CN208984970U - 一种碰撞检测自锁及解锁电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种碰撞检测自锁及解锁电路，包括信号获取隔离单元和信号保持单元，所述信号获取隔离单元的第一输入端与车辆碰撞传感器连接，所述信号获取隔离单元的第二输入端与急停解锁装置连接，所述信号保持单元输入端与信号获取隔离单元输出端连接；所述信号获取隔离单元在收到所述碰撞信号后立即向所述信号保持单元发出第一控制信号，并在未收到所述解锁信号时停止对后续碰撞信号变化的响应；所述信号保持单元在收到所述第一控制信号后输出急停信号控制外部AGV电机的停转。该碰撞检测自锁及解锁电路避免碰撞后产生的震动导致碰撞信号输入波动导致AGV小车反复启停，提高了AGV安全控制系统的可靠性和稳定性。

Description

一种碰撞检测自锁及解锁电路

技术领域

本实用新型涉及电路领域，尤其涉及一种碰撞检测自锁及解锁电路。

背景技术

AGV(Automatic Guided Vehicle)，即自动导引车，是一种物料搬运设备，是能在一位置自动进行货物的装载，自动行走到另一位置，自动完成货物的卸载的全自动运输装置。同其他自动化设备一样，安全装置是其最重要的组成部分之一。现代化的生产环境之中，人与各种机械设施处于同一环境中，AGV作为一种运动中的动作功能机械，其安全保障功能尤为重要。安全装置的作用包括防止设备在运行中出错，也预防运行出错对人员及其运行环境设施产生的影响，安全装置的功用除了保护AGV自身安全，以及维护AGV功用的顺利完成外，还在最大可能的范围内保护人员和运行环境设施的安全。

而碰撞检测电路作为AGV小车的重要安全保护装置，通常用于检测AGV小车是否发生碰撞，发生碰撞后立即输出急停信号，控制AGV小车停止。碰撞检测电路失效可能会导致AGV小车碰撞时失控，造成安全事故。在现有技术中，碰撞检测电路常采用附图1所示的方案，当发生碰撞时，传感器碰撞信号输入给MCU，MCU通过内部处理逻辑，控制急停信号输出。该碰撞检测电路方案具有逻辑简单、电路简洁的特点，但是所有逻辑都必须依靠MCU，而MCU作为集成半导体器件，出现异常的概率很高。而当MCU处于异常状态，此时碰撞信号输入将不能及时的控制急停信号的输出。而且，当MCU控制急停信号输出时，出现异常复位，急停信号输出容易产生波动，导致AGV小车出现反复的启停动作，极易造成二次事故和损坏的发生，因此在一些严苛恶劣的工作环境中，此类碰撞检测电路组成的安全控制装置的可靠性和稳定性将都很难满足要求。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的不足，提供了一种碰撞检测自锁及解锁电路，包括信号获取隔离单元和信号保持单元，所述信号获取隔离单元的第一输入端与车辆碰撞传感器连接，所述信号获取隔离单元的第二输入端与急停解锁装置连接，所述信号保持单元输入端与信号获取隔离单元输出端连接；所述信号获取隔离单元在收到碰撞信号后立即向所述信号保持单元发出第一控制信号，并在未收到解锁信号时停止对后续碰撞信号变化的响应；所述信号保持单元在收到所述第一控制信号后输出急停信号控制外部AGV电机的停转。

优选的，所述信号获取隔离单元第二输入端在收到解锁信号，同时且第一输入端未收到碰撞信号时，向所述信号保持单元发出第二控制信号，所述信号保持单元在收到所述第二控制信号后取消急停信号以控制外部AGV电机的启动。

优选的，所述信号获取隔离单元包括跟随器U1、跟随器U2、二极管D1、二极管D2和电阻R3，所述跟随器U1输入端与车辆碰撞传感器连接，跟随器U1输出端连接二极管D1阳极，二极管D1阴极与二极管D2阳极连接，所述二极管D2 阴极通过电阻R3与跟随器U2输出端连接，所述跟随器U2输入端与急停解锁装置连接，所述二极管D1阴极连接所述信号保持单元输入端。

