CN105720643A - 用于agv的轨道充电系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于AGV的轨道充电系统及其控制方法，包括充电导轨和充电电源，充电电源的两个输出端分别连接在充电导轨的正、负轨道上；其关键在于：充电导轨的正、负轨道包括多节充电段，相邻两节充电段之间留有绝缘间隙；每个充电段连接有一个充电控制器，充电控制器的输入端连接有短路检测电路和触发电路；充电控制器第一输出端上连接有继电器，继电器设置在充电电源和每一节充电段之间的供电线路上，各个充电控制器根据短路检测电路和触发电路检测信号以及AGV所在位置信息控制继电器的动作，实现每一节充电段的电源通断控制。有益效果：多段充电段独立供电，且在充电段通电前和通电后均设置有保护电路，保证工厂生产环境安全。
Description
技术领域
本发明涉及自动引导运输车充电技术领域，具体地说，是一种用于AGV的轨道充电系统及其控制方法。
背景技术
随着国民生产的需要，AGV(自动导引运输车)逐渐走入工厂，替代传统的人力搬运并迅速得到运用。在充电方面，当AGV需要补充电力时，会自动报告并请求充电，由地面控制中心指挥，驶向指定充电站，车载充电连接器与地面充电系统自动连接并实施充电。但现有的AGV充电系统效率低下，不能有效解决多个AGV小车同时充电的需求，现有的轨道充电系统，通电轨道裸露在地面上，给工厂生产环境造成极大安全隐患，且若发生金属物掉落在充电导轨上，将发生充电导轨短路，进而造成严重火灾等影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用于AGV的轨道充电系统及其控制方法，通过将充电导轨设计成多段相互独立供电的充电段，并在所述充电段通电前自动检测当前充电段是否存在金属物掉落等造成的短路现象，且还设置有过流检测电路，防止充电导轨通电后短路造成的安全隐患等。
具体技术方案如下：
一种用于AGV的轨道充电系统，包括充电导轨和充电电源，所述充电电源的两个输出端分别连接在所述充电导轨的正、负轨道上；其关键在于：所述充电导轨的正、负轨道沿AGV导引路线并行铺设，所述充电导轨的正、负轨道包括多节充电段，相邻两节充电段之间留有绝缘间隙；每个充电段连接有一个充电控制电路，所述充电控制电路包括充电控制器，所述充电控制器的输入端连接有短路检测电路和触发电路；所述短路检测电路用于检测同节充电段的正、负轨道之间是否发生短路；所述触发电路位于每节充电段的端部，用于检测AGV是否搭接在当前充电段上；所述充电控制器第一输出端上连接有继电器，所述继电器设置在所述充电电源和每一节充电段之间的供电线路上，充电控制器根据所述短路检测电路和触发电路所检测的信号控制所述继电器的动作，实现每一节充电段的电源通断控制。
基于上述结构的设计，充电导轨上的多节独立的充电段都设置有单独的充电控制器、触发电路和短路检测电路，所述充电控制器一直输出短路检测信号对其所在充电段进行短路检测，直到触发电路检测到AGV搭接在该充电段上，这时，所述充电控制器断开短路检测电路，并发出控制指令闭合所述继电器，将所述充电电源连接在所述充电段的正、负轨道之间，开始对AGV充电。
进一步地，所述短路检测电路包括基准信号产生电路，该基准信号产生电路输出的基准信号经过电磁继电器的一个常开开关加载到每一节充电段的正轨道上，每一节充电段的负轨道经过所述电磁继电器的另一个常开开关接地，所述基准信号产生电路输出的基准信号还送入比较器的输入端，该比较器的参考端接短路参考电压，所述充电控制器的第二输出端连接所述电磁继电器，进而控制所述电磁继电器的常开开关启动每一节充电段的短路检测，并由所述比较器输出检测结果到所述充电控制器中。
其中，所述基准信号产生电路包括运算放大器IC2C、电压跟随器IC2D和稳压器IC4，所述稳压器IC4阴极接地，参考端与阳极相连，阳极经电阻R11后接电源VCC5；所述稳压器IC4的阳极还经电阻R10后接所述运算放大器IC2C的同相端，所述运算放大器IC2C的反相端经电阻R8后接地，其输出端经电阻R7后接其反相端，该输出端还经电阻R6后与所述电压跟随器IC2D的正相端相连，所述电压跟随器IC2D的输出端连接其反相端，该输出端依次经电阻R9、R10后连接所述稳压器IC4的阳极；其中，所述运算放大器IC2C的输出端经电阻R6后作为所述基准信号产生电路的输出端与所述比较器的输入端相连。
更进一步地，所述充电段上还设置有过流检测电路，所述过流检测电路使用霍尔电流传感器采集所述充电段的供电电流信息，所述霍尔电流传感器的输出端连接比较器IC2A的输入端，所述比较器IC2A的参考端输入过流参考电压，所述比较器IC2A的输出端与所述充电控制器的第一输出端共同作为一个二输入与门U1的输入信号，所述二输入与门U1的输出信号影响所述继电器闭合或断开。
