[发明专利]一种材料铺设轨迹跟踪器

说明书

技术领域

一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。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的是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。本发明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。

本发明的技术方案如图1～2所示。本发明包括传感器部分和控制器部分，参见图1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。

本发明中控制器的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。