优选的，所述信号保持单元包括跟随器U3、跟随器U4、电阻R1和电容C1，所述跟随器U3输入端连接二极管D1阴极，跟随器U3输出端连接跟随器U4输入端，所述跟随器U4输出端通过电阻R1与跟随器U3输入端连接，所述电容C1 一端连接电阻R1而另一端接地，所述跟随器U3输出端与外部AGV电机连接。

优选的，所述信号获取隔离单元包括跟随器U1、跟随器U2、跟随器U5、电阻R3、电阻R4、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D6，所述跟随器 U1和跟随器U5的输入端分别与车辆碰撞传感器连接，所述跟随器U1输出端与二极管D1阳极连接，跟随器U5输出端与二极管D3阳极连接，所述跟随器U2 输入端与与急停解锁装置连接，跟随器U2输出端通过电阻R3与二极管D2的阴极连接，且跟随器U2输出端还通过电阻R4与二极管D6的阴极连接，所述二极管D2的阳极与二极管D1阴极连接，二极管D6的阳极与二极管D3阴极连接；

所述信号保持单元包括跟随器U3、跟随器U4、跟随器U6、跟随器U7、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、二极管D4、二极管D5，所述跟随器U3输入端与二极管D1阴极连接，跟随器U3输出端分别与跟随器U4输入端和二极管 D4阳极连接，跟随器U4输出端通过电阻R1与跟随器U3输入端连接，跟随器 U3输入端还通过电容C1接地，所述跟随器U7输入端与二极管D3阴极连接，跟随器U7输出端分别与跟随器U6输入端和二极管D5阳极连接，跟随器U6输出端通过电阻R2与跟随器U7输入端连接，跟随器U7输入端还通过电容C2接地，所述二极管D4和二极管D5的阴极与外部AGV电机连接。

优选的，所述跟随器为运算放大器。

本实用新型公开的碰撞检测自锁及解锁电路，通过采用硬件电路完成碰撞检测的自锁及解锁，当发生碰撞时，车辆碰撞传感器碰撞信号输入，经过碰撞检测自锁及解锁电路，产生急停信号输出。由于碰撞检测自锁及解锁电路的自锁作用，此时碰撞信号输入不再对急停信号输出产生影响，只能通过急停解锁装置解锁信号输入，解除急停信号输出，避免碰撞后产生的震动导致碰撞信号输入波动导致AGV小车反复启停，提高了AGV安全控制系统的可靠性和稳定性。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中的碰撞检测自锁及解锁电路原理图。

图2为本实用新型一实施例公开的碰撞检测自锁及解锁电路原理图。

图3为本实用新型另一实施例公开的碰撞检测自锁及解锁电路原理图。

图4为本实用新型另一实施例公开的碰撞检测自锁及解锁电路原理图。

图5为本实用新型另一实施例公开的碰撞检测自锁及解锁电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

为本实用新型公开了一种AGV安全控制系统，包括车辆碰撞传感器、急停解锁装置和碰撞检测自锁及解锁电路，其中车辆碰撞传感器用于在检测到车辆碰撞动作后即发出碰撞信号；急停解锁装置，用于根据接收的关闭车辆急停状态指令输出解锁信号；碰撞检测自锁及解锁电路，用于在接收到碰撞信号后保持急停信号的输出，并停止对后续碰撞信号的响应直至所述解锁信号的输入。本实施例通过采用纯硬件电路完成碰撞检测的自锁及解锁，当发生碰撞时，车辆碰撞传感器碰撞信号输入，经过碰撞检测自锁及解锁电路，产生急停信号输出。由于碰撞检测自锁及解锁电路的自锁作用，此时碰撞信号输入不再对急停信号输出产生影响，只能通过急停解锁装置解锁信号输入，解除急停信号输出，避免碰撞后产生的震动导致碰撞信号输入波动导致AGV小车反复启停，提高安全控制系统的可靠性和稳定性。

