平线上，使发射的激光线与充电插座中心十字坐标水平轴重合，与电动汽车端控制电路输出驱动的激光发射控制电路连接；步骤3:升降电机通过电机固定架固定到螺母支架上，升降电机带动固定在电机转轴上的一个齿轮箱的齿轮旋转，升降电机与充电臂端控制电路的输出驱动电路的电机控制电力连接； 步骤4:齿轮箱固定在螺母支架上，齿轮箱有一个螺母齿轮，中心为螺母，螺母套在螺杆上，螺母与螺杆的螺旋槽吻合，该螺母齿轮旋转会使螺杆在螺母中转动；
步骤5:螺杆沿轴线上具有螺旋槽，两端没有螺旋槽，螺旋槽套入螺母齿轮和螺母支架的螺母中，并相吻合，螺杆下端固定一个升降限位块；
步骤6:螺母支架通过螺钉安装在自动充电臂垂直升降组件外壳内的底座上，螺母支架上端中心为螺母，螺母套在螺杆上，螺母与螺杆的螺旋槽吻合，由于螺母支架和齿轮箱是固定不能旋转的，螺杆在螺母中转动只能使螺杆做上下运动；
步骤7:升降连接板位于自动充电臂支撑筒内，并固定在自动充电臂支撑筒内壁上，升降连接板中心下端为一螺杆套筒；
步骤8:螺杆套筒与升降连接板连为一体，螺杆上端套入螺杆套筒中，螺杆端顶与螺杆套筒底接触；
步骤9:自动充电臂支撑筒位于自动充电臂垂直升降组件外壳内，在升降连接板作用下可从自动充电臂垂直升降组件外壳上端开口伸出以及缩回，用于支撑自动充电臂的升降；
步骤10:限位槽位于自动充电臂支撑筒一侧，沿纵轴方向布置，上端没有连通；
步骤11:限位块固定在自动充电臂垂直升降组件外壳内壁上，一端套入限位槽中，作用是在螺杆旋转时与螺杆套筒的摩擦力不能使自动充电臂支撑筒转动；
步骤12:升降限位块固定在螺杆下端，位于行程开关A和行程开关B之间；
步骤13:行程开关A固定在螺母支架上，位于螺母支架底座端，正好在自动充电臂支撑筒上端完全进入自动充电臂垂直升降组件内，在升降限位块作用下可使开关闭合，与充电臂端控制电路信号监测电路连接；
步骤14:行程开关B固定在螺母支架上，位于螺母支架底上端，在升降限位块作用下可使开关闭合，与充电臂端控制电路信号监测电路连接，用于防止螺杆上升超出螺母支架上端;
步骤15:高速电机位于第二支臂前端外壳内，通过高速电机固定件固定在第二支臂前端外壳上，高速电机主轴与主动齿轮连接，高速电机与充电臂控制电路输出驱动电路的电机控制电路连接；
步骤16:主动齿轮为高速电机主轴齿轮，与从齿轮吻合；
步骤17:从齿轮中心固定有激光垂直线接收组件一端外壳； 步骤18:激光垂直线接收组件为一圆管，圆管下端封闭，上端开口，固定于从齿轮中心，中间外壳与轴承内环固定，与充电臂端控制电路信号监测电路连接；
步骤19:透光开口位于激光垂直线接收组件圆管下端侧面，是一个开口，激光垂直线发射组件的激光线可透过此开口；
步骤20:反射镜位于激光垂直线接收组件圆管内底端位置，面对透光开口，与底边线成45°角；
步骤21:聚焦镜固定在激光垂直线接收组件圆管内，位于将反射的激光光线聚焦于激光接收组件接收窗口的最佳位置；
步骤22:激光接收组件位于激光垂直线接收组件圆管上端开口处，正好处于使激光接收窗口处于聚焦镜焦点，与充电臂控制电路信号监测电路连接；
步骤23:第三支臂旋转同步电机位于第二支臂前端外壳内，通过同步电机固定件固定在第二支臂前端外壳上，同步电机主轴与齿轮箱一个齿轮连接，同步电机与充电臂控制电路输出驱动电路的电机控制电路连接；
步骤24:齿轮箱位于第三支臂旋转同步电机固定件上，其中一个齿轮与第三支臂旋转同步电机主轴连接，一个齿轮中心轴与第三支臂转动轴固定；
步骤25:第一支臂初始位置红外光发射组件固定于第一支臂外壳内壁，位于支臂纵向轴心线上，与充电臂控制电路红外发射电路连接；
步骤26:第一支臂初始位置红外光接收组件位于自动充电臂支撑筒上端面的安装孔内，位于支臂纵向轴心线上，与充电臂控制电路信号监测电路连接；
