[发明专利]一种基于电磁感应的路径循迹传感器和循迹方法

说明书

本发明公开了一种基于电磁感应的路径循迹传感器和循迹方法。路径循迹传感器包括供电单元、信号检测单元、选频滤波单元、信号放大单元、信号输出单元和连接固定单元。传感器通过连接固定单元安装在运动载体上，信号检测单元采集周围磁场信号，选频滤波单元提取出有效信号，信号放大单元对有效信号进行放大后通过信号输出单元传输至运动载体控制器的AD通道，然后计算出运动载体相对于路径中央导引线的偏移值，纠正运动载体回到路径，实现自动循迹。本发明解决了现有电磁传感器体积质量大、输出信号不稳定、可维护性差的问题，同时配套的循迹方法解决了对信号源端装置依赖性高和传统差值法存在轨迹曲线非单调的问题，提高了自动循迹的稳定性。

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，特别涉及了一种基于电磁感应的路径循迹传感器和循迹方法。

背景技术

现有的自动循迹系统原理多样，以基于摄像头和光电CCD的图像处理为主，它们对环境光线适应能力差，并且高速摄像头成本高昂不易维护。机器学习与模式识别的算法深度高、数据量大、样本规范性依赖大且处理速度缓慢。

基于电磁感应的线圈传感方式优点显著：对环境适应性良好、成本低廉、算法鲁棒性高、可移植性好、信息处理速度快。但已有的电磁传感器尚存在体积较大、碰撞易损坏、输出信号不稳定、信号检测范围窄等缺点，因此未得到广泛使用。同时路径供电装置对负载阻抗要求高，对路径长度与宽度有严格限制，且存在输出信号不稳定的现象。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种基于电磁感应的路径循迹传感器和循迹方法，解决现有电磁传感器存在的体积质量大、输出信号不稳定、可维护性差的问题，同时配套的循迹方法解决对信号源端装置依赖性高的问题和传统差值法存在的轨迹曲线非单调问题，进一步提高自动循迹的稳定性。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种基于电磁感应的路径循迹传感器，包括供电单元、信号检测单元、选频滤波单元、信号放大单元、信号输出单元和连接固定单元；在路径中央导引线两端施加交变电流，激发产生交变磁场；路径循迹传感器通过连接固定单元安装在运动载体上，信号检测单元采集周围磁场信号，选频滤波单元提取磁场信号的有效信号，信号放大单元对有效信号进行放大后通过信号输出单元传输至运动载体控制器的AD通道，运动载体控制器根据接收到的信号计算运动载体相对于路径中央导引线的偏移值，纠正运动载体回到路径，实现自动循迹；所述信号检测单元包含3种方向的电感线圈，分别为平行于路面且垂直于路径的水平方向电感线圈、平行于路面且平行于路径的垂直方向电感线圈和垂直于路面的竖直方向电感线圈，其中水平方向电感线圈必须存在，若循迹路径中存在路径交汇、分叉或重合的复杂路况，则垂直方向电感线圈和竖直方向电感线圈至少存在一种，所述水平方向电感线圈的个数为2N+1，N为大于等于1的整数，其中一个水平方向电感线圈设置在路径循迹传感器的中央，其余的2N个水平方向电感线圈对称设置在中央的水平方向电感线圈的左右两侧，水平方向电感线圈用于计算运动载体相对于路径中央导引线的的偏移值，所述垂直方向电感线圈和竖直方向电感线圈用于探测路径中的复杂路况。

进一步地，所述供电单元直接采用运动载体控制器供电。

进一步地，所述信号放大单元采用集成运放和反向放大电路。

进一步地，所述信号输出单元采用FPC接口。

进一步地，所述连接固定单元采用三通连接件形成三角稳定结构，实现路径循迹传感器与运动载体的固定连接。

进一步地，采用PCB电路板承载路径循迹传感器的各器件单元，并在电感线圈周围设置保护挡板。

基于上述路径循迹传感器的循迹方法，包括以下步骤：

(1)运动载体控制器定时中断读取路径循迹传感器的输出信号，并对读取的数据进行预处理；