CN109484104A - 车轮磨损检测方法及系统、自动导引车系统 - Google Patents

车轮磨损检测方法及系统、自动导引车系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车轮磨损检测方法及系统、自动导引车系统，用于对一车体的车轮进行磨损检测，通过计数模块实时统计车体的纠偏频率，磨损检测模块根据纠偏频率判定车轮是否被磨损，并确定具体被磨损的车轮，本发明在无需增加任何硬件设备的情况下，依靠自动导引车自身系统即能够在车轮发生磨损时做出准确及时的判断，并发出预警提示，从而避免自动导引车的运行风险，提高自动导引车运行安全性。

Description

车轮磨损检测方法及系统、自动导引车系统
技术领域
本发明涉及自动导引车检测领域，尤其涉及一种车轮磨损检测方法及系统、自动导引车系统。
背景技术
自动导引车(Automated Guided Vehicle，以下简称AGV)，指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，在工业应用中无需驾驶员，以可充电的蓄电池为其动力来源。一般可通过电脑控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道设立其行进路线，电磁轨道黏贴于地板上，自动导引车则依循电磁轨道进行移动与动作。
当自动导引车行驶一段时间后，其车轮会发生磨损，使车轮受力不均，从而导致导引车容易偏离运行航线，降低运行精度，目前常用的车轮磨损检测方法，一般采用增加相机以实时呈现车轮表面状态，或在车轮表层增加感应层待车轮磨损至感应层时系统报警等方法，然而发明人在实现本发明的过程中发现现有的解决方案会改变车轮结构或涉及专属设备，工艺复杂且成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车轮磨损检测方法及系统，在无需增加任何硬件设备的情况下，依靠自动导引车自身系统即能够在车轮发生磨损时做出准确及时的判断，并发出预警提示，从而避免自动导引车的运行风险，提高自动导引车运行安全性。
为了达到上述目的，本发明提供了一种车轮磨损检测方法，用于对一车体的车轮进行磨损检测，包括：
实时统计所述车体的纠偏频率；
当所述纠偏频率大于一临界值时判定所述车轮被磨损，当所述纠偏频率小于等于所述临界值时判定所述车轮没有被磨损。
可选的，在所述“实时统计所述车体的纠偏频率”的步骤之前，还包括：
判断车体偏移量是否达到预设偏移量；
当判定所述车体偏移量达到所述预设偏移量时，则进入实时统计所述车体的纠偏频率的步骤。
可选的，在所述“判定所述车轮被磨损”的步骤之后，还包括“通过所述车轮的偏离方向判定出被磨损的车轮”的步骤，具体包括：
若检测出所述车体的偏离方向为向右，则判定所述车体的右前轮或左后轮被磨损；若检测出所述车体的偏离方向为向左偏离，则判定所述车体的左前轮或右后轮被磨损。
可选的，当判定所述车体的右前轮或左后轮被磨损后，控制所述车体顺时针旋转360度并回正，若检测出所述车体的中心右移，则判定所述车体的右前轮被磨损；若检测出所述车体的中心左移，则判定所述车体的左后轮被磨损；
当判定所述车体的左前轮或右后轮被磨损后，控制所述车体逆时针旋转360度并回正，若检测出所述车体的中心左移，则判定所述车体的左前轮被磨损；若检测出所述车体的中心右移，则判定所述车体的右后轮被磨损。
可选的，当判定出被磨损的车轮后，将其更换或维修并标记为已更换或已维修车轮，待判定所述车体的车轮再次被磨损时，先检测除所述已更换或已维修车轮之外的其余车轮。
可选的，当判定出被磨损的车轮后，若未进行更换，则根据被磨损的车轮的速度降低其余车轮的速度。
本发明还提供了一种车轮磨损检测系统，用于对一车体的车轮进行磨损检测，包括计数模块及磨损检测模块，所述计数模块实时统计所述车体的纠偏频率，所述磨损检测模块根据所述纠偏频率判定所述车轮是否被磨损。
