CN108407635A - 一种agv充电方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种AGV充电方法及其系统，AGV充电系统包括无线充电AGV和设置于AGV作业区的无线充电电源；利用无线充电AGV在作业区域的短暂停留时间，通过接收线圈和发射线圈实现以非接触的形式为储能电路快速充电，省去了专门的充电时间，并且利用负载识别电路可以实现完全自主化操作，因此能够显著提高无线充电AGV的时间利用率，节省人力；并且利用定位摄像头和定位停车标识实现定位，采用视觉引导技术进行无线充电对位，能够保证无线充电AGV精确停靠于充电位置，实现高效的无线充电。

Description

一种AGV充电方法及其系统

技术领域

本发明涉及AGV充电领域，尤其是一种AGV充电方法及其系统。

背景技术

自动导引运输车(Automated Guides Vehicle)是一种能够沿着固定的导引路径自动行驶，并采用人工或自动化方式装填货物的工业车辆。当前广泛应用于自动化生产线、智能工厂等领域的搬运AGV，主要采用有线充电模式，需要人工值守，造成人力成本高。另外，由于车载电池容量有限，AGV需要周期性地长时间停车充电，严重耽搁工作时间，制约工作效率的提升。现有技术中，专利CN102768537A公开了一种AGV自动充电方法及系统，采用地面导引线和RFID标签相结合的方式实现AGV与充电座的对接，自动地给AGV充电。采用接触式的对接技术，对接过程复杂、接触可靠性无法得到长期保障、需要专门停车充电，导致AGV的时间利用率低。而专利CN205355879U公开了一种AGV无线充电系统，当AGV在AGV作业区内时，对AGV进行无线充电。存在的问题是，采用滑轨、配重结构和止挡结构等机构进行发射线圈和接收线圈的对接，发射线圈和接收线圈的对接过程复杂，而且可靠性无法充分保证，后期维护工作量大。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种AGV充电方法及其系统，能够显著提高AGV的时间利用率，节省人力；并且采用视觉引导技术进行无线充电对位，能够保证AGV精确停靠于充电位置，实现高效的无线充电。

本发明所采用的技术方案是：一种AGV充电系统，包括无线充电AGV和设置于AGV作业区的无线充电电源；

所述无线充电AGV包括定位摄像头、图像采集与处理电路、AGV主控电路、AGV驱动电路、电源转换电路、储能电路、充电电路和接收线圈；

所述无线充电电源包括AGV识别电路、地面主控电路、电能变换电路、发射线圈和设置于AGV作业区的定位停车标识；

所述定位摄像头用于获取所述定位停车标识的图像；所述定位摄像头的输出端和图像采集与处理电路的输入端连接，所述图像采集与处理电路的输出端和AGV主控电路的输入端连接，所述AGV主控电路的输出端与AGV驱动电路的输入端连接，所述接收线圈的输出端与充电电路的输入端连接，所述充电电路的输出端与储能电路的输入端连接，所述储能电路的输出端与电源转换电路的输入端连接，所述电源转换电路的输出端与AGV主控电路的输入端连接；

所述AGV识别电路的输出端与地面主控电路的输入端连接，所述地面主控电路的输出端与电能变换电路的输入端连接，所述地面主控电路用于控制电能变换电路的通断，所述电能变换电路与电源连接，所述电能变换电路的输出端与发射线圈的输入端连接。

进一步地，所述AGV驱动电路包括电机驱动电路和电机，所述AGV主控电路的输出端与电机驱动电路的输入端连接，所述电机驱动电路的输出端与电机的输入端连接。

进一步地，所述AGV充电系统还包括整流滤波电路，所述接收线圈的输出端通过整流滤波电路与充电电路的输入端连接。

进一步地，所述AGV识别电路包括距离传感器、电压比较电路和基准电压电路，所述距离传感器用于检测无线充电AGV和无线充电电源的距离；所述距离传感器的输出端、基准电压电路的输出端分别与电压比较电路的输入端连接，所述电压比较电路的输出端与地面主控电路的输入端连接。

进一步地，所述距离传感器为超声波传感器或红外传感器。

进一步地，所述基准电压电路包括直流电源和滑动变阻器，所述直流电源的输出端与滑动变阻器的输入端连接，所述滑动变阻器的输出端与电压比较电路的输入端连接。

进一步地，所述储能电路为超级电容模组。

本发明所采用的另一技术方案是：一种AGV充电方法，应用于所述的AGV充电系统，包括以下步骤：

S1、获取定位停车标识的图像以获取定位停车标识的实际位置信息；

S2、根据所述定位停车标识的实际位置信息和预存储的参考停车位置信息获取位置偏移量；

S3、根据所述位置偏移量控制无线充电AGV与无线充电电源进行无线充电。

进一步地，所述步骤S3包括：

判断所述位置偏移量是否在预设位置偏移量范围内，若判断结果为是，则控制所述无线充电AGV停车与无线充电电源进行无线充电；否则，对所述无线充电AGV进行姿态调整后，返回步骤S1。

