CN101425705A - 自动引导小车的无接触供电及导航装置 - Google Patents
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Abstract
一种自动引导小车的无接触供电及导航装置，属自动化输送装置。本装置的目的在于解决采用蓄电池供电的磁导航AGV运行可靠性与稳定性不高、维护成本较高的缺陷。无接触供电电缆(3)铺设于AGV(6)行驶路面(1)的坑道中，工频动力电经过无接触供电电力柜(2)变换成高频正弦交流电加载到无接触供电电缆(3)，无接触供电电缆(3)和无接触供电取电器(4)发生电磁感应产生的感应电动势再经过无接触供电取电器(4)变换后给AGV(6)的电机部分和磁导航装置(5)供电。磁导航装置(5)检测由无接触供电电缆(3)产生的磁场并做出判断从而给AGV(6)导航。
Description
技术领域
本发明是一种自动引导小车(AGV—Automatic Guided Vehicle)的无接触供电及导航装置，利用无接触供电技术给磁导航AGV供电，加载有高频正弦交流电的无接触供电电缆给AGV的磁导航装置提供导航所需要的磁场。本发明属于自动化输送设备技术领域。
背景技术
目前工业上应用于自动化输送设备技术领域的AGV自动引导小车基本上是采用蓄电池供电，采用蓄电池供电的AGV结构简洁。但是长期的应用发现采用蓄电池供电的AGV有诸多缺陷，譬如：在使用过程中由于蓄电池的放电使得AGV不能长时间工作；蓄电池本身结构上的桩头部容易脱落，严重影响了AGV运行的可靠性和稳定性；蓄电池的重量增加了AGV***的质量，相当于增加了AGV的工作负载，需要提高AGV运行的带负载能力；对蓄电池需要经常的充电及检修，增加了维护成本；蓄电池的电解液在使用过程中会存在挥发，严重影响了工作环境和工作人员的人生安全。
传统的磁导航AGV所选用的导航的磁性材料如磁块会随着使用时间的增长使得磁性性能越来越低，影响了磁导航AGV的导航精度，降低了磁导航AGV运行的可靠性。
在专利号为200710120418.6的发明专利中，发明的镍氢蓄电池的管理***对蓄电池的电容量、工作噪声以及环境污染提出了解决方案，虽然此方法提高了蓄电池的工作质量，虽然能快速充电，但还是不能保证AGV的长时间稳定的工作，除此之外，由于对蓄电池采用了复杂的管理***，增加了***的投入以及AGV和电池管理***的维护成本。
综合可知，采用蓄电池供电的磁导航AGV运行可靠性与稳定性不高，维护成本较高。
发明内容
本发明目的在于解决背景技术中所述的采用蓄电池供电的磁导航AGV运行可靠性与稳定性不高，维护成本较高的问题。AGV的无接触供电与磁导航装置摒弃了传统的蓄电池供电方式供电，不采用磁性材料提供导航所需要的磁场。加载有高频正弦交流电的无接触供电电缆和无接触供电取电器上绕在磁芯上的线圈发生松耦合电磁感应，在无接触供电取电器的线圈上感应得到感应电动势，该感应电动势经过无接触供电取电器变换后给AGV小车供电；加载有高频正弦交流电的无接触供电电缆在电缆周围空间产生电磁场，磁导航装置内的磁传感器检测产生的磁场，磁导航装置内的控制装置根据检测信号做出判断给AGV导航定位。
为解决背景技术中提出的采用蓄电池供电的磁导航AGV运行可靠性与稳定性不高，维护成本较高的问题，本发明提出了一种AGV的无接触供电与磁导航装置。AGV的无接触供电及导航装置包括：无接触供电电力柜，无接触供电电缆，无接触供电取电器，磁导航装置。无接触供电电缆两个输入端并联在无接触供电电力柜的两个输出端构成回路，此回路铺设在自动导引小车行驶路面的坑道中或紧贴于自动引导小车行驶路面，无接触供电取电器固定在自动引导小车的底部与无接触供电电缆发生耦合电磁感应，产生感应电动势，为自动引导小车和磁导航装置提供电源，磁导航装置置于自动引导小车内底部与无接触供电取电器相对应，用于检测无接触供电电缆产生的磁场，给自动引导小车导航定位。
