CN109878569A - 一种用于车载移动纠偏装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于车载移动纠偏装置，该装置包括硬件部分和软件控制部分。硬件部分是由STM32微控制器、MPU6050电子陀螺仪传感器、输入输出信号接口、PLC可逻辑编程控制器、转向推杆电机驱动控制器组成的。软件部分包括车辆位置偏移纠正控制流程。本发明的优点在于：采用坐标定位原理，即在车上预设定运行线路的坐标信息，并在车辆运行时，实时地检测出实际的车辆位置坐标，再将两者比较、判断后控制车辆导向运行。而传统纠偏控制方法是铺设安装激光位置参照贴条，测算车辆实时位置，但周边的障碍物会对这种导向系统造成伪参照位置信息，相比自动化程度低。
Description
技术领域
本发明涉及车载集装箱辐射安全检查系统控制技术，用于实现车载辐射扫描系统直行路径纠偏控制。
背景技术
车载集装箱辐射安全扫描系统不同于固定式检查系统、组合移动式检查系统，它是将检查系统安装在车载系统上。这样，车载扫描系统具有可移动性、灵活性，随处都可以完成集装箱辐射安全检查。这也是未来集装箱成像检查系统模式的发展趋势。
车载集装箱扫描系统依靠大型车来回移动扫描被检对象，很容易因为车载系统移动方向偏移而碰撞到被检对象。为了保证被检扫描对象不被碰撞，传统做法是采用外部导向式测距原理，即在车辆运行路线上设置导向信息媒体，入导线、磁带、色带等，由车上的导向传感器捡拾接收导向信息（频率、磁场强度、光强度等），再将此信息经实时处理后用以控制车辆沿设定路线正确地运行。采用激光束依次扫描在周边固定的位置参照贴条，测算车辆实时位置，并与计算机中设定运行路线进行比较、判断，实时修正与控制车辆能够正确导向运行。但是这种传统的车载直行纠偏控制解决方案中存在如下几点缺陷：1．周边的障碍物会对这种导向系统造成伪参照位置信息；2．每次更换车辆扫描路线时，都要重新铺设安装激光位置参照贴条，自动化程度低。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于车载移动式集装箱检查系统直行纠偏装置。直行控制模块采用微控制器，利用电子陀螺仪传感器自动识别车体偏移方向，从而输出车头左转、右转信号，控制转向推杆电机转动方向盘及时纠偏。
本发明的技术方案为：一种用于车载移动纠偏装置，其特征在于：该装置包括硬件部分和软件控制部分；硬件部分包括STM32微控制器、陀螺仪传感器、输入输出信号接口、PLC可逻辑编程控制器、转向推杆电机驱动控制器，STM32微控制器通过电路连接电子陀螺仪传感器和输入输出信号接口电路，电机驱动控制器通过电路连接转向推杆电机和PLC控制器，输入输出信号接口电路通过电路连接PLC控制器；软件部分包括车辆位置偏移纠正控制流程；
车辆在行驶时，主控STM32微控制器读取陀螺仪传感器运动姿态数据，分析计算出当前车辆运行角度偏移量，给出车辆方向纠偏信号，通过输入输出信号接口将方向控制信号传输给PLC可逻辑编程控制器，由PLC控制转向推杆电机驱动控制器，完成车辆方向纠偏；
STM32微控制器，用于车载直行系统纠偏控制核心模块；
陀螺仪传感器，用于采集车载直行系统运动角度数据；
输入输出信号接口，用于STM32微控制器与PLC控制器之间通讯。
所述陀螺仪传感器采用MPU6050电子陀螺仪。
所述输入输出信号接口采用光电耦合器件和继电器构成的信号传输接口电路。
所述车辆位置偏移纠正控制流程：直行纠偏系统上电初始化后，处于就绪状态，等待接收PLC控制指令；当纠偏控制器未收到来自PLC控制器发送的直行使能指令时，纠偏控制器会执行纠偏角度复位程序；当PLC控制器发送直行使能指令和车辆前进指令时，纠偏控制器实时采集MPU6050陀螺仪运动姿态数据，计算车辆直行角度偏移量；若车载系统向左偏移，则纠偏控制器给PLC控制器向右纠偏指令，驱动电机控制方向盘右打，车载系统向右纠偏；若车载系统向右偏移，则纠偏控制器给PLC控制器向左纠偏指令，驱动电机控制方向盘左打，车载系统向左纠偏；同理，当PLC控制器发送直行使能指令和车辆后退指令时，纠偏控制器实时采集MPU6050陀螺仪运动姿态数据，计算车辆直行角度偏移量；若车载系统向右偏移，则纠偏控制器给PLC控制器向左纠偏指令，驱动电机控制方向盘右打，车载系统向左纠偏；若车载系统向左偏移，则纠偏控制器给PLC控制器向右纠偏指令，驱动电机控制方向盘左打，车载系统向右纠偏。