本发明的有益效果是：

本发明一种AGV充电方法及其系统，AGV充电系统包括无线充电AGV和设置于AGV作业区的无线充电电源；利用无线充电AGV在作业区域的短暂停留时间，通过接收线圈和发射线圈实现以非接触的形式为储能电路快速充电，省去了专门的充电时间，并且利用负载识别电路可以实现完全自主化操作，因此能够显著提高无线充电AGV的时间利用率，节省人力；并且利用定位摄像头和定位停车标识实现定位，采用视觉引导技术进行无线充电对位，能够保证无线充电AGV精确停靠于充电位置，实现高效的无线充电。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明中一种AGV充电系统的无线充电AGV的一具体实施例结构框图；

图2是本发明中一种AGV充电系统的无线充电AGV的车载控制器的一具体实施例结构框图；

图3是本发明中一种AGV充电系统的无线充电电源的一具体实施例结构框图；

图4是本发明中一种AGV充电系统的无线充电电源的AGV识别电路的一具体实施例结构框图；

图5是本发明中一种AGV充电方法的一具体实施例方法流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

一种AGV充电系统，包括无线充电AGV和设置于AGV作业区的无线充电电源；

参考图1和图2，图1是本发明中一种AGV充电系统的无线充电AGV的一具体实施例结构框图；图2是本发明中一种AGV充电系统的无线充电AGV的车载控制器的一具体实施例结构框图；无线充电AGV包括定位摄像头、车载控制器、AGV驱动电路、储能电路、充电电路和接收线圈；车载控制器包括图像采集与处理电路、AGV主控电路和电源转换电路；定位摄像头的输出端和图像采集与处理电路的输入端连接，图像采集与处理电路的输出端和AGV主控电路的输入端连接，AGV主控电路的输出端与AGV驱动电路的输入端连接，接收线圈的输出端与充电电路的输入端连接，充电电路的输出端与储能电路的输入端连接，储能电路的输出端与电源转换电路的输入端连接，电源转换电路的输出端与AGV主控电路的输入端连接；

参考图3，图3是本发明中一种AGV充电系统的无线充电电源的一具体实施例结构框图；无线充电电源包括AGV识别电路、地面主控电路、电能变换电路、发射线圈和设置于AGV作业区的定位停车标识，AGV识别电路的输出端与地面主控电路的输入端连接，地面主控电路的输出端与电能变换电路的输入端连接，地面主控电路用于控制电能变换电路的通断，电能变换电路与电源(即电网)连接，电能变换电路的输出端与发射线圈的输入端连接。

本实施例中，无线充电电源设置于AGV作业区域的地面，参考图1和图2，AGV驱动电路包括电机驱动电路和电机，AGV主控电路的输出端与电机驱动电路的输入端连接，电机驱动电路的输出端与电机的输入端连接。储能电路为超级电容模组，采用超级电容模组作为无线充电AGV的工作电源，便于实现无线充电AGV的快速充电。其中，定位摄像头用于获取定位停车标识的图像；图像采集与处理模块用于从定位摄像头读取定位停车标识的图像并从中提取出定位停车标识；AGV主控电路用于计算图像采集与处理模块提取出的定位停车标识的实际位置，并将其与参考停车位置比对从而得出位置偏移量，并根据位置偏移量控制无线充电AGV进行准确停车，即计算出停车位置调整参数并发送给电机驱动电路；电机驱动电路用于驱动电机进行精确停车；接收线圈用于接收无线充电电源的发射线圈发射的高频交流电压；充电电路用于对超级电容模组充电；电源转换电路用于将超级电容模组的高电压转换为满足车载控制器供电要求的低电压。而参考图3，电能变换电路用于将来自电网的工频交流电压转换为高频交流电压并注入到发射线圈；AGV识别电路用于识别无线充电AGV的有无；地面主控电路用于根据无线充电AGV的有无切换电能变换电路的工作状态，具体而言，若检测到有无线充电AGV进入充电区域(即无线充电电源所在区域)则控制电能变换电路工作处于能量注入状态，反之若没有无线充电AGV处于充电区域则控制电能变换电路工作于待机状态；发射线圈用于将电能变换电路产生的高频交流电压发射给接收线圈；定位停车标识用于指示准确的无线充电AGV的停车充电位置，如图3中的“十”字标识，定位停车标识可以是但不限于具有特定形状/颜色的图形，本发明中，定位停车标识设置在作业区域的地面，定位摄像头朝向AGV作业区域的地面，发射线圈设置在定位停车标识的一定距离范围内，只要能使得无线充电AGV与定位停车标识精准对位后，接收线圈和发射线圈的位置相对，实现精准对接并进行无线充电即可。