针对上述用于AGV的轨道充电系统，本发明还提出了一种用于AGV的轨道充电系统的控制方法，其关键在于：包括以下步骤：
S1：系统初始化；
S2：第k个AGV发来充电请求？
是：转向步骤S3；
否：返回步骤S2；
S3：各个充电控制器的第二输出端输出高电平，所述电磁继电器闭合，短路检测电路开始进行短路检测；
S4：所述充电段发生短路？
是：提示报警；
否：转向步骤S5；
S5：第i个充电段上的充电控制器接收到的触发电路发来第k个AGV搭接信号？
是：转向步骤S6；
否：返回步骤S4；
S6：第i个充电控制器的第二输出端输出低电平，第i个电磁继电器断开，第i个充电段上的短路检测电路停止短路检测；
S7：第i个充电控制器的第一输出端输出高电平，打开第i个充电段上的第i个继电器；
S8：延长时间T后，第i个充电控制器的第一输出端输出低电平，断开第i个充电段上的第i个继电器；
S9：第i个充电控制器的第二输出端输出高电平，第i个电磁继电器闭合，第i个充电段上的短路检测电路继续进行短路检测；
S10：第k个AGV发来电量充满信号？
是：结束第k个AGV的充电控制，返回步骤S1；
否：转向步骤S11；
S11：i＝i+1，返回步骤S5。
在具体实施时，步骤S8中的时间T设置为AGV沿单段充电段行驶所需的时间。
有益效果：多段充电段独立供电，且在充电段通电前和通电后均设置有保护电路，保证工厂生产环境安全。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为图1中充电控制器的控制框图；
图3为图2中触发电路图；
图4为图2中短路检测电路图；
图5为图2中过流检测电路图；
图6为图2中充电控制器电路图；
图7为本发明的控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1至图6所示的一种用于AGV的轨道充电系统，包括充电导轨1和充电电源2，所述充电电源2的两个输出端分别连接在所述充电导轨1的正、负轨道上；其关键在于：所述AGV包括四个呈矩形分布的导电轮，其中位于同一侧的前后两个导电轮相互电连；所述充电导轨1的正、负轨道沿AGV导引路线并行铺设，当AGV沿导引路线行驶时，AGV两侧的导电轮分别与其下方对应的充电导轨1相抵接；通过图1可以看出，所述充电导轨1的正、负轨道包括多节充电段3，相邻两节充电段3之间留有绝缘间隙；每个充电段3连接有一个充电控制电路，所述充电控制电路包括充电控制器5，通过图2可以看出，所述充电控制器5的输入端连接有短路检测电路6和触发电路4；所述短路检测电路6用于检测同节充电段3的正、负轨道之间是否发生短路；所述触发电路4位于每节充电段3的端部，用于检测AGV是否搭接在当前充电段3上；所述充电控制器5第一输出端上连接有继电器7，所述继电器7设置在所述充电电源2和每一节充电段3之间的供电线路上，充电控制器5根据所述短路检测电路6和触发电路4所检测的信号控制所述继电器7的动作，实现每一节充电段3的电源通断控制。
基于上述结构的设计，充电导轨1上的多节独立的充电段3都设置有单独的充电控制器5、触发电路4和短路检测电路6，所述充电控制器5一直输出短路检测信号对其所在充电段3进行短路检测，直到触发电路4检测到AGV搭接在该充电段3上，这时，所述充电控制器5断开短路检测电路6，并发出控制指令闭合所述继电器7，将所述充电电源2连接在所述充电段3的正、负轨道之间，开始对AGV充电。
在本实施例中，所述触发电路4的电路图如图3所示，使用光电耦合器U2检测AGV与当前充电段3之间的搭接信号，并由READY端传递给所述充电控制器5。
所述短路检测电路6如图4所示，包括基准信号产生电路8，所述基准信号产生电路8包括运算放大器IC2C、电压跟随器IC2D和稳压器IC4，所述稳压器IC4阴极接地，参考端与阳极相连，阳极经电阻R11后接电源VCC5；所述稳压器IC4的阳极还经电阻R10后接所述运算放大器IC2C的同相端，所述运算放大器IC2C的反相端经电阻R8后接地，其输出端经电阻R7后接其反相端，该输出端还经电阻R6后与所述电压跟随器IC2D的正相端相连，所述电压跟随器IC2D的输出端连接其反相端，该输出端依次经电阻R9、R10后连接所述稳压器IC4的阳极；其中，所述运算放大器IC2C的输出端经电阻R6后作为所述基准信号产生电路8的输出端经所述电磁继电器9连接所述充电段3。