在一些优选实施例中，如附图2所示，所述的碰撞检测自锁及解锁电路3 包括信号获取隔离单元31和信号保持单元32，所述信号获取隔离单元31的第一输入端与车辆碰撞传感器1连接，所述信号获取隔离单元31的第二输入端与急停解锁装置2连接，所述信号保持单元32输入端与信号获取隔离单元31输出端连接；所述信号获取隔离单元31在收到所述碰撞信号后立即向所述信号保持单元32发出第一控制信号，并在未收到所述解锁信号时停止对后续碰撞信号变化的响应；所述信号保持单元32在收到所述第一控制信号后输出急停信号给外部AGV电机驱动电路以控制电机立即停止。信号获取隔离单元完成碰撞检测的自锁及解锁，当发生碰撞时车辆碰撞传感器碰撞信号输入，经过信号获取隔离单元的处理通过信号保持单元发出产生急停信号输出。接下来信号获取隔离单元在未收到解锁信号前将不再对后续碰撞信号的输入和任何变化做出反应，以避免对AGV小车急停状态产生影响。

其中，所述信号获取隔离单元31第二输入端在收到解锁信号，同时且第一输入端未收到碰撞信号时，向所述信号保持单元32发出第二控制信号，所述信号保持单元在收到所述第二控制信号后取消急停信号以控制外部AGV电机的启动。信号获取隔离单元在收到解锁信号后，恢复对急停信号的响应状态，此时如果未检测到急停信号即表明碰撞状态已经解除可恢复电机启动，但如果收到解锁信号后仍检测到碰撞信号则仍需保持急停信号的输出状态，以防止工作工作人员在误操作解除急停后但仍未移出障碍物导致的二次碰撞的发生。

附图3为本实用新型一实施例公开的一种具体的碰撞检测自锁及解锁电路，其中，所述的信号获取隔离单元31包括跟随器U1、跟随器U2、二极管D1、二极管D2和电阻R3，所述跟随器U1输入端与车辆碰撞传感器连接，跟随器U1输出端连接二极管D1阳极，二极管D1阴极与二极管D2阳极连接，所述二极管D2 阴极通过电阻R3与跟随器U2输出端连接，所述跟随器U2输入端与急停解锁装置连接，所述二极管D1阴极连接所述信号保持单元输入端，所述信号保持单元包括跟随器U3、跟随器U4、电阻R1和电容C1，所述跟随器U3输入端连接二极管D1阴极，跟随器U3输出端连接跟随器U4输入端，所述跟随器U4输出端通过电阻R1与跟随器U3输入端连接，所述电容C1一端连接电阻R1而另一端接地，所述跟随器U3输出端与外部AGV电机连接。

具体的，在该碰撞检测自锁及解锁电路中，碰撞信号输入由外部碰撞传感器输入，高电平为碰撞状态，低电平为正常状态；解锁信号输入由急停解锁装置输入，高电平为正常状态，低电平为解锁状态；急停信号输出用于控制AGV 小车的电机，高电平为急停状态，低电平为正常状态。AGV小车在正常运行过程中(未发生碰撞)，碰撞信号输入端为低电平，解锁信号输入为高电平，由于R1 和C1组成的RC电路，U3的输入端初始状态为低电平，此时急停信号输出为低电平，整个碰撞检测电路处于正常状态的稳态中。当AGV小车发生碰撞时，车辆碰撞传感器检测到车辆碰撞动作后立即发出碰撞信号，所述碰撞信号输入端变为高电平，即跟随器U1的输入端接收碰撞信号变为高电平，跟随器U1输出变为高电平，二极管D1导通，跟随器U1输入变为高电平，此时急停信号输出变为高电平即输出急停信号。此时不论碰撞信号输入电平是否发生变化，只要解锁信号未输入即U2输入端保持高电平状态，由于二极管D1的存在，跟随器 U3输入端将始终保持为高电平，急停信号输出保持高电平状态，此时AGV小车进入自锁急停状态。