无接触供电电力柜的组成：无接触供电电力柜的主要功能是将输入的工频动力电变换成高频正弦交流电。无接触供电电力柜将输入的工频动力电经过电力柜的整流滤波、逆变、选频、谐振、隔离保护和谐振补偿后输出固定频率的高频正弦交流电。
无接触供电电缆：无接触供电电缆上加载了从无接触供电电力柜输入的高频交流正弦电。加载有高频正弦交流电的无接触供电电缆有两个功能：一是和无接触供电取电器发生电磁感应；另一个是通过其产生的磁场给AGV的磁导航装置内的磁传感器提供工作需要的磁场。
无接触供电取电器的组成：无接触供电取电器的功能是和无接触供电电缆一起工作产生感应电动势，再将此感应电动势经过谐振、整流、滤波、限流保护后给磁导航AGV的电机和磁导航装置供电。
磁导航装置的组成：磁导航装置的功能是给磁导航AGV导航定向。磁导航装置内的磁传感器用来检测无接触供电电缆产生的磁场，磁导航装置内的控制装置检测该信号并做出判断给AGV定位。
本发明的工作过程如下：输入工频动力电经过无接触供电电力柜变换后输出高频正弦交流电加载到无接触供电电缆，加载有高频正弦交流电的无接触供电电缆一方面和无接触供电取电器上的线圈发生电磁感应，在无接触供电取电器的线圈上产生感应电动势，另一方面提供磁导航装置内的磁传感器工作所需要的磁场。无接触供电取电器将该感应电动势变换成直流电给后接的AGV小车的电机部分供电，同时也给AGV的磁导航装置供电，磁导航装置内的磁传感器通电后检测磁场产生比较信号，磁导航装置内的控制装置根据该检测信号做出判断给AGV定位。
有益效果：本发明采用无接触供电技术而没有采用蓄电池给AGV供电，从而减轻了AGV的负载，保证AGV长时间可靠稳定的工作，也节省了检查维修蓄电池所需要的维护成本。本发明采用加载有高频正弦交流电的无接触供电电缆产生导航装置工作需要的磁场，没有采用传统的磁性材料如磁块来产生磁场，从而就避免了磁块长时间适用出现的磁性性能下降的问题。从而进一步保证了磁导航AGV运行的可靠性和稳定性。
附图说明
图1是本发明第一实施方式。图1上图为俯视图，下图为上图的A向图。
图2是本发明第一实施方式的无接触供电电缆和取电器的电磁感应图。
图3是本发明第一实施方式的导航装置的磁传感器磁场检测图
图4是本发明第二实施方式。图4上图为俯视图，下图为上图的A向图。
图5是本发明第二实施方式的无接触供电电缆和取电器的电磁感应图。
图6是本发明第二实施方式的导航装置的磁传感器磁场检测图。
图7是本发明第三实施方式。图7上图为俯视图，下图为上图的A向图。
图8是本发明第三实施方式的无接触供电电缆和取电器的电磁感应图。
图9是本发明第三实施方式的导航装置的磁传感器磁场检测图。
图10是无接触供电电力柜电路图。
图11是无接触供电取电器电路图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施方式来进一步详细说明本发明。各实施方式的差别在这一部分的最后进行比较总结。
下面结合图1至图3，介绍本发明的第一实施方式。在介绍第一实施方式中需要说明的图1至图3的各标号的含义如下：
1—AGV行驶路面；
2—无接触供电电力柜；
3—无接触供电电缆；
4—无接触供电取电器；
5—磁导航装置；
6—AGV；
32，33—无接触供电取电器磁芯上的线圈；
34—无接触供电取电器上磁芯；
51，52—磁导航装置的磁传感器；
图1至图3中，为了不阻碍AGV 6的运行，将无接触供电电缆3铺设于预置的AGV行驶路面1的坑道中，也可以紧贴于AGV 6行驶路面1。在本发明实施方式1中是将无接触供电电缆3铺设于预置的AGV 6行驶路面1的坑道中。