车辆在行驶时，主控STM32微控制器读取MPU6050电子陀螺仪传感器运动姿态数据，分析计算出当前车辆运行角度偏移量。根据PLC控制器的控制指令，按照设定的直行纠偏控制流程，给出车辆方向纠偏信号，通过输入输出信号接口将方向控制信号传输给PLC控制器，由PLC控制转向推杆电机驱动器，实现车辆方向位置偏移纠正。
本发明的优点在于：该装置采用STM32微控制器作为主控；MPU6050电子陀螺仪传感器用来测量车载系统行驶角度偏移量；信号输入输出接口用来实现直行控制器与PLC控制器指令通讯；PLC控制器控制电机驱动控制器，实现推杆电机方向控制。采用坐标定位原理，即在车上预设定运行线路的坐标信息，并在车辆运行时，实时地检测出实际的车辆位置坐标，再将两者比较、判断后控制车辆导向运行。而传统纠偏控制方法是铺设安装激光位置参照贴条，测算车辆实时位置，但周边的障碍物会对这种导向系统造成伪参照位置信息，相比自动化程度低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为纠偏主控电路原理图；
图3为MPU6050陀螺仪电路原理图；
图4为控制信号驱动接口原理图；
图5为直行系统纠偏控制流程图。
具体实施方式
一种用于车载移动纠偏装置，该装置硬件部分包括STM32微控制器、MPU6050电子陀螺仪传感器、光电信号输入输出接口、PLC控制器、电机驱动器和方向盘推杆电机组成。该装置中的MPU6050电子陀螺仪传感器通过IIC接口与STM32微控制器连接，用于采集车载移动角度偏移量。光电信号输入输出接口用于实现直行控制器与PLC控制器指令通讯。PLC控制器控制电机驱动控制器，实现推杆电机方向控制；软件部分包括车辆位置偏移纠正控制流程。
一种用于车载移动纠偏装置工作包括如下步骤：
车载系统停车到位后方向盘打正，将转向电机推杆卡扣在方向盘上。系统给直行控制箱上电，直行系统自检，传感器信号或数据无异常，如有故障发送给PLC故障信号；
中控电气系统进入扫描流程，PLC发出使能信号高电平置位，直行系统即可进入正常工作流程，等待PLC发出的扫描车前进、后退信号；
整车在前行或后退时，直行系统通过传感器自动检测车体偏转方向，同时根据PLC给出的车辆速度及方向自动发出方向盘左右转信号，以使转向电机驱动方向盘相应转动纠偏；
当整车系统出现故障或PLC断电时，PLC使能信号复位，直行系统不进入就绪状态。
图1为本发明的结构图。所述结构图包括以STM32微控制器为核心，实现车载直行角度偏移计算的MPU6050电子陀螺仪传感器，实现STM32微控制器与PLC可逻辑编程控制器之间通讯的光电信号接口，实现转向推杆电机控制的PLC可逻辑编程控制器，以及实现转向推杆电机驱动的电机驱动控制器组成的。车辆在行驶时，主控STM32微控制器读取MPU6050电子陀螺仪传感器运动姿态数据，分析计算出当前车辆运行角度偏移量，给出车辆方向纠偏信号，通过光电信号接口将方向控制信号传输给PLC可逻辑编程控制器，由PLC控制转向推杆电机驱动控制器，实现车辆方向纠偏。
图2为纠偏主控电路原理图。如图2所示，纠偏主控模块是以STM32微控制器为核心，实现传感器数据采集与车辆直行行为控制功能。所述STM32微控制器的PC11、PC12端口与MPU6050陀螺仪的IIC接口连接，实现MPU6050运动姿态数据采集，计算当前车辆运行角度偏移量；PA1~PA3、PA6、PB0~PB5端口与控制信号驱动接口连接，实现PLC输入输出信号指令控制。
图3为MPU6050陀螺仪电路原理图。车载直行控制系统采用MPU6050电子陀螺仪传感器，测算车载直行系统的角度偏移量，实时纠正车载系统角度偏移。MPU6050电子陀螺仪传感器集成了陀螺仪、加速度计以及一个数字运动处理器DMP，通过IIC接口将其测量的模拟量转化为可输出的数字量。所述MPU6050陀螺仪的IIC通讯接口加上拉电阻R36、R37。元件L4、C26、C27、R8、C16、C17构成了滤波电路，有效提高了所述MPU6050陀螺仪测量精度和稳定性。