只有当控制人员人为确认碰撞解除后，且碰撞状态也已经解除，此时急停解锁装置输入为低电平的解锁信号，跟随器U2输出端变为低电平，跟随器U3 输入变为低电平，跟随器U3输出端随即变为低电平，即急停信号输出变为低电平，AGV小车再次进入正常状态的稳态中。而如果虽然急停解锁装置输入低电平的解锁信号，但是碰撞状态仍未解除即碰撞信号输入仍为高电平，则跟随器U3 输出端仍将维持高电平状态即AGV小车仍处于自锁急停状态。本实施例电路中使用的都是分立半导体和简易逻辑门，器件失效率低，解决了现有技术中依靠 MCU安全电路导致的异常出现概率很高的问题，极大的提高了安全控制系统在恶劣工况下的可靠性、稳定性。控制状态真值表如下所示，其中L表示低电平，H 表示高电平，X表示可以是高电平也可以是低电平：

在一些具体实施例中，如附图4所示，所述的跟随器可以选用运算放大器，例如MAX44248，当然只要是其它能起到信号传输和隔离的器件都可以替代上述各实施例中的跟随器。

附图5所示为本实用新型一实施例公开的另一种具体的碰撞检测自锁及解锁电路，其采用了冗余配置，其中所述信号获取隔离单元包括跟随器U1、跟随器U2、跟随器U5、电阻R3、电阻R4、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D6，所述跟随器U1和跟随器U5的输入端分别与车辆碰撞传感器连接，所述跟随器U1输出端与二极管D1阳极连接，跟随器U5输出端与二极管D3阳极连接，所述跟随器U2输入端与与急停解锁装置连接，跟随器U2输出端通过电阻R3与二极管D2的阴极连接，且跟随器U2输出端还通过电阻R4与二极管D6 的阴极连接，所述二极管D2的阳极与二极管D1阴极连接，二极管D6的阳极与二极管D3阴极连接；所述信号保持单元包括跟随器U3、跟随器U4、跟随器U6、跟随器U7、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、二极管D4、二极管D5，所述跟随器U3输入端与二极管D1阴极连接，跟随器U3输出端分别与跟随器U4输入端和二极管D4阳极连接，跟随器U4输出端通过电阻R1与跟随器U3输入端连接，跟随器U3输入端还通过电容C1接地，所述跟随器U7输入端与二极管D3 阴极连接，跟随器U7输出端分别与跟随器U6输入端和二极管D5阳极连接，跟随器U6输出端通过电阻R2与跟随器U7输入端连接，跟随器U7输入端还通过电容C2接地，所述二极管D4和二极管D5的阴极与外部AGV电机连接，或者所述二极管D4和二极管D5的阴极也可通过或门电路后与外部AGV电机连接。

其中跟随器U1和跟随器U5功能完全相同，跟随器U3、跟随器U4和跟随器 U6、跟随器U7功能完成相同，因此冗余配置后，逻辑和前述实施例的单个通道完全相同，并且保证任意一个器件损坏都不会对急停信号输出逻辑造成影响。以跟随器U1故障为例：AGV小车在正常运行过程中，碰撞信号输入为低电平，解锁信号输入为高电平，由于R2和C2组成的RC电路，U7的输入端初始状态为低电平，此时急停信号输出为低电平，整个碰撞检测电路处于正常状态的稳态中。当AGV小车发生碰撞时，碰撞信号输入变为高电平，U5输出变为高电平，U7输入变为高电平，急停信号输出变为高电平，AGV小车进入急停状态。此时不论碰撞信号输入电平是否发生变化，由于D3二极管的存在，U7输入始终为高电平，AGV小车进入自锁急停状态，只能通过解锁信号输入来解除此状态，因此可知当单个器件损坏时，对急停输出逻辑无影响。上述碰撞检测自锁及解锁电路通过进行冗余配置，保证任意单一器件故障都不会造成碰撞检测急停功能失效，进一步提升了AGV在恶劣使用环境中的可靠性和稳定性。

