一種agv光電導航傳感器及導航系統的製作方法
2023-06-08 08:00:36
一種agv光電導航傳感器及導航系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種AGV光電導航傳感器及導航系統，所述傳感器包括控制電路、三極體驅動電路、紅外發射電路以及紅外接收電路，所述三極體驅動電路與所述控制電路電連接，所述紅外發射電路與所述三極體驅動電路電連接，所述紅外接收電路與所述控制電路電連接，所述三極體驅動電路用於接收控制電路信號，並放大後傳輸給所述紅外發射電路，所述紅外發射電路將三極體驅動電路發送的電信號轉換成光信號後發送給紅外接收電路，紅外接收電路接收光信號後轉換成電信號，並傳輸給控制電路。本實用新型具有精度高、反應快、非接觸等優點，而且其可測參數多，傳感器的結構簡單，形式靈活多樣。
【專利說明】一種AGV光電導航傳感器及導航系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種AGV光電導航傳感器，屬於傳感器【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著社會經濟的穩步發展，越來越多的工業企業逐漸擴大規模，而其各個工藝環節間的零部件需要運輸的物流量也必然增大。利用自動化技術的自主無人駕駛小車(AGV)已經成為未來社會經濟發展的一種趨勢。到目前為止，AGV的導航/導引技術主要有以下幾種:1、電磁導引是較為傳統的導引方式之一，目前仍被許多系統採用，它是在AGV的行駛路徑上埋設金屬線，並在金屬線加載導引頻率，通過對導引頻率的識別來實現AGV的導引。其主要優點是引線隱蔽，不易汙染和破損，導引原理簡單而可靠，便於控制和通訊，對聲光無幹擾，製造成本較低；缺點是路徑難以更改擴展，對複雜路徑的局限性較大。2、雷射導航是在AGV行駛路徑的周圍安裝位置精確的雷射反射板，AGV通過雷射掃描器發射雷射束，同時採集由反射板反射的雷射束，來確定其當前的位置和航向，並通過連續的三角幾何運算來實現AGV的導引。此項技術最大的優點是，AGV定位精確，地面無需其他定位設施，行駛路徑可靈活多變，能夠適合多種現場環境，它是目前國外許多AGV生產廠家優先採用的先進導引方式；缺點是製造成本高，對環境要求相對較苛刻，不適合室外環境，受天氣幹擾嚴重。3、慣性導航是在AGV上安裝陀螺儀，在行駛區域的地面上安裝定位塊，此項技術在軍方較早運用，其主要優點是技術先進，較之有線導引，地面處理工作量小，路徑靈活性強；其缺點是製造成本較高，導引的精度和可靠性與陀螺儀的製造精度及其後續信號處理密切相關。
實用新型內容
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種AGV光電導航傳感器，控制方便，成本低，易於實現。
[0004]本實用新型為解決上述技術問題採用以下技術方案:
[0005]一種AGV光電導航傳感器，包括控制電路、三極體驅動電路、紅外發射電路以及紅外接收電路，所述三極體驅動電路與所述控制電路電連接，所述紅外發射電路與所述三極體驅動電路電連接，所述紅外接收電路與所述控制電路電連接；所述三極體驅動電路用於接收控制電路信號，並放大後傳輸給所述紅外發射電路，所述紅外發射電路將三極體驅動電路發送的電信號轉換成光信號後發送給紅外接收電路，紅外接收電路接收光信號後轉換成電信號，並傳輸給控制電路。
[0006]進一步的，所述AGV光電導航傳感器還包括存儲電路、狀態指示電路，所述存儲電路與控制電路電連接，所述狀態指示電路與紅外接收電路電連接。
[0007]優選的，所述存儲電路採用AT24c02晶片。
[0008]優選的，所述控制電路採用AT89C52單片機。
[0009]一種AGV光電導航系統，包括上述AGV光電導航傳感器、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]優選的，所述串口通信電路採用MAX491晶片。
[0011]本實用新型採用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果:
[0012]1、本實用新型AGV光電導航傳感器，原理簡單，控制方便，成本低，易於實現，精度高，反應快，非接觸。
[0013]2、本實用新型AGV光電導航傳感器，可以實現對軌道的精確識別，靈活性較好，地面路線設置簡單易行。
[0014]3、本實用新型AGV光電導航傳感器，結構簡單，易於實現，成本低，對環境的依賴性小，抗幹擾能力強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型AGV光電導航傳感器及導航系統的整體架構圖。
[0016]圖2是本實用新型控制電路的電路圖。
[0017]圖3是本實用新型三極體驅動電路的電路圖。
[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是本實用新型狀態指示電路的電路圖。
[0023]圖9是本實用新型導航系統工作時原理示意圖。
[0024]圖10(a)-10(b)是處於反射帶區域內、外的紅外發射管、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，僅用於解釋本實用新型，而不能解釋為對本實用新型的限制。
[0026]本實用新型基於光電傳感器技術和AGV自動導引運輸車技術，利用AT89C52所具有的性價比高，速度快，安全性好，低功耗，超強抗幹擾及內部集成的專用復位電路，設計了基於AGV光電導航傳感器及導航系統。
[0027]如圖1所示，為本實用新型AGV光電導航傳感器及導航系統的整體架構圖。AGV光電導航傳感器包括控制電路、三極體驅動電路、紅外發射電路、紅外接收電路、存儲電路以及狀態指示電路，三極體驅動電路與控制電路電連接，紅外發射電路與三極體驅動電路電連接，紅外接收電路與控制電路電連接；三極體驅動電路用於接收控制電路信號，放大電流驅動能力，從而控制紅外發射電路發射信號，紅外發射電路將三極體驅動電路發送的電信號轉換成光信號後發送給紅外接收電路，紅外接收電路接收光信號後，通過比較器轉換成相應的電平，再經過反相器後傳輸給控制電路，同時通過狀態指示電路反應出來。