步骤27:第二支臂初始位置红外光发射组件固定于第二支臂外壳内壁，位于支臂纵向轴心线上，与充电臂控制电路红外发射电路连接；
步骤28:第二支臂初始位置红外光接收组件位于第三支臂的第二支臂同步电机端上端面的安装孔内，位于支臂纵向轴心线上，与充电臂控制电路信号监测电路连接；
步骤29:第三支臂初始位置红外光发射组件固定于第三支臂外壳内壁，位于支臂纵向轴心线上，与充电臂控制电路红外发射电路连接；
步骤30:第三支臂初始位置红外光接收组件位于第三支臂的第二支臂同步电机端上端面的安装孔内，位于支臂纵向轴心线上，与充电臂控制电路信号监测电路连接；
步骤31:第一支臂旋转限位板通过安装孔固定在自动充电臂支撑筒上端面，第一支臂位于两边限位挡板中间；
步骤32:第二支臂旋转限位板通过安装孔固定在第一支臂同步电机端上端面上，第二支臂位于两边限位挡板中间；
步骤33:限位挡板为第一支臂和第二支臂旋转限位板的边沿折边，与中心线为30°夹角，用于第一支臂和第二支臂最大旋转角限位；
步骤34:触动开关固定在限位挡板上，第一支臂和第二支臂最大旋转角时可触压触动开关，使其闭合，与充电臂端控制电路信号监测电路连接；
步骤35:旋转轴透过孔位于第一支臂旋转限位板和第二支臂旋转限位板的中心线轴上，支臂旋转轴从此孔中穿过；
本发明提供的电动汽车充电臂激光十字对齐控制设施电路控制具体实施例步骤如
下: 步骤1:位于自动充电站管理中心的中心管理服务器综合管理所有充电用户、充电费用、电动汽车状态、充电确认等信息，当确认电动汽车就位和合法充电用户后，向电动汽车端控制电路中央处理器发送开始充电臂插头与电动汽车插座对准信号；
步骤2:中心管理服务器向充电臂端控制电路中央处理器发送开始充电臂准备信号；步骤3:电动汽车端控制电路中央处理器向输出驱动电路发送水平激光线激励信号，激光水平线发射组件向充电臂方向发射水平激光线；
步骤4:充电臂端控制电路中央处理器向驱动输出电路发出升降电机正向转动信号；步骤5:升降电机通过齿轮箱使螺母齿轮转动，由于螺母支架和齿轮箱是固定不能旋转的，螺杆在螺母中转动，这只能使螺杆做向上运动，螺杆使上端的升降连接板上升，升降连接板带动自动充电臂支撑筒向上移动，由于自动充电臂支撑筒与第一支臂转动轴连接，自动充电臂在第一支臂转动轴上，这使自动充电臂上升移动；
步骤6:自动充电臂继续上升移动，当自动充电臂第三支臂前端激光水平线接收组件接收到激光信号，激光水平线接收组件与信号监测电路连接，信号监测电路将信号传送给中央处理器，中央处理器处理后向驱动输出电路发送升降电机停止运转信号，升降电机停止运行；
步骤7:电动汽车端控制电路中央处理器向输出驱动电路发送水平激光停止激励信号，激光水平线发射组件停止发射水平激光线；
步骤8:充电臂端控制电路中央处理器向通信电路向红外通信组件发出充电臂垂直位置就绪信息；
步骤9:充电插座端红外通信组件接收到充电臂垂直位置就绪信息，电动汽车端控制电路中央处理器向驱动输出电路发送垂直激光线激励信号，激光垂直线发射组件向充电臂方向发射垂直激光线；
步骤10:充电臂端控制电路中央处理器向驱动输出电路发出高速电机启动信号，高速电机旋转，激光垂直线接收组件在高速电机作用下高速旋转；
步骤11:充电臂端控制电路中央处理器向第二支臂同步电机发送启动信号，同步电机以较低转速旋转，第二支臂在第二支臂同步电机作用下旋转，比如向XOZ平面负X方向为同步电机正向旋转，如果旋转角度为α时激光垂直线接收组件接收到激光线，α小于等于每个支臂设定的最大旋转角30° ；
步骤12:充电臂端控制电路信号监测电路监测到垂直激光线信号，将收到信息发送给中央处理器；
步骤13:充电臂端控制电路中央处理器处理监测电路传送来的激光线信息，给输出驱动电路发送第二支臂同步电机和高速电机停止运转信号，第二支臂同步电机和高速电机停止转动；