工频动力电由无接触供电电力柜2的A、B、C端输入，经过无接触供电电力柜2的整流7、滤波8、高频逆变9、选频10、谐振11、隔离保护12、谐振补偿变换13后从p1、p2端输出高频正弦交流电，从p1、p2端输出的高频正弦交流电加载到无接触供电电缆3中。无接触供电电缆3和无接触供电取电器4、磁导航装置5、AGV 6的位置关系如图1所示，无接触供电电缆3和无接触供电取电器4的磁芯34的位置关系如图2所示，无接触供电电缆3和磁导航装置5内的两个磁传感器51，52的关系如图3所示。图2中，加载有高频正弦交流电的无接触供电电缆3和无接触供电取电器4的受电模块14上的两个线圈32，33发生电磁感应，在两个线圈32，33两端得到感应电动势，将两个线圈32，33的两端串联，即将s1’和s2’连接，串联输出感应电动势。该感应电动势经过无接触供电取电器3谐振15、补偿16、整流17、滤波18、限流保护19后给6磁导航装置5和AGV供电。图3中，无接触供电电缆3产生磁场，磁导航装置5的两个磁传感器51，52检测该磁场，并产生比较信号，磁导航装置的5的控制装置检测该信号并做出判断给AGV 6导航。导航介绍如下：当AGV 6沿着预定的路径正确行驶，在与运行路径垂直的左右方向上没有偏移，此时穿过导航装置5的两个磁传感器51，52中的磁场强度相同，磁导航装置5的控制器检测到两个磁传感器51，52传来的差值信号1，信号1确保AGV 6不做偏移，原方向工作；当AGV 6向左偏离预设路径，此时穿过磁导航装置5的左边磁传感器51的磁场强度减弱，穿过磁导航装置5的右边磁传感器51的磁场强度增强，磁导航装置5的控制器检测到两个磁传感器51，52传来的差值信号2，差值信号确保AGV 6向右偏移，使AGV 6回到原预设路径；当AGV 6向右偏离预设路径，此时穿过磁导航装置5的左边磁传感器51的磁场强度增强，穿过磁导航装置5的右边磁传感器51的磁场强度减弱，磁导航装置5的控制器检测到两个磁传感器51，52传来的差值信号3，差值信号确保AGV 6向左偏移，使AGV 6回到原预设路径。在整个工作过程中，虽然无接触供电电缆3中的高频正弦交流电产生的磁场在变化，但由于两个磁传感器51，52所检测到的磁场的强度是在同时同幅度的变化，磁导航装置5的控制装置检测两个磁传感器51，52的差值，因此变换的磁场不会影响导航。
下面结合图4至图6，介绍本发明的第二实施方式。在介绍第一实施方式中需要说明的图4至图6的各标号的含义如下：
1—AGV行驶路面；
2—无接触供电电力柜；
3—无接触供电电缆；
4—无接触供电取电器；
5—磁导航装置；
6—AGV；
43—无接触供电取电器磁芯上的线圈；
44—无接触供电取电器上磁芯；
56，57—导航装置的磁传感器；
与实施方式1相同，无接触供电电缆3也铺设于预置的AGV 6行驶路面1的坑道中。工频动力电由无接触供电电力柜2的A、B、C端输入，经过无接触供电电力柜2的整流7、滤波8、高频逆变9、选频10、谐振11、隔离保护12、谐振补偿变换13后从p1、p2端输出高频正弦交流电，从p1、p2端输出的高频正弦交流电加载到无接触供电电缆3中。无接触供电电缆3和无接触供电取电器4、磁导航装置5、AGV 6的位置关系如图4所示，无接触供电电缆3和无接触供电取电器4的磁芯44的位置关系如图5所示，无接触供电电缆3和磁导航装置5内的两个磁传感器56，57的关系如图6所示。图5中，加载有高频正弦交流电的无接触供电电缆3和无接触供电取电器4的线圈43发生电磁感应，在无接触供电取电器4的线圈43两端得到感应电动势。该感应电动势经过无接触供电取电器3谐振15、补偿16、整流17、滤波18、限流保护19后给磁导航装置5和AGV 6供电。图6中，无接触供电电缆3产生磁场，磁导航装置5的两个磁传感器56，57检测该磁场，并产生比较信号，磁导航装置的5的控制装置检测该信号并做出判断给AGV 6导航。导航原理和实施方式1一样，此时工作的是两个磁传感器56，57。
下面结合图7至图9，介绍本发明的第三实施方式。在介绍第一实施方式中需要说明的图7至图9的各标号的含义如下：