图4为控制信号驱动接口原理图。控制信号驱动接口包括控制信号输入和输出电路。信号输入电路由上拉电阻R13、R16、R23、R29、R32、R34，光电耦合器U5、U6、U7、U8、U9、U10和信号提取电阻R14、R17、R24、R30、R33、R35组成。信号输入电路接收来自PLC控制信号包括扫描车前进、后退、高速模式、低速模式、直行使能、复位信号。输出给PLC的控制信号包括系统故障、上电就绪、左转信号和右转信号。
图5为直行系统纠偏控制流程图。直行纠偏系统上电初始化后，处于就绪状态，等待接收PLC控制指令。当纠偏控制器未收到来自PLC控制器发送的直行使能指令时，纠偏控制器会执行纠偏角度复位程序。当PLC控制器发送直行使能指令和车辆前进指令时，纠偏控制器实时采集MPU6050陀螺仪运动姿态数据，计算车辆直行角度偏移量；若车载系统向左偏移，则纠偏控制器给PLC控制器向右纠偏指令，驱动电机控制方向盘右打，车载系统向右纠偏；若车载系统向右偏移，则纠偏控制器给PLC控制器向左纠偏指令，驱动电机控制方向盘左打，车载系统向左纠偏。 同理，当PLC控制器发送直行使能指令和车辆后退指令时，纠偏控制器实时采集MPU6050陀螺仪运动姿态数据，计算车辆直行角度偏移量；若车载系统向右偏移，则纠偏控制器给PLC控制器向左纠偏指令，驱动电机控制方向盘右打，车载系统向左纠偏；若车载系统向左偏移，则纠偏控制器给PLC控制器向右纠偏指令，驱动电机控制方向盘左打，车载系统向右纠偏。
Claims (4)
1.一种用于车载移动纠偏装置，其特征在于：该装置包括硬件部分和软件控制部分；硬件部分包括STM32微控制器、陀螺仪传感器、输入输出信号接口、PLC可逻辑编程控制器、转向推杆电机驱动控制器，STM32微控制器通过电路连接电子陀螺仪传感器和输入输出信号接口电路，电机驱动控制器通过电路连接转向推杆电机和PLC控制器，输入输出信号接口电路通过电路连接PLC控制器；软件部分包括车辆位置偏移纠正控制流程；
车辆在行驶时，主控STM32微控制器读取陀螺仪传感器运动姿态数据，分析计算出当前车辆运行角度偏移量，给出车辆方向纠偏信号，通过输入输出信号接口将方向控制信号传输给PLC可逻辑编程控制器，由PLC控制转向推杆电机驱动控制器，完成车辆方向纠偏；
STM32微控制器，用于车载直行系统纠偏控制核心模块；
陀螺仪传感器，用于采集车载直行系统运动角度数据；
输入输出信号接口，用于STM32微控制器与PLC控制器之间通讯。
2.根据权利要求1所述的用于车载移动纠偏装置，其特征在于：所述陀螺仪传感器采用MPU6050电子陀螺仪。
3.根据权利要求1所述的用于车载移动纠偏装置，其特征在于：所述输入输出信号接口采用光电耦合器件和继电器构成的信号传输接口电路。
4.根据权利要求1所述的用于车载移动纠偏装置，其特征在于：所述车辆位置偏移纠正控制流程：直行纠偏系统上电初始化后，处于就绪状态，等待接收PLC控制指令；当纠偏控制器未收到来自PLC控制器发送的直行使能指令时，纠偏控制器会执行纠偏角度复位程序；当PLC控制器发送直行使能指令和车辆前进指令时，纠偏控制器实时采集MPU6050陀螺仪运动姿态数据，计算车辆直行角度偏移量；若车载系统向左偏移，则纠偏控制器给PLC控制器向右纠偏指令，驱动电机控制方向盘右打，车载系统向右纠偏；若车载系统向右偏移，则纠偏控制器给PLC控制器向左纠偏指令，驱动电机控制方向盘左打，车载系统向左纠偏；同理，当PLC控制器发送直行使能指令和车辆后退指令时，纠偏控制器实时采集MPU6050陀螺仪运动姿态数据，计算车辆直行角度偏移量；若车载系统向右偏移，则纠偏控制器给PLC控制器向左纠偏指令，驱动电机控制方向盘右打，车载系统向左纠偏；若车载系统向左偏移，则纠偏控制器给PLC控制器向右纠偏指令，驱动电机控制方向盘左打，车载系统向右纠偏。
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