[0028]AGV光電導航系統包括上述AGV光電導航傳感器、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後，經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，採用AT89C52單片機，引腳P3.4連接三極體基極從而控制紅外發射電路的亮滅，由P0.0- P0.7\P1.0- Pl.7\P2.0- P2.7 口接收紅外接收電路發送的脈衝信號，經過單片機的判斷處理，記錄結果並轉換為一組數據，通過串口通信電路傳輸到上位機，由上位機調整小車的運行軌跡；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，本實用新型三極體驅動電路的電路圖，其中，三極體的發射極SDOOUT1、SD00UT2、SD00UT3分別與紅外發射電路的相應埠連接，紅外發射電路共24路紅外發射管，使用三極體驅動電路放大電流驅動能力，從而控制紅外發射電路。
[0031 ] 如圖4所示，本實用新型串口通信電路的電路圖，採用MAX491晶片，該晶片的引腳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，接受指令並發送數據。
[0032]採用半雙工通訊方式，它完成將TTL電平轉換為RS - 491電平的功能。MAX491晶片的結構和引腳都非常簡單，內部含有一個驅動器和接收器，RO和DI埠分別為接收器的輸出和驅動器的輸入端，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埠分別為接收和發送的使能端，當/RE為邏輯O時，器件處於接收狀態；當DE為邏輯I時，器件處於發送狀態，因為MAX491工作在半雙工狀態，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端分別為接收和發送的差分信號端，當A引腳的電平高於B時，代表發送的數據為I ;當A的電平低於B端時，代表發送的數據為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，本實用新型紅外發射電路的電路圖，該電路由24路紅外發射管S1-S48構成，每路紅外發射管有兩個二極體，具有功率大、定向性好、聚光能力強等特點，使得測試結果更精確。單片機控制信號進入三極體驅動電路，放大電流驅動能力，然後直接轉入紅外發射電路，由紅外發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比較器後再通過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實現了 6路施密特觸發反相器，可將緩慢變化的輸入信號轉換成清晰、無抖動的輸出信號，常應用于波形、脈衝整形器、非穩態多諧振蕩器、單穩多諧振蕩器。LM324系列器件帶有差動輸入的四運算放大器，與單電源應用場合的標準運算放大器相比，它們有一些顯著優點。該比較器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態電流為MC1741的靜態電流的五分之一。共模輸入範圍包括負電源，因而消除了在許多應用場合中採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，採用AT24c02晶片，該晶片的引腳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，保證單片機斷電重啟後還可以恢復正常工作。
[0036]如圖8所示，本實用新型狀態指示電路的電路圖，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是本實用新型導航系統工作時原理示意圖，黑色區即工作環境地面，白色條帶區即路線反射帶。電路板上24路紅外發射管陣列和24路紅外接收管陣列相對應，處於白色條帶區的紅外接收管可以接收到紅外發射管的信號，黑色區則不可以。單片機由此獲得路線信息數據，同時會由24路對應的狀態指示陣列，及普通發光二極體來顯示接收管接收情況，方便直觀測試。
[0038]圖10(a)-10(b)是處於路線反射帶區域內、外的紅外發射管、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射管的信號，狀態指示二極體發光；圖10(b)代表紅外接收管不可以收到紅外發射管的信號，狀態指示二極體不發光。
[0039]本實用新型的AGV光電導航傳感器，由三極體驅動電路接收控制電路的控制信號，並放大電流驅動能力，從而控制紅外發射電路。通過紅外發射電路發射信號，再由紅外接收電路接收紅外信號，經由比較器轉換為相應的電平，反相器反相後再發送到控制電路，同時通過狀態指示電路反應出來，控制電路通過讀取數據進行判斷，再與上位機通信，進而控制小車的行走路徑。AGV光電導航傳感器的研發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思想，不能以此限定本實用新型的保護範圍，凡是按照本實用新型提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本實用新型保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種AGV光電導航傳感器，其特徵在於:包括控制電路、三極體驅動電路、紅外發射電路以及紅外接收電路，所述三極體驅動電路與所述控制電路電連接，所述紅外發射電路與所述三極體驅動電路電連接，所述紅外接收電路與所述控制電路電連接；所述三極體驅動電路用於接收控制電路信號，並放大後傳輸給所述紅外發射電路，所述紅外發射電路將三極體驅動電路發送的電信號轉換成光信號後發送給紅外接收電路，紅外接收電路接收光信號後轉換成電信號，並傳輸給控制電路。
2.如權利要求1所述AGV光電導航傳感器，其特徵在於:所述AGV光電導航傳感器還包括存儲電路、狀態指示電路，所述存儲電路與控制電路電連接，所述狀態指示電路與紅外接收電路電連接。
3.如權利要求2所述AGV光電導航傳感器，其特徵在於:所述存儲電路採用AT24c02晶片。
4.如權利要求1或2所述AGV光電導航傳感器，其特徵在於:所述控制電路採用AT89C52單片機。
5.—種AGV光電導航系統，其特徵在於:包括如權利要求1所述AGV光電導航傳感器、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.如權利要求5所述AGV光電導航傳感器，其特徵在於:所述串口通信電路採用MAX491 晶片。
【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 優先權日:2014年11月14日
【發明者】王峰, 王增瑞, 唐於烽, 王鎖真 申請人:南京信息工程大學