步骤14:充电臂端控制电路中央处理器给第三支臂同步电机发送与同步电机旋转方向相反的旋转信号，输出驱动电路的电机控制电路控制第三支臂同步电机反向旋转，使第三支臂向XOZ平面的正X方向旋转；
步骤15:第三支臂反方向旋转角度为α时，第三支臂前端的第三支臂激光垂直线接收组件接收到垂直激光线信号；
步骤16:充电臂端控制电路信号监测电路监测到垂直激光线信号，将收到信息发送给中央处理器；
步骤17:充电臂端控制电路中央处理器处理监测电路传送来的激光线信息，给输出驱动电路发送第三支臂同步电机停止运转信号，第三支臂同步电机停止转动，此时第三支臂充电插头垂直中心线正对电动汽车充电插座垂直中心线，完成充电臂水平角度对准；
步骤18:当第二支臂在第二支臂同步电机作用下旋转，比如向XOZ平面负X方向为同步电机正向旋转，如果旋转角度为最大角度β时，第一支臂和第二支臂旋转限位板的触动开关在充电臂外壳触压下将闭合；
步骤19:充电臂端控制电路信号监测电路监测到第二支臂触动开关闭合信号，将信息发送给中央处理器，中央处理器处理此信息后向输出驱动电路发送第二支臂同步电机停止运转信号，第二支臂同步电机停止运转；
步骤20:充电臂端控制电路中央处理器向第一支臂同步电机发送正向运转信号，第一支臂同步电机向XOZ平面负X方向正向运转；
步骤21:第一支臂旋转带动第二支臂和第三支臂旋转，第一支臂旋转角度ω激光垂直线接收组件接收到激光线，ω小于等于每个支臂设定的最大旋转角30°;
步骤22:充电臂端控制电路信号监测电路监测到激光线信号，将收到信息发送给中央处理器；
步骤23:充电臂端控制电路中央处理器处理监测电路传送来的激光线信息，给输出驱动电路发送第一支臂同步电机和高速电机停止运转信号，第一支臂同步电机和高速电机停止转动；
步骤24:充电臂端控制电路中央处理器给第三支臂同步电机发送反向旋转信号，输出驱动电路控制第三支臂同步电机作反向旋转，使第三支臂向XOZ平面的正X方向旋转；步骤25:第三支臂反向旋转角度为(β+ω)时，第三支臂前端的第三支臂激光垂直线接收组件接收到垂直激光线信号；
步骤26:充电臂端控制电路信号监测电路监测到激光线信号，将收到信息发送给中央处理器；
步骤27:充电臂端控制电路中央处理器处理监测电路传送来的激光线信息，给输出驱动电路发送第三支臂同步电机停止运转信号，第三支臂同步电机停止转动，此时第三支臂充电插头垂直中心线正对电动汽车充电插座垂直中心线，完成充电臂水平角度对准；
步骤28:充电臂端控制电路中央处理器向输出驱动电路发送垂直激光停止激励信号，激光垂直线发射组件停止发射水平激光线；
步骤29:当电池充满电时，电动汽车端控制电路的信号监测电路监测到后，中央处理器通过通信电路向红外通信组件发出充电完毕信号；
步骤30:充电臂端控制电路通信电路收到充电完毕信号后，发送给中央处理器，中央处理器处理此信息后向输出驱动电路电机控制电路发送升降电机反向运转信号；
步骤31:升降电机反向运转运行，电机通过齿轮箱的螺母齿轮和螺母支架，使螺杆做向下运动，升降连接板带动自动充电臂支撑筒向下移动，也使自动充电臂向下移动，当螺杆上的升降限位块触及行程开关Α，行程开关A闭合，信号监测电路监测到行程开关A闭合信号后，将信号发送给中央处理器，中央处理器处理后向驱动输出电路发送电机停止运转信号，电机停止运行； 步骤32:充电臂端控制电路中央处理器向输出驱动电路依第一支臂、第二支臂和第三支臂顺序发送红外激励信号，依次使第一支臂初始位置红外光发射组件、第二支臂初始位置红外光发射组件和第三支臂初始位置红外光发射组件发射红外光信号；
步骤33:充电臂端控制电路中央处理器向输出驱动电路发送第一支臂同步电机与前述转动相反方向的旋转信号；