可选的，所述磨损检测模块还获取所述车体的偏离方向，以确认被磨损的车轮。
可选的，所述车轮磨损检测系统还包括报警模块，所述报警模块包括蜂鸣器和/或警示灯，当所述磨损检测模块判定所述车轮被磨损时，所述蜂鸣器鸣笛和/或所述警示灯闪烁以发出报警提示。
本发明还提供了一种自动导引车系统，包括一自动导引车及如上所述的车轮磨损检测系统。
可选的，所述自动导引车的车轮为麦克纳姆轮。
本发明通过计数模块实时统计车体行进过程中的纠偏频率，磨损检测模块根据纠偏频率判定车轮是否被磨损，并确定具体被磨损的车轮，由报警模块发出报警提示，使车体的轮胎到达使用寿命时，车辆自动预警提示更换轮胎，可以节省人力，并提高自动导引车运行精度，确保自动导引车运行的安全性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的车轮磨损检测方法流程图；
图2为本发明实施例提供的车轮磨损检测系统连接框图。
具体实施方式
需要说明的是,本发明的车轮磨损检测方法也适用于一般的轮胎，尤其适用于无轨导航并可绕中心做旋转运动的AGV轮胎，包括麦克纳姆轮，聚氨酯轮以及充气胎等轮胎，而本实施例以麦克纳姆轮为例进行说明。
首先阐明本发明实施方式的场景。当自动导引车上所安装的车轮为麦克纳姆轮时，麦克纳姆轮是在车轮外环中固定多个与轴心呈45°周向排列的辊子，车轮旋转时辊子与地面接触，地面会给予车轮呈45°的摩擦力，此摩擦力可分为X分量与Y分量，藉由车轮的正反转或停止，改变X分量、Y分量的方向，可以使自动导引车做各种方式的移动，如前进、后退、横移、转向等。以自动导引车的导航方式为磁条导航为例，自动导引车沿铺设的磁条导轨行走，依据不同规格的磁感测器精度，以市场上常用的16点磁感测器为例,其精度为10mm左右,因此,磁感位移的最小量为10mm。当车体的中心偏移磁条导轨的中心达到10mm，系统就会自动控制自动导引车做纠偏动作。当然，也可以根据用户需求自定义磁感位移的最小量。
发明人进一步发现，车轮在运动中，每个辊子都与地面接触，其接触力为一定值，当有车轮发生磨损时(即车轮的辊子磨损)，导致车轮辊子与地面的接触力发生改变，从而造成自动导引车在运行时，车轮受力不均，更容易偏离磁条导轨，使纠偏频率增加，所以可以根据纠偏频率确定车轮被磨损的程度，并具体确认车轮磨损位置。
基于上述分析，本发明实施方式通过计数模块统计车体行进过程中的纠偏频率，根据纠偏频率的增加判定车轮发生磨损，并且进一步判断出发生磨损的车轮，再由报警模块发出报警提示车轮发生磨损，无需增加任何额外的硬件设备即可实现车轮磨损检测的判定；同时也提高了自动导引车的运行精度，确保运行安全性。
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明提供了一种车轮磨损检测方法，用于对一车体的车轮进行磨损检测，包括：
实时统计所述车体的纠偏频率；
当所述纠偏频率大于一临界值时判定所述车轮被磨损，当所述纠偏频率小于等于所述临界值时判定所述车轮没有被磨损。
进一步的，在所述“实时统计所述车体的纠偏频率”的步骤之前，还包括：
判断车体偏移量是否达到预设偏移量；
当判定所述车体偏移量达到所述预设偏移量时，则进入实时统计所述车体的纠偏频率的步骤。
具体的，车体沿磁条导轨的导引路径行驶时，实际存在一个不断纠偏的过程，当车体的中心偏离所述磁条导轨的中心距离，即当车体偏移量达到一预设偏移量时，车体会自动控制驱动电机，完成自动回正(即纠偏)。其中，所述预设偏移量为10mm。
由于某个车轮发生磨损后，车体会在行驶方向上发生较大的偏移，使得纠偏次数发生的更为频繁，即纠偏频率增加。