在本实施例中，所述电磁继电器9为双刀双掷开关，所述基准信号产生电路8的输出端连接所述电磁继电器9的输出正端，所述电磁继电器9的输入正端连接所述充电段3的正轨道Charge+，所述充电段3的负轨道Charge-连接所述电磁继电器9的输入负端，所述电磁继电器9的输出负端接地；所述比较器10的输入端连接所述电磁继电器9的输出正端，所述比较器10的参考端经电阻R12后接地，所述比较器10的输出端LEAKAGE连接所述充电控制器5的输入端LEAKAGE，如图6所示，其中IC3表示所述充电控制器5；此外，所述充电控制器5的IO输出端经电阻R14后连接开关三极管Q2的基极，其发射极接地，集电极接所述电磁继电器9的控制信号输入端，所述电磁继电器9的控制信号输出端接电源VCC，所述电磁继电器9的两端还并联有二极管D1。基于上述结构的设计，所述基准信号产生电路8一直输出高电平，进而所述比较器10的输入端一直输入高电平，若发生金属物掉落在所述充电段3上，并且导致所述充电段3的正轨道和负轨道之间电连的情况时，所述比较器10的输入端经相互电连的正、负轨道后直接接地，即比较器10的输入端输入低电平，比较器输出电平发生反转，并将该短路信号传递给所述充电控制器5，提示现场技术人员进行检测维修等。
此外，如图5所示，所述充电段3上还设置有过流检测电路，所述过流检测电路使用霍尔电流传感器采集所述充电段3的供电电流信息，图5中IC1表示霍尔电流传感器，所述霍尔电流传感器的IP+接电源VCC，IP-接所述充电电源2，其IP-还经电容C13后接地，所述霍尔电流传感器的输出端VIOUT接比较器IC2A的输入端，所述比较器IC2A的输入端还经电容C3后接地，所述比较器IC2A的参考端经电容C2和电阻R2并联电路后接地，其参考端还经电阻R1后接电源VCC5，所述电源VCC5经电容C1后接地，所述比较器IC2A的输出端连接二输入与门U1的一个输入端，所述两输入与门U1的另一个输入端与所述充电控制器5的输出端ON/OFF相连，如图6所示，所述二输入与门U1输出端经电阻R3后接三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极接地，集电极接所述继电器Q3的负电输入端，其正电输入端接电源VCC5。这里过流检测电路是防止充电段3通电后，其上发生正、负轨道短路等情况造成的过流情况。如上所述，当充电段3上未发生过流时，所述比较器IC2A一直输出高电平；且只有当充电段3未发生过流，且充电控制器5的输出端ON/OFF也输出高电平时，所述继电器7才执行闭合动作，进而使得充电段3与所述充电电源2相连。
如图7所示，针对上述用于AGV的轨道充电系统，本发明还提出了一种用于AGV的轨道充电系统的控制方法，其关键在于：包括以下步骤：
S1：系统初始化；
S2：第k个AGV发来充电请求？
是：转向步骤S3；
否：返回步骤S2；
S3：各个充电控制器5的输出端IO输出高电平，所述电磁继电器9闭合，短路检测电路6开始进行短路检测；
S4：所述充电段3发生短路？
是：提示报警；
否：转向步骤S5；
S5：第i个充电段3上的充电控制器5接收到的触发电路4发来第k个AGV搭接信号？
是：转向步骤S6；
否：返回步骤S4；
S6：第i个充电控制器5的输出端IO输出低电平，第i个电磁继电器9断开，第i个充电段3上的短路检测电路6停止短路检测；
S7：第i个充电控制器5的输出端ON/OFF输出高电平，打开第i个充电段3上的第i个继电器7；
S8：延长时间T后，第i个充电控制器5的输出端ON/OFF输出低电平，断开第i个充电段3上的第i个继电器7；
S9：第i个充电控制器5的输出端IO输出高电平，第i个电磁继电器9闭合，第i个充电段3上的短路检测电路6继续进行短路检测；
S10：第k个AGV发来电量充满信号？
是：结束第k个AGV的充电控制，返回步骤S1；
否：转向步骤S11；
S11：i＝i+1，返回步骤S5。
在本实施例中，步骤S8中的时间T设置为AGV沿单段充电段3行驶所需的时间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于AGV的轨道充电系统及其控制方法，包括充电导轨(1)和充电电源(2)，所述充电电源(2)的两个输出端分别连接在所述充电导轨(1)的正、负轨道上；其特征在于：所述充电导轨(1)的正、负轨道沿AGV导引路线并行铺设，所述充电导轨(1)的正、负轨道包括多节充电段(3)，相邻两节充电段(3)之间留有绝缘间隙；每个充电段(3)连接有一个充电控制电路，所述充电控制电路包括充电控制器(5)，所述充电控制器(5)的输入端连接有短路检测电路(6)和触发电路(4)；所述短路检测电路(6)用于检测同节充电段(3)的正、负轨道之间是否发生短路；所述触发电路(4)位于每节充电段(3)的端部，用于检测AGV是否搭接在当前充电段(3)上；所述充电控制器(5)第一输出端上连接有继电器(7)，所述继电器(7)设置在所述充电电源(2)和每一节充电段(3)之间的供电线路上，充电控制器(5)根据所述短路检测电路(6)和触发电路(4)所检测的信号控制所述继电器(7)的动作，实现每一节充电段(3)的电源通断控制。