步骤34:第一支臂初始位置红外光接收组件接收到红外光信号；
步骤35:充电臂端控制电路信号监测电路监测到接收的红外光信息，发送给中央处理器，中央处理器处理此信息后向输出驱动电路电机控制电路发送第一支臂同步电机停止运转信号，第一支臂同步电机停止运转；
步骤36:充电臂端控制电路中央处理器向输出驱动电路发送第二支臂同步电机与前述转动相反方向的旋转信号；
步骤37:第二支臂初始位置红外光接收组件接收到红外光信号；
步骤38:充电臂端控制电路信号监测电路监测到接收的红外光信息，发送给中央处理器，中央处理器处理此信息后向输出驱动电路电机控制电路发送第二支臂同步电机停止运转信号，第二支臂同步电机停止运转；
步骤39:充电臂端控制电路中央处理器向输出驱动电路发送第三支臂同步电机与前述转动相反方向的旋转信号；
步骤40:第三支臂初始位置红外光接收组件接收到红外光信号；
步骤41:充电臂端控制电路信号监测电路监测到接收的红外光信息，发送给中央处理器，中央处理器处理此信息后向输出驱动电路电机控制电路发送第三支臂同步电机停止运转信号，第三支臂同步电机停止运转；
步骤42:充电臂端控制电路中央处理器向输出驱动电路发送停止红外光发射组件激励信号，使第一支臂初始位置红外光发射组件、第二支臂初始位置红外光发射组件和第三支臂初始位置红外光发射组件停止发射红外光信号，自此，所有充电臂回复到初始位置状态；
在设定停车通道时分别设置重型车、中型车和小型车通道，不会出现第一支臂旋转限位板的触动开关在充电臂外壳触压下将闭合，如果出现此情况，充电臂端控制电路信号监测电路监测到第一支臂旋转限位板的触动开关闭合信号，发送给中央处理器，中央处理器处理此信息后向通信电路发送情况异常信息，充电臂端红外通信组件将此信息发送给充电插座端红外通信组件，电动汽车端控制电路通信电路接收到此信息后，发送给中央处理器，中央处理器处理此信息后向语音提示电路发出语音提示，以便充电用户处理相应问题；
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所述【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.本发明提出一种电动汽车充电臂激光线十字对齐控制方法，所述电动汽车充电臂激光线十字对齐控制方法设施有一个充电臂垂直升降组件外壳(3)，一个第一支臂转动轴(4)，一个第一支臂(5)，一个第二支臂转动轴(6)，一个第二支臂(7)，一个第三支臂转动轴(8)，一个第三支臂(9)，一个充电插头部件(10)，一个充电插座部件(11)，一个激光垂直线接收组件(12)，一个水平激光线接收组件(15)，一个激光垂直线发射组件(17)，一个红外通信组件(16)，一个第三支臂激光垂直线接收组件(14)，一个激光水平线发射组件(18)，一个升降电机(20)，一个电机固定架(21)，一个齿轮箱(22)，一个螺杆(23)，一个螺母支架(24)，一个升降连接板(25)，一个螺杆套筒(26)，，一个红外通信组件(19) 一个固定螺钉(27), —个升降限位块(28),—个行程开关A (29),—个行程开关B (30), —个自动充电臂支撑筒(31)，一个限位槽(32)，一个限位块(33)，一个第一支臂旋转同步电机(34)，一个齿轮箱(35)，一个同步电机固定件(36)，一个第一支臂初始位置红外光发射组件(37 )，一个第一支臂初始位置红外光接收组件(38)，一个第三支臂旋转同步电机(43)，一个同步电机固定件(44)，一个齿轮箱(45)，一个第三支臂初始位置红外光发射组件(46)，一个第三支臂初始位置红外光接收组件(47)，一个高速电机(48)，一个高速电机固定件(49)，一个主动齿轮(50)，一个从齿轮(51) ，一个轴承(52)，一个透光开口(53)，一个反射镜(54)，一个聚焦镜(55)，一个激光接收组件(56)，一个激光接收组件固定件(57)，一个第二支臂旋转同步电机(39)，一个第一支臂旋转同步电机(34)，一个第一支臂旋转限位板(58)，一个第二支臂旋转限位板(58), —个限位挡板(59), —个触动开关(60), —个安装孔(61), —个旋转轴透过孔(62)，一个电动汽车端控制电路，包括一个中央处理器，一个I/O控制电路，一个通信电路，一个信号监测电路，一个输出驱动电路，一个充电控制电路，一个电机控制电路，一个激光发射电路，一个电磁铁控制电路，一个用户输入电路，一个显示驱动电路，一个显示屏，一个语音提示电路，一个充电臂端控制电路，包括一个中央处理器，一个I/O控制电路，一个通信电路，一个信号监测电路，一个输出驱动电路，一个充电控制电路，一个电机控制电路，一个红外发射电路，一个电磁铁控制电路，一个中心管理服务器。
2.根据权利要求1所述激光垂直线发射组件，其特征是位于充电插座中心垂直线上，使发射的激光线与充电插座中心十字坐标垂直轴重合，与电动汽车端控制电路输出驱动的激光发射控制电路连接。
3.根据权利要求1所述激光水平线发射组件，其特征是位于充电插座中心水平线上，使发射的激光线与充电插座中心十字坐标水平轴重合，与电动汽车端控制电路输出驱动的激光发射控制电路连接。
4.根据权利要求1所述升降电机，其特征是通过电机固定架固定到螺母支架上，升降电机带动固定在电机转轴上的一个齿轮箱的齿轮旋转，升降电机与充电臂端控制电路的输出驱动电路的电机控制电力连接。
5.根据权利要求1所述齿轮箱(22)，其特征是固定在螺母支架上，齿轮箱有一个螺母齿轮，中心为螺母，螺母套在螺杆上，螺母与螺杆的螺旋槽吻合，该螺母齿轮旋转会使螺杆在螺母中转动。
6.根据权利要求1所述螺杆，其特征是沿轴线上具有螺旋槽，两端没有螺旋槽，螺旋槽套入螺母齿轮和螺母支架的螺母中，并相吻合，螺杆下端固定一个升降限位块。
7.根据权利要求1所述螺母支架，其特征是通过螺钉安装在自动充电臂垂直升降组件外壳内的底座上，螺母支架上端中心为螺母，螺母套在螺杆上，螺母与螺杆的螺旋槽吻合，由于螺母支架和齿轮箱是固定不能旋转的，螺杆在螺母中转动只能使螺杆做上下运动。
8.根据权利要求1所述升降连接板，其特征是位于自动充电臂支撑筒内，并固定在自动充电臂支撑筒内壁上，升降连接板中心下端为一螺杆套筒。
9.根据权利要求1所述螺杆套筒，其特征是与升降连接板连为一体，螺杆上端套入螺杆套筒中，螺杆端顶与螺杆套筒底接触。
10.根据权利要求1所述自动充电臂支撑筒，其特征是位于自动充电臂垂直升降组件外壳内，在升降连接板作用下可从自动充电臂垂直升降组件外壳上端开口伸出以及缩回，用于支撑自动充电臂的升降。
11.根据权利要求1所述限位槽，其特征是位于自动充电臂支撑筒一侧，沿纵轴方向布置，上端没有连通。
12.根据权利要求1所述限位块，其特征是固定在自动充电臂垂直升降组件外壳内壁上，一端套入限位槽中，作用是在螺杆旋转时与螺杆套筒的摩擦力不能使自动充电臂支撑筒转动。
13.根据权利要求1所述升降限位块，其特征是固定在螺杆下端，位于行程开关A和行程开关B之间。
14.根据权利要求1所述行程开关A，其特征是固定在螺母支架上，位于螺母支架底座端，正好在自动充电臂支撑筒上端完全进入自动充电臂垂直升降组件内，在升降限位块作用下可使开关闭合，与充电臂端控制电路信号监测电路连接。
15.根据权利要求1所述行程开关B，其特征是固定在螺母支架上，位于螺母支架底上端，在升降限位块作用下可使开关闭合，与充电臂端控制电路信号监测电路连接，用于防止螺杆上升超出螺母支架上端。
16.根据权利要求1所述高速电机，其特征是位于第二支臂前端外壳内，通过高速电机固定件固定在第二支臂前端外壳上，高速电机主轴与主动齿轮连接，高速电机与充电臂控制电路输出驱动电路的电机控制电路连接。