本申请的发明人由试验得知，在车轮无磨损的状况下，车体偏移量(C1单位：毫米)与时间(t单位：秒)的关系方程式为：C1＝0.4t–0.05,而在车轮有磨损的状况下，车体偏移量(C2)与时间(t)的关系方程式为：C2＝40t–30。进而，考虑到正常情况下，基于磁导的自动导引车在位移发生5mm～10mm左右时，即会启用纠偏。
以位移10mm作为纠偏算法启用的界限值，即每发生10mm偏移，自动导引车将进行纠偏，由此，可以得出如下结论：车轮无磨损情况下，车体每25s发生一次纠偏，而车轮磨损情况下，每1s发生一次纠偏；车轮无磨损情况下，车体纠偏的次数≈2～5次/分，而车轮磨损情况下，车体纠偏的次数扩大为≥10次/分。
因此，当所述纠偏频率大于一临界值时，表明所述车体的车轮发生磨损，则需启用磨损检测模块以判定出磨损的车轮。其中，所述临界值为10次/分。
进一步的，所述车轮磨损检测方法还包括通过所述车轮的偏离方向判断出磨损的车轮，具体的步骤包括：
若检测出所述车体的偏离方向为向右，则判定所述车体的右前轮或左后轮被磨损；若检测出所述车体的偏离方向为向左，则判定所述车体的左前轮或右后轮被磨损。
具体的，车轮发生磨损后，车体会偏离磁条导轨，由磁感测器检测车体偏离所述磁条导轨中心的方向，若车体向右偏离，则可以判定所述车体的右前轮或左后轮发生磨损；若车体向左偏离，则可以判定所述车体的左前轮或右后轮发生磨损；这样，根据车体行进时发生偏离的方向，可以初步判定车体的其中两个轮子发生故障，将故障排查范围从4轮缩小为2轮；可以设定PID的控制算法，其中，P、I、D分别为比例(Proportion)、积分(Integral)、微分(Differential)的简写；将偏差的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量，以该控制量对受控对象进行控制，称为PID控制算法。当PID计算值<0，判定车体右偏；当PID计算值>0，判定车体左偏，简化判定算法。PID控制算法主要目的是控制自动导引车的运动，理想情况PID为0时，车体按路径直行；当遇到弯路，PID控制电机，改变每个驱动车轮的电机转速，实现弯路行驶，此时PID>0或者PID<0分别对应于车体的左转或右转，具体可根据需要设定。
进一步的，当判定所述车体的右前轮或左后轮被磨损后，控制所述车体顺时针旋转360度并回正，若检测出所述车体的中心右移，则判定所述车体的右前轮被磨损；若检测出所述车体的中心左移，则判定所述车体的左后轮被磨损。
具体的，车体自转后其中心位置偏移磁条导轨，车体需回正，即车体的中心位置回正到磁条导轨的位置，根据回正后的位移变化，即可判断轮胎磨损的位置。例如，当能够判定所述车体的右前轮或左后轮发生磨损后，控制所述车体进行顺时针旋转360度，待所述车体回正后，根据所述车体的中心发生的位移变化，即可判断出是右前轮或左后轮中的哪一个车轮发生磨损。
同理，检测另外两个车轮的方法与之类似，当判定所述车体的左前轮或右后轮被磨损后，控制所述车体逆时针旋转360度并回正，若检测出所述车体的中心左移，则判定所述车体的左前轮被磨损；若检测出所述车体的中心右移，则判定所述车体的右后轮被磨损。
进一步的，当判定出被磨损的车轮后，将其更换或维修并标记为已更换或已维修车轮，待判定所述车体的车轮再次被磨损时，先检测除所述已更换或已维修车轮之外的其余车轮。具体实施时，车体系统将依据更换或维修时间将经过更换或维修的车轮标记为已更换或已维修车轮，待后续所述车体的车轮再次发生磨损时，将优先检测其余车轮的情况，以提高排查检测的效率。
进一步的，当判定出被磨损的车轮后，若未进行更换，则根据被磨损的车轮的速度降低其余车轮的速度。当周围无人或无备用轮胎更换时，根据对应被磨损车轮的速度，降低其余未判断出需更换轮胎的驱动电机转速，以提供补偿，减少偏移，延长电机使用寿命，提高自动导引车的运行安全。
本发明还提供了一种车轮磨损检测系统，如图2所示，用于对一车体的车轮进行磨损检测，包括计数模块及磨损检测模块，计数模块实时统计车体的纠偏频率，磨损检测模块根据纠偏频率判定车轮是否被磨损。
