一种材料铺设轨迹跟踪器制造技术

一种材料铺设轨迹跟踪器用于材料铺设时铺设轨迹的跟踪和调整，包括传感器和控制器两部分，传感器部分包括端子和能够分辨深浅差别很大的激光传感器；控制器部分包括ＣＰＵ、电源转换电路、光耦隔离电路、滤波电路、继电器驱动电路、继电器输出电路和变频器。本发明专利技术的特征在于：可以根据铺设材料的轨迹进行自动跟踪，对铺设产生的偏转可以进行自动调整，并且光耦隔离电路和滤波电路还有效的减少施工车在铺设防水材料时车辆的抖动，施工车的转向系统的调整速度可以通过变频器进行调整。

【技术实现步骤摘要】

—种材料铺设轨迹跟踪器是根据光学原理，采集铺设材料迹线的光学特征信息，传递信号至CPU，输出改变三相电机的转向来自动调整转向系统，使铺设设备自动沿迹线运动。此系统可以安装在低速行驶(行驶速度为3 5m/min)的工程机械上实现对铺设材料的铺设轨迹的自动跟踪。此系统适用于两种情况的材料铺设轨迹跟踪1 、具有连续或断续人工标识的材料2、材料和铺设环境颜色深浅具有很大反差的情况。
技术介绍
轨迹追踪器在国内材料铺设中的应用很少，尤其是在我国的道桥防水材料铺设中的应用，其特性是可以根据材料铺设施工车的施工路线是否符合要求自动的进行行走路线的调整。 就道桥防水材料的铺设来看，目前国内现在的道桥防水材料还是以人工铺设为主，虽然也有一部分我国自主研发出来的道桥防水材料热熔施工车，但都不是很尽如人意，存在以下缺点1、铺设速度慢，工作效率低，铺设效果一般，能耗比较高。2、自动化程度较低。尤其是在铺设轨迹的自动跟踪方面能力较差。需要人和机器协作完成防水材料的铺设，当防水材料铺设出现偏移的时候，人为纠正铺设路线。施工过程中不仅浪费了人力，而且也给施工作业增加了许多不安全的因素。 由于我国对道桥防水材料的生产没有一个统一的标准，因此国产材料上的是否具有人工标识并不统一，即使具有人工标识，不同公司的产品上面的人工标识也各异。但是国外生产的防水材料和我国自己生产的防水材料在结构外观上有所不同，国产的道桥防水材料表面为黑色，有的防水材料上具有白色的人工标识。不同的防水材料就会有不同的铺设轨迹。
技术实现思路
本专利技术的目的是1、改变当前道桥防水材料施工车需要操作人员的大量干预才能满足施工路线要求的现状；2、针对我国国产防水材料的外观特点，设计一种针对于国产防水材料施工的跟踪系统。本专利技术的技术方案主要包括两方面的内容第一是车辆位置跟踪机构的原理，第二是控制电路。 本专利技术的技术方案如图1 2所示。本专利技术包括传感器部分和控制器部分，参见图l所示。 一种材料铺设轨迹跟踪器，包括CPU、传感器输入电路、电源转换电路、光耦隔离电路、滤波电路、继电器驱动电路、继电器输出电路和变频器；传感器输入电路由端子和激光传感器组成； 其中，光耦隔离电路的一端与传感器输入电路相连，另一端通过滤波电路与CPU相连，CPU通过光耦隔离电路和滤波电路采集传感器输出的高电平或低电平的状态； 继电器驱动电路一端与CPU相连，另 一端与继电器输出电路相连，控制继电器的工作状态； 继电器输出电路与变频器相连，控制变频器的工作状态； 电源转换电路把外界供给的24V电转换为5V电给控制电路中的各个器件供电。 其中传感器部分为整个电路的采集信号。控制器部分包括CPU、电源转换电路、光 耦隔离电路、滤波电路、继电器驱动电路、继电器输出电路和变频器。 其中，光耦隔离电路的一端与传感器输入电路相连，另一端通过滤波电路与CPU 相连，传感器输入电路采集到的信号通过光耦隔离电路取反，CPU通过光耦隔离电路和滤波 电路采集传感器输出的高电平或低电平的状态。 继电器驱动电路一端与CPU相连，另 一端与继电器驱动电路相连，控制继电器的 工作状态。 继电器输出电路与变频器相连，控制变频器的工作状态。 电源转换电路把外界供给的24V电转换为5V电给控制电路中的各个器件供电。 本专利技术中控制器的CPU选择了宏晶科技生产的比较常用的STC的51系列，此款 CPU芯片抗干扰和抗静电能力很强，功耗低，可以加外部中断唤醒。 此控制器的元器件所需电压都为5V，实验中提供的电源为24V，7815和7812两个 芯片组成了一个电压变换电路，把输入的24V电压变为5V输出电压。 所述的传感器输入电路包括激光传感器和端子，各器件的连接为传感器一共引 出三路导线，一路通过端子接5V电源给传感器供电，一路为传感器的输出通过端子与光耦 隔离电路相连， 一路通过端子接地。 