2.根据权利要求1所述的用于AGV的轨道充电系统，其特征在于：所述短路检测电路(6)包括基准信号产生电路(8)，该基准信号产生电路(8)输出的基准信号经过电磁继电器(9)的一个常开开关加载到每一节充电段(3)的正轨道上，每一节充电段(3)的负轨道经过所述电磁继电器(9)的另一个常开开关接地，所述基准信号产生电路(8)输出的基准信号还送入比较器(10)的输入端，该比较器(10)的参考端接短路参考电压，所述充电控制器(5)的第二输出端连接所述电磁继电器(9)，进而控制所述电磁继电器(9)的常开开关启动每一节充电段(3)的短路检测，并由所述比较器(10)输出检测结果到所述充电控制器(5)中。
3.根据权利要求2所述的用于AGV的轨道充电系统，其特征在于：所述基准信号产生电路(8)包括运算放大器IC2C、电压跟随器IC2D和稳压器IC4，所述稳压器IC4阴极接地，参考端与阳极相连，阳极经电阻R11后接电源VCC5；所述稳压器IC4的阳极还经电阻R10后接所述运算放大器IC2C的同相端，所述运算放大器IC2C的反相端经电阻R8后接地，其输出端经电阻R7后接其反相端，该输出端还经电阻R6后与所述电压跟随器IC2D的正相端相连，所述电压跟随器IC2D的输出端连接其反相端，该输出端依次经电阻R9、R10后连接所述稳压器IC4的阳极；其中，所述运算放大器IC2C的输出端经电阻R6后作为所述基准信号产生电路(8)的输出端与所述比较器(10)的输入端相连。
4.根据权利要求1所述的用于AGV的轨道充电系统，其特征在于：所述充电段(3)上还设置有过流检测电路，所述过流检测电路使用霍尔电流传感器采集所述充电段(3)的供电电流信息，所述霍尔电流传感器的输出端连接比较器IC2A的输入端，所述比较器IC2A的参考端输入过流参考电压，所述比较器IC2A的输出端与所述充电控制器(5)的第一输出端共同作为一个二输入与门U1的输入信号，所述二输入与门U1的输出信号影响所述继电器(8)闭合或断开。
5.一种如权利要求4所述用于AGV的轨道充电系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：系统初始化；
S2：第k个AGV发来充电请求？
是：转向步骤S3；
否：返回步骤S2；
S3：各个充电控制器(5)的第二输出端输出高电平，所述电磁继电器(9)闭合，短路检测电路(6)开始进行短路检测；
S4：所述充电段(3)发生短路？
是：提示报警；
否：转向步骤S5；
S5：第i个充电段(3)上的充电控制器(5)接收到的触发电路(4)发来第k个AGV搭接信号？
是：转向步骤S6；
否：返回步骤S4；
S6：第i个充电控制器(5)的第二输出端输出低电平，第i个电磁继电器(9)断开，第i个充电段(3)上的短路检测电路(6)停止短路检测；
S7：第i个充电控制器(5)的第一输出端输出高电平，打开第i个充电段(3)上的第i个继电器(7)；
S8：延长时间T后，第i个充电控制器(5)的第一输出端输出低电平，断开第i个充电段(3)上的第i个继电器(7)；
S9：第i个充电控制器(5)的第二输出端输出高电平，第i个电磁继电器(9)闭合，第i个充电段(3)上的短路检测电路(6)继续进行短路检测；
S10：第k个AGV发来电量充满信号？
是：结束第k个AGV的充电控制，返回步骤S1；
否：转向步骤S11；
S11：i＝i+1，返回步骤S5。
6.根据权利要求5所述用于AGV的轨道充电系统的控制方法，其特征在于：步骤S8中的时间T设置为AGV沿单段充电段(3)行驶所需的时间。
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| CN109857147A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-06-07 | 北京特种机械研究所 | 一种pgv视觉扫描头自动跟随控制电路 |
| CN109857147B (zh) * | 2019-03-19 | 2021-10-22 | 北京特种机械研究所 | 一种pgv视觉扫描头自动跟随控制电路 |
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| CN105720643B (zh) | 2018-03-06 |
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