进一步的，磨损检测模块还获取车体的偏离方向，以确认磨损的车轮。本实施例中，通过磁感测器检测车体偏离磁条导轨的情况，以获取车体的偏离方向，并发送至处理器。
进一步的，车轮磨损检测系统还包括报警模块，报警模块包括蜂鸣器和/或警示灯，当磨损检测模块判断出车轮被磨损时，蜂鸣器鸣笛和/或所述警示灯闪烁以发出报警提示。
本发明还提供了一种自动导引车系统，包括一自动导引车及如上的车轮磨损检测系统。其中，自动导引车的车轮为麦克纳姆轮。
综上，在本发明实施例提供的车轮磨损检测方法、车轮磨损检测系统及自动导引车系统中，通过计数模块统计车体行进过程中的纠偏频率，磨损检测模块根据纠偏频率判定车轮是否被磨损，并确定具体被磨损的车轮，由报警模块发出报警提示，使车体的轮胎到达使用寿命时，车辆自动预警提示更换轮胎，可以节省人力，并提高自动导引车运行精度，确保自动导引车运行的安全性。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种车轮磨损检测方法，用于对一车体的车轮进行磨损检测，其特征在于，包括：
实时统计所述车体的纠偏频率；
当所述纠偏频率大于一临界值时判定所述车轮被磨损，当所述纠偏频率小于等于所述临界值时判定所述车轮没有被磨损。
2.如权利要求1所述的车轮磨损检测方法，其特征在于，在所述“实时统计所述车体的纠偏频率”的步骤之前，还包括：
判断车体偏移量是否达到预设偏移量；
当判定所述车体偏移量达到所述预设偏移量时，则进入实时统计所述车体的纠偏频率的步骤。
3.如权利要求1所述的车轮磨损检测方法，其特征在于，在所述“判定所述车轮被磨损”的步骤之后，还包括“通过所述车轮的偏离方向判定出被磨损的车轮”的步骤，具体包括：
若检测出所述车体的偏离方向为向右，则判定所述车体的右前轮或左后轮被磨损；
若检测出所述车体的偏离方向为向左，则判定所述车体的左前轮或右后轮被磨损。
4.如权利要求3所述的车轮磨损检测方法，其特征在于，当判定所述车体的右前轮或左后轮被磨损后，控制所述车体顺时针旋转360度并回正，若检测出所述车体的中心右移，则判定所述车体的右前轮被磨损；若检测出所述车体的中心左移，则判定所述车体的左后轮被磨损；
当判定所述车体的左前轮或右后轮被磨损后，控制所述车体逆时针旋转360度并回正，若检测出所述车体的中心左移，则判定所述车体的左前轮被磨损；若检测出所述车体的中心右移，则判定所述车体的右后轮被磨损。
5.如权利要求4所述的车轮磨损检测方法，其特征在于，当判定出被磨损的车轮后，将其更换或维修并标记为已更换或已维修车轮，待判定所述车体的车轮再次被磨损时，先检测除所述已更换或已维修车轮之外的其余车轮。
6.如权利要求4所述的车轮磨损检测方法，其特征在于，当判定出被磨损的车轮后，若未进行更换，则根据被磨损的车轮的速度降低其余车轮的速度。
7.一种车轮磨损检测系统，用于对一车体的车轮进行磨损检测，其特征在于，包括计数模块及磨损检测模块，所述计数模块实时统计所述车体的纠偏频率，所述磨损检测模块根据所述纠偏频率判定所述车轮是否被磨损。
8.如权利要求7所述的车轮磨损检测系统，其特征在于，所述磨损检测模块还获取所述车体的偏离方向，以确认被磨损的车轮。
9.如权利要求7所述的车轮磨损检测系统，其特征在于，所述车轮磨损检测系统还包括报警模块，所述报警模块包括蜂鸣器和/或警示灯，当所述磨损检测模块判定所述车轮被磨损时，所述蜂鸣器鸣笛和/或所述警示灯闪烁以发出报警提示。
10.一种自动导引车系统，其特征在于，包括一自动导引车及如权利要求7-9中任一项所述的车轮磨损检测系统。
11.如权利要求10所述的自动导引车系统，所述自动导引车的车轮为麦克纳姆轮。
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