17.根据权利要求1所述主动齿轮，其特征是高速电机主轴齿轮，与从齿轮吻合。
18.根据权利要求1所述从齿轮中心固定有激光垂直线接收组件一端外壳。
19.根据权利要求1所述激光垂直线接收组件，其特征是一圆管，圆管下端封闭，上端开口，固定于从齿轮中心，中间外壳与轴承内环固定，与充电臂端控制电路信号监测电路连接。
20.根据权利要求1所述透光开口，其特征是位于激光垂直线接收组件圆管下端侧面，是一个开口，激光垂直线发射组件的激光线可透过此开口。
21.根据权利要求1所述反射镜，其特征是位于激光垂直线接收组件圆管内底端位置，面对透光开口，与底边线成45°角。
22.根据权利要求1所述聚焦镜，其特征是固定在激光垂直线接收组件圆管内，位于将反射的激光光线聚焦于激光接收组件接收窗口的最佳位置。
23.根据权利要求1所述激光接收组件，其特征是位于激光垂直线接收组件圆管上端开口处，正好处于使激光接收窗口处于聚焦镜焦点，与充电臂控制电路信号监测电路连接。
24.根据权利要求1所述第三支臂旋转同步电机，其特征是位于第二支臂前端外壳内，通过同步电机固定件固定在第二支臂前端外壳上，同步电机主轴与齿轮箱一个齿轮连接，同步电机与充电臂控制电路输出驱动电路的电机控制电路连接。
25.根据权利要求1所述齿轮箱，其特征是位于第三支臂旋转同步电机固定件上，其中一个齿轮与第三支臂旋转同步电机主轴连接，一个齿轮中心轴与第三支臂转动轴固定。
26.根据权利要求1所述第一支臂初始位置红外光发射组件，其特征是固定于第一支臂外壳内壁，位于支臂纵向轴心线上，与充电臂控制电路红外发射电路连接。
27.根据权利要求1所述第一支臂初始位置红外光接收组件，其特征是位于自动充电臂支撑筒上端面的安装孔内，位于支臂纵向轴心线上，与充电臂控制电路信号监测电路连接。
28.根据权利要求1所述第二支臂初始位置红外光发射组件，其特征是固定于第二支臂外壳内壁，位于支臂纵向轴心线上，与充电臂控制电路红外发射电路连接。
29.根据权利要求1所述第二支臂初始位置红外光接收组件，其特征是位于第三支臂的第二支臂同步电机端上端面的安装孔内，位于支臂纵向轴心线上，与充电臂控制电路信号监测电路连接。
30.根据权利要求1所述第三支臂初始位置红外光发射组件，其特征是固定于第三支臂外壳内壁，位于支臂纵向轴心线上，与充电臂控制电路红外发射电路连接。
31.根据权利要求1所述第三支臂初始位置红外光接收组件，其特征是位于第三支臂的第二支臂同步电机端上端面的安装孔内，位于支臂纵向轴心线上，与充电臂控制电路信号监测电路连接。
32.根据权利要求1所述第一支臂旋转限位板通过安装孔，其特征是固定在自动充电臂支撑筒上端面，第一支臂位于两边限位挡板中间。
33.根据权利要求1所述第二支臂旋转限位板通过安装孔，其特征是固定在第一支臂同步电机端上端面上，第二支臂位于两边限位挡板中间。
34.根据权利要求1所述限位挡板，其特征是第一支臂旋转限位板和第二支臂旋转限位板的折边，用于第一支臂和第二支臂最大旋转角限位。
35.根据权利要求1所述触动开关，其特征是固定在限位挡板上，第一支臂和第二支臂最大旋转角时可触压触动开关，使其闭合，与充电臂端控制电路信号监测电路连接。
36.根据权利要求1所述旋转轴透过孔，位于第一支臂旋转限位板和第二支臂旋转限位板的中心线轴上，支臂旋转轴从此孔中穿过。