1—AGV行驶路面；
2—无接触供电电力柜；
3—无接触供电电缆；
4—无接触供电取电器；
5—磁导航装置；
6—AGV；
32，33—无接触供电取电器磁芯上的线圈；
34—无接触供电取电器上磁芯；
61，62—磁导航装置的磁传感器；
与实施方式1和2相同，无接触供电电缆3也同样铺设于预置的AGV行驶路面1的坑道中。工频动力电由无接触供电电力柜2的A、B、C端输入，经过无接触供电电力柜2的整流7、滤波8、高频逆变9、选频10、谐振11、隔离保护12、谐振补偿变换13后从p1、p2端输出高频正弦交流电，从p1、p2端输出的高频正弦交流电加载到无接触供电电缆3中。无接触供电电缆3和无接触供电取电器4、磁导航装置5、AGV 6的位置关系如图7所示，无接触供电电缆3和无接触供电取电器4的磁芯34的位置关系如图8所示，无接触供电电缆3和磁导航装置5内的两个磁传感器61，62的关系如图9所示。图8中，加载有高频正弦交流电的无接触供电电缆3和无接触供电取电器4的两个线圈30，31发生电磁感应，在无接触供电取电器4的两个线圈30，31两端得到感应电动势，将两线圈30，31得到的感应电动势串联输出，即将s1’和s2’相连。该感应电动势经过无接触供电取电器3谐振15、补偿16、整流17、滤波18、限流保护19后给AGV 6和磁导航装置5供电。图9中，无接触供电电缆3产生磁场，磁导航装置5的两个磁传感器61，62检测该磁场，并产生比较信号，磁导航装置的5的控制装置检测该信号并做出判断给AGV 6导航。导航原理和实施方式1一样，此时工作的是磁传感器61，62。
三种实施方式的主要差别如下：
实施方式1和实施方式2的差别有如下几点：
1.如图2和图5所示，无接触供电取电器4的磁芯形状不一样，方式1中的磁芯34只有一个磁芯窗口，方式2中的磁芯44有两个磁芯窗口，无接触供电电缆3穿过两个磁芯34，44的方式也就不相同，如图2和图5。方式1中发生电磁感应的磁场主要来源于连接无接触供电电力柜2 p1端的穿过磁芯32的无接触供电电缆3；方式2中发生电磁感应的磁场主要来源于连接无接触供电电力柜2 p1、p2两端的穿过磁芯44的无接触供电电缆3。
2.供磁导航装置5的磁传感器工作的磁场的来源不一样。如图3和图6所示，方式1中供磁导航装置5的两个磁传感器51，52工作的磁场主要来源于连接无接触供电电力柜2p1端的穿过磁芯34的无接触供电电缆3；方式2中供磁导航装置5的两个磁传感器56，57工作的磁场主要来源于连接无接触供电电力柜2 p1、p2两端的穿过磁芯44的无接触供电电缆3。
实施方式1和实施方式3的差别有如下几点：
1.如图1和图7所示，无接触供电取电器4和磁导航装置5在AGV 6中的位置不一样。方式1中，无接触供电取电器4和磁导航装置5均对称布置于AGV 6；方式3中，无接触供电取电器4和磁导航装置5均不对称布置于AGV 6中。
2.从无接触供电电力柜2 p1、p2两端引出的无接触供电电缆3之间的垂直距离不同。如图1和2所示，方式1中，无接触供电取电器4对称布置于从无接触供电电力柜2的p1端输出的无接触供电电缆3上方，磁芯34绕有线圈32的那一边远离p2端引出的无接触供电电缆3，发生电磁感应的磁场只来源于连接无接触供电电力柜2p1端的穿过磁芯34的无接触供电电缆3；如图7和8所示，方式3中，无接触供电取电器4对称布置于从无接触供电电力柜2的p1端输出的无接触供电电缆3上方，且磁芯34绕有线圈32的那一边位于从无接触供电电力柜2的p1、p2端输出的无接触供电电缆3的中间，发生电磁感应的磁场主要来源于连接无接触供电电力柜2 p1、p2两端连接的无接触供电电缆3产生的磁场的叠加。
3.供磁导航装置5的磁传感器工作的磁场的来源不一样。.如图3和图9所示，方式1中磁供导航装置5的两个磁传感器51和52工作的磁场主要来源于连接无接触供电电力柜2 p1端的穿过磁芯34的无接触供电电缆3；方式3中供磁导航装置5的两个磁传感器61和62工作的磁场主要来源于连接无接触供电电力柜2 p1、p2两端的穿过磁芯34的无接触供电电缆3。