所述的光耦隔离电路包括限流电阻和光耦元件。光耦一端通过限流电阻与传感器 的输入相连，另一端与滤波电路相连。 所述的滤波电路选用了 RC滤波电路，包括滤波电容、滤波电阻和电位器，光耦隔 离电路输出信号通过滤波电路进入CPU,滤波电路的另一端接地。滤波电路中的电容充放电 时间在不同的工作环境下可以同过调节电位器改变。 所述的继电器驱动电路采用了一个常用的继电器驱动芯片，此芯片电路简单，容 易控制，但驱动能力比较大，可以很好的驱动继电器。 所述的继电器输出电路包括继电器和续流二极管。各器件的连接是继电器线圈与 续流二极管并联，一端接继电器驱动电路的输出，一端接地。继电器中的开关的两端一端接 变频器的相序控制端， 一端接变频器的公共端。 本专利技术，可以根据铺设材料的轨迹进行自动跟踪，对铺设产生的偏转可以进行自 动调整，并且光耦隔离电路和滤波电路还有效的减少施工车在铺设防水材料时车辆的抖 动，施工车的转向系统的调整速度可以通过变频器进行调整。附图说明 图1为本专利技术的示意框图； 图2中虚线框内部分是本专利技术的控制器的示意框图； 图3至图9是本专利技术控制器的不同部分，其中相同的网络标号表示在物理上连通 的点； 图3是本专利技术控制器的CPU和CPU外围电路部分的电路图； 图3-1是本专利技术控制器CPU的外接复位电路 图3-2是本专利技术控制器CPU的外接晶振电路 图3-3是本专利技术控制器CPU输出端的上拉电阻 图4是本专利技术的控制器的电源部分的电路图； 图4-1是本专利技术的控制器电源部分的电压转换图； 图4-2是本专利技术的控制器电源部分Vcc与Vcc5V的连接图； 图5是本专利技术的控制器的光耦隔离电路部分的电路图； 图6是本专利技术的控制器的滤波电路部分的电路图； 图7是本专利技术的控制器的传感器输入电路与隔离、滤波电路部分连接的电路图； 图8是本专利技术的控制器的继电器驱动部分的电路图； 图9是本专利技术的控制器的继电器输出部分的电路图； 图10是铺设材料上具有人工标识且人工标识为虚线时人工标识的示意图 图11至图19是本专利技术在施工车行驶过程中传感器位置的示意图； 图11是施工车在行驶过程中无偏转时只有第二组传感器能采集到人工标识信号 的示意图； 图12是施工车在行驶过程中无偏转时只有第一组传感器能采集到人工标识信号 的示意图； 图13是施工车在行驶过程中无偏转时两组传感器均能采集到人工标识信号的示 意图 图14是施工车在行驶过程中发生左偏时只有第二组传感器能采集到人工标识信 号的示意图； 图15是施工车在行驶过程中发生左偏时只有第一组传感器能采集到人工标识信 号的示意图； 图16是施工车在行驶过程中发生左偏时两组传感器均能采集到人工标识信号的 示意图； 图17是施工车在行驶过程中发生右偏时只有第二组传感器能采集到人工标识信 号的示意图； 图18是施工车在行驶过程中发生右偏时只有第一组传感器能采集到人工标识信 号的示意图； 图19是施工车在行驶过程中发生右偏时两组传感器均能采集到人工标识信号的 示意具体实施例方式控制器部分集成在一块电路板上，形成的行走轨迹跟踪器的控制板，控制板由电 源转换电路、光耦隔离输入电路、滤波电路、CPU、继电器驱动电路、继电器输出电路等组成。 行走跟踪器的信号采集是由传感器实现的，传感器能够识别深浅差别很大的环 境，因此铺设材料会出现三种能够实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种材料铺设轨迹跟踪器，其特征在于：包括ＣＰＵ、传感器输入电路、电源转换电路、光耦隔离电路、滤波电路、继电器驱动电路、继电器输出电路和变频器；传感器输入电路由端子和激光传感器组成；其中，光耦隔离电路的一端与传感器输入电路相连，另一端通过滤波电路与ＣＰＵ相连，ＣＰＵ通过光耦隔离电路和滤波电路采集传感器输出的高电平或低电平的状态；继电器驱动电路一端与ＣＰＵ相连，另一端与继电器输出电路相连，控制继电器的工作状态；继电器输出电路与变频器相连，控制变频器的工作状态；电源转换电路把外界供给的２４Ｖ电转换为５Ｖ电给控制电路中的各个器件供电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋永伦，赵佳丽，刘强，张军，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]