本发明利用无线充电AGV在作业区域的短暂停留时间，通过接收线圈和发射线圈实现以非接触的形式为储能电路快速充电，省去了专门的充电时间，并且利用负载识别电路可以实现完全自主化操作，因此能够显著提高无线充电AGV的时间利用率，节省人力；并且利用定位摄像头和定位停车标识实现定位，采用视觉引导技术进行无线充电对位，能够保证无线充电AGV精确停靠于充电位置，实现高效的无线充电。

作为技术方案的进一步改进，参考图1，AGV充电系统还包括整流滤波电路，整流滤波电路用于将接收线圈接收的高频交流电压转换成直流电压；接收线圈的输出端通过整流滤波电路与充电电路的输入端连接。本发明中，参考图2，AGV主控电路包括STM32系列单片机(例如STM32F103、STM32F407)或飞思卡尔K60系列单片机(例如MK60DN512ZVLQ10)，参考图3，地面主控电路包括单片机、DSP或ARM微处理器；另外，无线充电电源还包括驱动电路，驱动电路用于驱动电能变换电路，地面主控电路的输出端通过驱动电路与电能变换电路的输入端连接，地面主控电路通过控制驱动电路的工作以控制电能变换电路的工作状态。

作为技术方案的进一步改进，参考图4，图4是本发明中一种AGV充电系统的无线充电电源的AGV识别电路的一具体实施例结构框图；AGV识别电路包括距离传感器、电压比较电路和基准电压电路，距离传感器用于检测无线充电AGV和无线充电电源的距离；距离传感器的输出端、基准电压电路的输出端分别与电压比较电路的输入端连接，电压比较电路的输出端与地面主控电路的输入端连接。本实施例中，电压比较电路为电压比较器，距离传感器为超声波传感器或红外传感器。基准电压电路包括直流电源(如5V的直流电源)和滑动变阻器，直流电源的输出端与滑动变阻器的输入端连接，滑动变阻器的输出端与电压比较电路的输入端连接。其中，滑动变阻器对5V直流电源进行分压后作为参考电压(即基准电压)输入到电压比较器，调节滑动变阻器可以将参考电压设定为所需要的值；距离传感器输出随距离变化的电压值(通常呈正比关系)，并输入到电压比较器；电压比较器将距离传感器的输出电压与参考电压相比较，若距离传感器的输出电压小于参考电压则电压比较器输出低电平，反之则输出高电平，并将该电压信号输入到地面主控电路；地面主控电路根据电压比较器输出电平的变化情况即可判断无线充电AGV是否进入充电区域(电平由高变低表示AGV进入充电区域，反之电平由低变高表示AGV退出充电区域)，即实现负载检测。本实施例中，当无线充电AGV未靠近无线充电电源时，无线充电AGV与无线充电电源的距离较大，距离传感器输出的电压较大，距离传感器的输出电压大于参考电压则电压比较器输出高电平；当无线充电AGV与无线充电电源的距离变小时，距离传感器输出的电压变小，当距离传感器的输出电压小于参考电压则电压比较器输出低电平，电压比较器的输出电平由高变低，表明无线充电AGV进入无线充电电源的区域，此时地面主控电路根据电压比较器的输出电平情况控制发射线圈的工作状态，当AGV识别电路识别到无线充电AGV后，地面主控电路控制发射线圈开始工作。另外，可以通过设置合理的参考电压，使得在无线充电AGV与无线充电电源对位成功后，电压比较器的输出电平才由高变低，启动发射线圈进行无线充电。

需要指出的是，本方案可以根据实际应用需求，在无线充电AGV的多个作业区域设置若干无线充电电源，为无线充电AGV进行多点无线充电，以满足无线充电AGV执行任务的电量需求。

一种AGV充电方法，应用于上述的AGV充电系统，包括以下步骤：

S1、获取定位停车标识的图像以获取定位停车标识的实际位置信息(定位停车标识在图像中的位置)；

S2、根据定位停车标识的实际位置信息和预存储的参考停车位置信息获取位置偏移量；

S3、根据位置偏移量控制无线充电AGV与无线充电电源进行无线充电。

具体地，步骤S3包括：

判断位置偏移量是否在预设位置偏移量范围内，若判断结果为是，即满足充电对位要求，则完成对位并停车，控制无线充电AGV停车与无线充电电源进行无线充电；否则，对无线充电AGV进行姿态调整后，返回步骤S1，即继续修正无线充电AGV的位置，直到满足充电对位精度要求为止。

