应用于AGV的CPS电磁导引传感器设计
                                         陈峰雷1，楼佩煌1，杨雷2，张炯2
                                   (1.南京航空航天大学机电学院，江苏  南京 210016)
                                  (2.天奇自动化工程股份有限公司，江苏  无锡〓214187)
    研究了采用无接触供电(CPS)进行供电、导引的自动导引车(AGV)，使AGV的运行时间与效率得到有效提升，AGV系统的集成度高，具有丰富的应用前景。详细分析了CPS原边的磁场强度分布，完成传感器布置与硬件电路的设计方案。推导得出测量电压与位置偏差的函数关系，提出一种处理路径偏差的改进算法，提高了检测精度。实验结果显示，路径偏差在-30~+30mm范围时传感器的检测精度小于5mm，表明该设计方案可行有效，达到了AGV的应用要求。

   随着机械自动化技术的不断发展，人们对机械加工的效率和经济性要求越来越高，以自动导引车（automotive guided vehicle, AGV）为代表的柔性物流输送设备得到了广泛运用。在生产运输环节，AGV工作效率高，路径布置容易，调度控制方便，相对于轨道式导引车(rail guided vehicle,RGV）和履带式传输设备，具有明显优势。
目前AGV多采用铅蓄电池，不能连续供电且会产生污染隐患。无接触供电（contactless power supply, CPS）是一种新型的供电方式，免除了运动设备的充电环节，可保证设备长时间连续运行。目前该技术不断完善，已经开始逐步推广。将CPS技术运用于AGV，减少了等待时间，可有效提高工作效率。无接触供电的原边电缆中加载了高频交流电，可同时作为电磁导引的信号，因此可减少定位设备，提高系统集成度。所以设计应用于AGV的CPS电磁导引传感器，将有助于提高AGV系统的工作效率和经济性，具有广阔的研究前景与应用价值［1］。〖HT6〗

1电磁导引的基本原理
    在AGV的CPS系统中，CPS原边电缆安装在地下，并与AGV的预定行驶路径重合。原边线缆加载的高频电流（频率为f）在导线周围产生磁场，可通过安装在AGV上的磁检测装置识别磁场信号强度，来实现AGV对预定路径的自动实时跟踪。

    根据电流的磁效应，通有电流的导线会在周围产生磁场。在AGV非接触供电系统中，原边电缆可以近似为一载流长直导线。由电磁场理论，可设比例系数k=μ0I/2π，其中μ0为真空磁导率，I为电流有效值，那么空间某点的磁感应强度B=k/r，r为空间某点与导线〖HJ*4/9〗的距离。由于非接触供电电缆中加载了正弦交变电流I=Imsinωt，Im为电压有效值，所以电缆周围空间产生了正弦磁场，表达式为B(t)=〖SX(〗μ0〖〗2πr〖SX)〗Imsin2πft［2］。若将一匝数为N、截面积为S的感应线圈放置于原边电缆周围的磁场中，且线圈轴线沿磁场方向，则线圈中产生的感应电动势为：

e=-N〖SX(〗d(t)〖〗dt〖SX)〗=-NS〖SX(〗dB(t)〖〗dt〖SX)〗=
-fNS〖SX(〗μ0I〖〗r〖SX)〗cos2πft
〖JY〗（1）

令常量K=1/μ0NSI,则式（1）可简化为

e=〖SX(〗K〖〗r〖SX)〗cos2πft
〖JY〗（2）

    当原边电缆双轨安装时，其周围磁场分布情况如图1所示，建立电缆坐标系OXYZ：设原边电缆横截面为平面OXY，在横截面上O点为两电缆中心

。。。。。


基金项目：江苏省科技成果转化专项资金项目（BA2013064）
作者简介：陈峰雷（1991—），男，江苏扬州人，南京航空航天大学硕士研究生，主要研究方向为柔性自动化技术。


（文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289）

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