智能磁导航传感器研究

发布时间：2020-10-21 15:24

　　 随着工业自动化的发展,AGV自动导引小车在仓储物流中的应用越来越广泛,磁带导航是应用最广泛的AGV导航方式之一。与其他导航方式相比,其对环境要求低、磁条磁钉安装简单、容易维护、成本较低,铺设于地面作为AGV的导航路径,磁导航传感器安装在AGV底部,通过感应磁条磁钉的磁场判断AGV的相对偏移量,磁导航传感器作为AGV的关键设备,如何提高其检测精度成为一个重要课题。本文介绍的AGV磁导航传感器采用线圈一维阵列作为感应模块,单个线圈是独立的磁信号检测单元,多个磁检测单元小距离等间隔排列增加了感应模块对磁信号的检测范围和精度,本文对影响传感器灵敏度的线圈磁芯材料和参数进行了理论分析和实验研究,设计了工字型线圈骨架和绕线夹具,旨在提高自制线圈的一致性,研究了导航磁条磁钉磁场分布,完成了磁导航传感器硬件和软件部分的设计和调试,设计了传感器的纠偏算法,旨在减少系统的响应时间。制定了上下位机的通信规约,搭建校准调试平台对传感器进行校准,使传感器偏移输出误差减小到10mv以内,最后验证该传感器能够实现偏差输出,其导航精度可达到±5mm。
【学位单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP212;TP23
【部分图文】：

研究的目的和意义小车(Automated Guided Vehicle，AGV)，是可以按设定路线自驶目的地自动或手工的装卸货物，AGV 满足了物流搬运作业的的要求，是可替代人力并拥有搬运功能的自动运输工具[1][2]。但是经过近十几年的发展，技术已经趋向成熟，其中 AGV 导于超声导航、激光导航、视觉导航等较为成熟，已经在烟草、食品加工等高自动化的物料运输和柔性生产线中得到了广泛的和柔性生产线的蓬勃发展，作为当代物流自动化的有效手段义重大，其对定位导航的要求也越来越高。与电磁导航方式均属于磁导航方式，两种导引方式均在地面铺 AGV 小车的磁传感器通过检测导引源的磁场进行偏差输出，感器的偏差输出控制转向和驱动电机来调整车辆行驶方向，这在于前者导引源是铺设在路面的磁条。

图 2.1 磁导航传感器应用示意图2.1 磁条和磁钉磁场分布磁条导引方式是磁导航方式中应用最广泛的方法之一，导航磁条是铁氧体料粉与合成橡胶的复合，铁氧体材料具备硬磁材料的所有特性，不易退磁，能够长时间保留磁性，并且其低成本、磁性能优秀，广泛应用在录音器、拾音器、等仪表的磁铁。磁条中的合成橡胶使磁条的延展性好、制作成本低，并且技术发展成熟，市场上很有竞争力，磁条成熟的制作工艺也使磁条导航方式成为最受欢迎的导航方式。常见的导航磁条只有一面有磁性，有 N 级和 S 级两类，无磁性的一面可粘贴在地面上。方便工人们铺设，常用的导航磁条有 MGL-50-25、MGL-50D-L25 等型号，通常厚度 1mm 左右、宽度 50mm 以内，导航磁条有同性和异性两种产品，这两种产品在产品延压阶段中加入了不同的磁场，同性磁条是延压时加入了同性磁场，异性磁条反之，其中性能较好的是同性磁条。因为处理后的材料磁性能较异性更优。

图 2.2 磁条磁力线示意图磁条磁力线示意图，磁场越靠近磁条的中心轴方向磁场线更密磁场强度越大。[12]当穿过工字型线圈内部的磁力线越多，磁场场强度最大，磁条中心处的感应元件线圈内部的磁力线最密集的磁力线变稀疏，线圈元件在静磁场中产生增量电感，增量电一节用实验来验证这个推断。在横向垂直路径方向上的磁力线分布相似，以磁条和磁钉作为向设为 y 轴方向，待检测的偏移方向为 x 轴方向，与磁装置垂y 轴的方向的影响，研究距离磁装置不同高度下，x 轴方向上磁根据磁场分布情况研究磁导航传感器的感应原理。图 2.3 为磁是自购 AGB-50NG 型号的 AGV 导航用磁条，图右为苏州慧桥的 AGV 导航磁钉。AGB-50NG 型号的 AGV 导航磁条，磁条 Nmm 宽，厚 1.2mm，该产品禁止强磁性物质接近导航磁条，需和溶剂，由于自然退磁现象，导航磁条的寿命在 12-18 个月左磁钉厚度 1mm，背面可粘贴，磁钉直径为 2mm，加上外层聚
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本文编号：2850295