参考图5，图5是本发明中一种AGV充电方法的一具体实施例方法流程图，下面说明AGV充电方法的具体过程：

1、图像采集与处理模块从定位摄像头中读取定位停车标识的图像，并对图像进行预处理(包括但不限于滤波、图像增强、边缘提取)；

2、对步骤1的处理结果进行特征提取，并判断图像中是否包含定位停车标识，若有则转步骤3，反之则转入步骤1；

3、计算定位停车标识的实际位置并将其与预存储的参考停车位置比对，从而得出位置偏移量，并判断位置偏移量是否满足无线充电对位(即使得接收线圈和发射线圈的位置对准)精度要求，若满足要求则控制无线充电AGV停车，并转入步骤4；反之，若不满足要求则对无线充电AGV进行姿态调整，并转入步骤1。

4、启动充电电路，为超级电容模组充电，结束程序。

本发明中，利用定位摄像头、定位停车标识、电机驱动电路、电机实现无线充电AGV的接收线圈和无线充电电源的发射线圈的精准对位后，并利用AGV识别电路识别无线充电AGV是否进入充电区域，若无线充电AGV进入充电区域则启动发射线圈，充电电路开始工作，为超级电容模组充电。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种AGV充电系统，其特征在于，包括无线充电AGV和设置于AGV作业区的无线充电电源；

所述无线充电AGV包括定位摄像头、图像采集与处理电路、AGV主控电路、AGV驱动电路、电源转换电路、储能电路、充电电路和接收线圈；

所述无线充电电源包括AGV识别电路、地面主控电路、电能变换电路、发射线圈和设置于AGV作业区的定位停车标识；

所述定位摄像头用于获取所述定位停车标识的图像；所述定位摄像头的输出端和图像采集与处理电路的输入端连接，所述图像采集与处理电路的输出端和AGV主控电路的输入端连接，所述AGV主控电路的输出端与AGV驱动电路的输入端连接，所述接收线圈的输出端与充电电路的输入端连接，所述充电电路的输出端与储能电路的输入端连接，所述储能电路的输出端与电源转换电路的输入端连接，所述电源转换电路的输出端与AGV主控电路的输入端连接；

所述AGV识别电路的输出端与地面主控电路的输入端连接，所述地面主控电路的输出端与电能变换电路的输入端连接，所述地面主控电路用于控制电能变换电路的通断，所述电能变换电路与电源连接，所述电能变换电路的输出端与发射线圈的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的AGV充电系统，其特征在于，所述AGV驱动电路包括电机驱动电路和电机，所述AGV主控电路的输出端与电机驱动电路的输入端连接，所述电机驱动电路的输出端与电机的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的AGV充电系统，其特征在于，所述AGV充电系统还包括整流滤波电路，所述接收线圈的输出端通过整流滤波电路与充电电路的输入端连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的AGV充电系统，其特征在于，所述AGV识别电路包括距离传感器、电压比较电路和基准电压电路，所述距离传感器用于检测无线充电AGV和无线充电电源的距离；所述距离传感器的输出端、基准电压电路的输出端分别与电压比较电路的输入端连接，所述电压比较电路的输出端与地面主控电路的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的AGV充电系统，其特征在于，所述距离传感器为超声波传感器或红外传感器。

6.根据权利要求4所述的AGV充电系统，其特征在于，所述基准电压电路包括直流电源和滑动变阻器，所述直流电源的输出端与滑动变阻器的输入端连接，所述滑动变阻器的输出端与电压比较电路的输入端连接。

7.根据权利要求1至3任一项所述的AGV充电系统，其特征在于，所述储能电路为超级电容模组。

8.一种AGV充电方法，应用于权利要求1至7任一项所述的AGV充电系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取定位停车标识的图像以获取定位停车标识的实际位置信息；

S2、根据所述定位停车标识的实际位置信息和预存储的参考停车位置信息获取位置偏移量；

S3、根据所述位置偏移量控制无线充电AGV与无线充电电源进行无线充电。

9.根据权利要求8所述的AGV充电方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

判断所述位置偏移量是否在预设位置偏移量范围内，若判断结果为是，则控制所述无线充电AGV停车与无线充电电源进行无线充电；否则，对所述无线充电AGV进行姿态调整后，返回步骤S1。