37.根据权利要求1所述控制电路，其特征在于以下控制方法步骤: 步骤1:位于自动充电站管理中心的中心管理服务器综合管理所有充电用户、充电费用、电动汽车状态、充电确认等信息，当确认电动汽车就位和合法充电用户后，向电动汽车端控制电路中央处理器发送开始充电臂插头与电动汽车插座对准信号； 步骤2:中心管理服务器向充电臂端控制电路中央处理器发送开始充电臂准备信号； 步骤3:电动汽车端控制电路中央处理器向输出驱动电路发送水平激光线激励信号，激光水平线发射组件向充电臂方向发射水平激光线； 步骤4:充电臂端控制电路中央处理器向驱动输出电路发出升降电机正向转动信号； 步骤5:升降电机通过齿轮箱使螺母齿轮转动，由于螺母支架和齿轮箱是固定不能旋转的，螺杆在螺母中转动，这只能使螺杆做向上运动，螺杆使上端的升降连接板上升，升降连接板带动自动充电臂支撑筒向上移动，由于自动充电臂支撑筒与第一支臂转动轴连接，自动充电臂在第一支臂转动轴上，这使自动充电臂上升移动； 步骤6:自动充电臂继续上升移动，当自动充电臂第三支臂前端激光水平线接收组件接收到激光信号，激光水平线接收组件与信号监测电路连接，信号监测电路将信号传送给中央处理器，中央处理器处理后向驱动输出电路发送升降电机停止运转信号，升降电机停止运行； 步骤7:电动汽车端控制电路中央处理器向输出驱动电路发送水平激光停止激励信号，激光水平线发射组件停止发射水平激光线； 步骤8:充电臂端控制电路中央处理器向通信电路向红外通信组件发出充电臂垂直位置就绪信息； 步骤9:充电插座端红外通信组件接收到充电臂垂直位置就绪信息，电动汽车端控制电路中央处理器向驱动输出电路发送垂直激光线激励信号，激光垂直线发射组件向充电臂方向发射垂直激光线； 步骤10:充电臂端控制电路中央处理器向驱动输出电路发出高速电机启动信号，高速电机旋转，激光垂直线接收组件在高速电机作用下高速旋转； 步骤11:充电臂端控制电路中央处理器向第二支臂同步电机发送启动信号，同步电机以较低转速旋转，第二支臂在第二支臂同步电机作用下旋转，比如向XOZ平面负X方向为同步电机正向旋转，如果旋转角度为α时激光垂直线接收组件接收到激光线，α小于等于每个支臂设定的最大旋转角30° ； 步骤12:充电臂端控制电路信号监测电路监测到垂直激光线信号，将收到信息发送给中央处理器； 步骤13:充电臂端控制电路中央处理器处理监测电路传送来的激光线信息，给输出驱动电路发送第二支臂同步电机和高速电机停止运转信号，第二支臂同步电机和高速电机停止转动； 步骤14:充电臂端控制电路中央处理器给第三支臂同步电机发送与同步电机旋转方向相反的旋转信号，输出驱动电路的电机控制电路控制第三支臂同步电机反向旋转，使第三支臂向XOZ平面的正X方向旋转； 步骤15:第三支臂反方向旋转角度为α时，第三支臂前端的第三支臂激光垂直线接收组件接收到垂直激光线信号； 步骤16:充电臂端控制电路信号监测电路监测到垂直激光线信号，将收到信息发送给中央处理器； 步骤17:充电臂端控制电路中央处理器处理监测电路传送来的激光线信息，给输出驱动电路发送第三支臂同步电机停止运转信号，第三支臂同步电机停止转动，此时第三支臂充电插头垂直中心线正对电动汽车充电插座垂直中心线，完成充电臂水平角度对准； 步骤18:当第二支臂在第二支臂同步电机作用下旋转，比如向XOZ平面负X方向为同步电机正向旋转，如果旋转角度为最大角度β时，第一支臂和第二支臂旋转限位板的触动开关在充电臂外壳触压下将闭合； 步骤19:充电臂端控制电路信号监测电路监测到第二支臂触动开关闭合信号，将信息发送给中央处理器，中央处理器处理此信息后向输出驱动电路发送第二支臂同步电机停止运转信号，第二支臂同步电机停止运转； 步骤20:充电臂端控制电路中央处理器向第一支臂同步电机发送正向运转信号，第一支臂同步电机向XOZ平面负X方向正向运转； 步骤21:第一支臂旋转带动第二支臂和第三支臂旋转，第一支臂旋转角度ω激光垂直线接收组件接收到激光线，ω小于等于每个支臂设定的最大旋转角30° ； 步骤22:充电臂端控制电路信号监测电路监测到激光线信号，将收到信息发送给中央处理器； 