在一些具体实施例中，所述的AGV安全控制系统的急停解锁装置可以为安装于AGV车体上的急停解锁开关。另外，上述各实施例所公开的AGV安全控制系统可应用于各类的AGV或其它智能车辆上，其中所述的AGV小车还包括电机驱动电路，所述电机驱动电路根据接收的所述急停信号改变电机的运动状态。 AGV小车通过通过采用上述各实施例中的纯硬件电路完成碰撞检测的自锁及解锁，解决了常规安装控制装置在碰撞后产生的震动导致碰撞信号输入波动导致 AGV小车反复启停的问题，提高安全控制系统的可靠性和稳定性。上述实施例中仅对主要结构组成进行了论述，其它部分具体组成和功能可参照前述实施例中的相关部分。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种碰撞检测自锁及解锁电路，其特征在于：包括信号获取隔离单元和信号保持单元，所述信号获取隔离单元的第一输入端与车辆碰撞传感器连接，所述信号获取隔离单元的第二输入端与急停解锁装置连接，所述信号保持单元输入端与信号获取隔离单元输出端连接；

所述信号获取隔离单元在收到碰撞信号后立即向所述信号保持单元发出第一控制信号，并在未收到解锁信号时停止对后续碰撞信号变化的响应；所述信号保持单元在收到所述第一控制信号后输出急停信号控制外部AGV电机的停转。

2.根据权利要求1所述的碰撞检测自锁及解锁电路，其特征在于：

所述信号获取隔离单元第二输入端在收到解锁信号，同时且第一输入端未收到碰撞信号时，向所述信号保持单元发出第二控制信号，所述信号保持单元在收到所述第二控制信号后取消急停信号以控制外部AGV电机的启动。

3.根据权利要求1或2所述的碰撞检测自锁及解锁电路，其特征在于：所述信号获取隔离单元包括跟随器U1、跟随器U2、二极管D1、二极管D2和电阻R3，所述跟随器U1输入端与车辆碰撞传感器连接，跟随器U1输出端连接二极管D1阳极，二极管D1阴极与二极管D2阳极连接，所述二极管D2阴极通过电阻R3与跟随器U2输出端连接，所述跟随器U2输入端与急停解锁装置连接，所述二极管D1阴极连接所述信号保持单元输入端。

4.根据权利要求3所述的碰撞检测自锁及解锁电路，其特征在于：所述信号保持单元包括跟随器U3、跟随器U4、电阻R1和电容C1，所述跟随器U3输入端连接二极管D1阴极，跟随器U3输出端连接跟随器U4输入端，所述跟随器U4输出端通过电阻R1与跟随器U3输入端连接，所述电容C1一端连接电阻R1而另一端接地，所述跟随器U3输出端与外部AGV电机连接。

5.根据权利要求1或2所述的碰撞检测自锁及解锁电路，其特征在于：所述信号获取隔离单元包括跟随器U1、跟随器U2、跟随器U5、电阻R3、电阻R4、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D6，所述跟随器U1和跟随器U5的输入端分别与车辆碰撞传感器连接，所述跟随器U1输出端与二极管D1阳极连接，跟随器U5输出端与二极管D3阳极连接，所述跟随器U2输入端与急停解锁装置连接，跟随器U2输出端通过电阻R3与二极管D2的阴极连接，且跟随器U2输出端还通过电阻R4与二极管D6的阴极连接，所述二极管D2的阳极与二极管D1阴极连接，二极管D6的阳极与二极管D3阴极连接；

所述信号保持单元包括跟随器U3、跟随器U4、跟随器U6、跟随器U7、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、二极管D4、二极管D5，所述跟随器U3输入端与二极管D1阴极连接，跟随器U3输出端分别与跟随器U4输入端和二极管D4阳极连接，跟随器U4输出端通过电阻R1与跟随器U3输入端连接，跟随器U3输入端还通过电容C1接地，所述跟随器U7输入端与二极管D3阴极连接，跟随器U7输出端分别与跟随器U6输入端和二极管D5阳极连接，跟随器U6输出端通过电阻R2与跟随器U7输入端连接，跟随器U7输入端还通过电容C2接地，所述二极管D4和二极管D5的阴极与外部AGV电机连接。