实施方式2和实施方式3的差别有如下几点：
1.如图4和图7所示，无接触供电取电器4和磁导航装置5在AGV 6中的位置不一样。方式2中，无接触供电取电器4和磁导航装置5均对称布置于AGV 6；方式3中，无接触供电取电器4和磁导航装置5均不对称布置于AGV 6中。
2.如图5和图8所示，无接触供电取电器4的磁芯形状不一样，方式2中的磁芯44有两个磁芯窗口，方式3中的磁芯34只有一个磁芯窗口，无接触供电电缆3穿过两个磁芯34和44的方式也就不相同。
实际应用中实施方式的选取：
连接无接触供电电力柜2 p1、p2两端的无接触供电电缆3两端之间的垂直距离较大时，宜选用方式1，不宜采用方式2和3；连接无接触供电电力柜2 p1、p2两端的无接触供电电缆3两端之间的垂直距离较小时，宜选用方式2和3，不宜采用方式1。在实际应用中灵活的选择实施方式，因此AGV的运行路径可以根据生产的需要柔性的更改布置。在实际应用中还必须注意的，在无接触供电电缆周围20CM左右空间内不能有如何导磁材料。
Claims (4)
1.一种自动引导小车的无接触供电及导航装置，其特征在于：包括无接触供电电力柜(2)，无接触供电电缆(3)，无接触供电取电器(4)，磁导航装置(5)。无接触供电电缆(3)两个输入端并联在在无接触供电电力柜(2)的两个输出端构成回路，此回路铺设在自动导引小车(6)行驶路面的坑道中或紧贴于自动引导小车(6)行驶路面，无接触供电取电器(4)固定在自动引导小车(6)的底部与无接触供电电缆(3)发生耦合电磁感应，产生感应电动势，为自动引导小车(6)和磁导航装置(5)提供电源，磁导航装置置(5)置于自动引导小车(6)内底部与无接触供电取电器(4)相对应，用于检测无接触供电电缆(3)产生的磁场，给自动引导小车(6)导航定位。
2.根据权利要求1所述的自动引导小车的无接触供电及导航装置，其特征在于：所述的无接触供电电力柜(2)，包括整流模块(7)，滤波模块(8)，高频逆变模块(9)，选频模块(10)，谐振变换模块(11)，隔离模块(12)，补偿模块(13)，工频动力电由无接触供电电力柜(2)的A、B、C端输入，经整流模块(7)和滤波模块(8)后连于高频逆变模块(9)的输入，高频逆变模块(9)的输出经选频模块(10)连于谐振变换模块(11)的输入，谐振变换模块(11)的输出经隔离模块(12)隔离后连于补偿模块(13)的输入，补偿模块(13)的输出连于无接触供电电缆(3)的两个端头。
3.根据权利要求1或2所述的自动引导小车的无接触供电及导航装置，其特征在于：所述无接触供电取电器(4)，包括感应受电模块(14)、谐振电容组(15)、谐振补偿模块(16)、整流模块(17)、滤波模块(18)、限流保护模块(19)，其中感应受电模块(14)的输出连接于谐振电容组(15)的输入，谐振电容组(15)的输出连接于谐振补偿模块(16)的输入，谐振补偿模块(16)的输出经整流模块(17)和滤波模块(18)输出至限流保护模块(19)。
4.根据权利要求3所述的自行小车的无接触供电装置，其特征在于：所述感应受电模块(14)置于由无接触供电电缆(3)构成的回路之上，包括磁芯和用于产生感应电动势的磁芯线圈，磁芯线圈绕制在磁芯上，当磁芯为一个磁芯窗口的U型磁芯，则U型磁芯的两边磁芯柱上均绕制有磁芯线圈，两个磁芯线圈串联；当磁芯为两个磁芯窗口的E型磁芯，则磁芯线圈绕制在中间磁芯柱上。
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| PB01 | Publication | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090506 |