步骤23:充电臂端控制电路中央处理器处理监测电路传送来的激光线信息，给输出驱动电路发送第一支臂同步电机和高速电机停止运转信号，第一支臂同步电机和高速电机停止转动； 步骤24:充电臂端控制电路中央处理器给第三支臂同步电机发送反向旋转信号，输出驱动电路控制第三支臂同步电机作反向旋转，使第三支臂向XOZ平面的正X方向旋转；步骤25:第三支臂反向旋转角度为(β+ω)时，第三支臂前端的第三支臂激光垂直线接收组件接收到垂直激光线信号； 步骤26:充电臂端控制电路信号监测电路监测到激光线信号，将收到信息发送给中央处理器； 步骤27:充电臂端控制电路中央处理器处理监测电路传送来的激光线信息，给输出驱动电路发送第三支臂同步电机停止运转信号，第三支臂同步电机停止转动，此时第三支臂充电插头垂直中心线正对电动汽车充电插座垂直中心线，完成充电臂水平角度对准； 步骤28:充电臂端控制电路中央处理器向输出驱动电路发送垂直激光停止激励信号，激光垂直线发射组件停止发射水平激光线； 步骤29:当电池充满电时，电动汽车端控制电路的信号监测电路监测到后，中央处理器通过通信电路向红外通信组件发出充电完毕信号； 步骤30:充电臂端控制电路通信电路收到充电完毕信号后，发送给中央处理器，中央处理器处理此信息后向输出驱动电路电机控制电路发送升降电机反向运转信号； 步骤31:升降电机反向运转运行，电机通过齿轮箱的螺母齿轮和螺母支架，使螺杆做向下运动，升降连接板带动自动充电臂支撑筒向下移动，也使自动充电臂向下移动，当螺杆上的升降限位块触及行程开关Α，行程开关A闭合，信号监测电路监测到行程开关A闭合信号后，将信号发送给中央处理器，中央处理器处理后向驱动输出电路发送电机停止运转信号，电机停止运行； 步骤32:充电臂端控制电路中央处理器向输出驱动电路依第一支臂、第二支臂和第三支臂顺序发送红外激励信号，依次使第一支臂初始位置红外光发射组件、第二支臂初始位置红外光发射组件和第三支臂初始位置红外光发射组件发射红外光信号； 步骤33:充电臂端控制电路中央处理器向输出驱动电路发送第一支臂同步电机与前述转动相反方向的旋转信号； 步骤34:第一支臂初始位置红外光接收组件接收到红外光信号； 步骤35:充电臂端控制电路信号监测电路监测到接收的红外光信息，发送给中央处理器，中央处理器处理此信息后向输出驱动电路电机控制电路发送第一支臂同步电机停止运转信号，第一支臂同步电机停止运转;步骤36:充电臂端控制电路中央处理器向输出驱动电路发送第二支臂同步电机与前述转动相反方向的旋转信号； 步骤37:第二支臂初始位置红外光接收组件接收到红外光信号； 步骤38:充电臂端控制电路信号监测电路监测到接收的红外光信息，发送给中央处理器，中央处理器处理此信息后向输出驱动电路电机控制电路发送第二支臂同步电机停止运转信号，第二支臂同步电机停止运转； 步骤39:充电臂端控制电路中央处理器向输出驱动电路发送第三支臂同步电机与前述转动相反方向的旋转信号； 步骤40:第三支臂初始位置红外光接收组件接收到红外光信号； 步骤41:充电臂端控制电路信号监测电路监测到接收的红外光信息，发送给中央处理器，中央处理器处理此信息后向输出驱动电路电机控制电路发送第三支臂同步电机停止运转信号，第三支臂同步电机停止运转； 步骤42:充电臂端控制电路中央处理器向输出驱动电路发送停止红外光发射组件激励信号，使第一支臂初始 位置红外光发射组件、第二支臂初始位置红外光发射组件和第三支臂初始位置红外光发射组件停止发射红外光信号，自此，所有充电臂回复到初始位置状态。
【文档编号】G05D3/00GK103576696SQ201310393075
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】不公告发明人 申请人:重庆文理学院