联创中控磁导航传感器使用手册V2.8.4

联创中控（北京）科技有限公司电话：[phone]传真：[phone]邮箱：[e-mail]网址：地址：北京海淀区上地三街9号金隅嘉华大厦C座709《联创中控磁导航传感器使用手册V2.8.4.docx》Vision:2.8.4Date:2013-12-311联创中控（北京）科技有限公司《联创中控磁导航传感器使用手册V2.8.4.docx》Vision:2.8.4Date:2013-12-312联创中控（北京）科技有限公司磁导航传感器简介磁导航传感器主要运用于自主导航机器人、室内室外巡检机器人、自主导航运输车AGV(AGC)、自动手推车等自主导航设备，完成自主导航设备的预设运行路线检测及定位。基于预设磁轨迹的导航方式是自主移动平台如AGV、巡检机器人、无轨货架等系统最重要的一种导航方式。相比基于光电传感器和视觉传感器的色条导航方式，磁导航可靠性更高，不受环境光和地面条件的影响；相比激光导航方式，磁导航方式系统简单、实现容易、成本低廉。联创中控的磁导航传感器采用美国磁阻传感器为磁场检测器件，此类磁阻传感器广泛运用于航空、航天、航海、工业等领域，是检测精度、可靠性、灵敏度最高的一类磁传感器。因此，MA系列磁导航传感器能够检测到0.015μT微弱的N极或S极磁场信号（地磁场50~60μT），磁导航所用磁条一般表面剩磁是3~8mT，（1mT=10gs）。MA系列磁导航传感器采用全铝合金数控加工外壳，结构强度高，能够防止机械撞击导致的部件损伤。内部电路板整体塑封，防护可达等级IP67。1.1技术原理磁导航传感器一般配合磁条、磁钉或电缆使用，不管是磁条、磁钉还是电缆，都是为了预先定义AGV等自主导航设备的行进路线、停止工位或者其它动作区域，如图1.1所示。图1.1AGV运行路线图举例如图1.2所示，在AGV的腹部一般会安装1或多个磁导航传感器，用于《联创中控磁导航传感器使用手册V2.8.4.docx》Vision:2.8.4Date:2013-12-313联创中控（北京）科技有限公司检测磁条和地标的位置和极性。图1.2AGV及磁导航传感器磁导航传感器具有一到多组微型磁场检测传感器，在磁导航传感器上，每个磁场检测传感器对应一个探测点。例如MA18具有18个探测点（图1.3），而MA01只有1个探测点。图1.3磁导航传感器探测点示意图磁条、磁钉或通电的电缆会产生磁场，在此以磁条为例，说明磁导航传感器的使用原理。磁导航传感器上电之后，内部控制器会激励磁场检测传感器，测量出每个探测点所在空间位置的磁场强度值，根据磁条的磁场特性和传感器采集到的磁场强度信息，AGV就能够确定磁条相对磁导航传感器的位置。如图1.4所示，磁条在周围产生磁场，越靠近磁条磁场强度越大。磁导航传感器正上方多个探测点所在位置的磁场最大，其它探测点所在位置的磁场强度相对较弱，特别是远离磁条的探测点所在位置的磁场强度几乎为零。磁导航传感器由此获得磁条的磁场分布，从而确定磁条在磁导航传感器第7~10点下方。AGV控制器根据这个信息，就能够确定它的行进方向是否偏《联创中控磁导航传感器使用手册V2.8.4.docx》Vision:2.8.4Date:2013-12-314联创中控（北京）科技有限公司离预定航线。如果IO输出的磁导航传感器，会在7~10探测点所对应的IO数据信号输出低电平（NPN输出，低电平有效。）图1.4磁导航传感器原理示意图1.2输出接口及数据类型磁导航传感器的输出数据有简单的开关量（IO量），也有复杂的32位数值量数据。MA系列磁导航传感器的磁场探测范围是±2000μT，最小分辨率是0.015μT。当磁导航传感器所在空间位置的磁场强度在此范围，都能够准确检测。MA系列磁导航传感器标准配置RS-232接口，可以通过指令协议查询每个探测点所测量出的磁场强度值。具体协议格式和软件使用方式见《磁导航传感器通信协议及uiMagicNv软件使用说明》。《联创中控磁导航传感器使用手册V2.8.4.docx》Vision:2.8.4Date:2013-12-315联创中控（北京）科技有限公司通过指令查询到的数值与磁场强度基本成线性关系，对应曲线如下图所示：图1.5磁导航传感器的磁场强度输出数据与真实磁场强度对应关系曲线图1.4的磁导航传感器距离磁条高度4cm，磁条宽度3cm，磁条表面剩磁3~5mT。磁导航传感器的每个探测点所测量到的磁场强度如图1.4曲线所示。可以看到，磁条正上方的4个点的磁场值高于500，如果我们将“端口触发阈值”设置为500，那么图1.4的7、8、9、10点所对应的NPN端口输出低电平，其他端口为上拉电平（或高电平）。AGV可据此判断磁条与AGV中轴线的相对位置关系。1.3运用方式根据具体使用方式，磁导航分为两种传感器类型：地标传感器和磁导航传感器。地标传感器用于检测除了磁条导引线之外的其它特定标志，比如转弯标志、岔道标志、出站标志等等。MA01地标传感器有1个探测点，可以检测N极、S极两种磁块，可以用于两种标志的检测。MA02地标传感器有2个探测点，分别可以检测N极、S极两种磁块，因此可以用于4种标志的检测。AGV使用多点的磁导航传感器判断方向，使用地标传感器检测地标，辅助决策。这是最简单的传感器使用案例，多种或多个传感器可以相互组合，《联创中控磁导航传感器使用手册V2.8.4.docx》Vision:2.8.4Date:2013-12-316联创中控（北京）科技有限公司构成更复杂的运用方式，以适应较为复杂的工作流程。图1.6是一种典型的AGV导引线铺设方式。黑色部分是用于引导AGV的磁条，AGV根据磁条来确定行进路线；蓝色方块是N极磁条，作为交叉路口标志，告知AGV到了交叉路口，需要根据预定的策略决定行进方向；绿色方块是S极磁条，作为转弯标志，提醒AGV即将进入弯道以及弯道的方向。图1.6AGV运行路线图如图1.7，磁导航传感器安装在AGV的正下方中轴线位置，两侧是地标传感器。如果AGV沿着磁条行进，磁导航传感器应该位于磁条正上方。当磁导航传感器检测到磁条不在传感器的正下方，而是偏左或者偏右，AGV就可以通过右转或者左转进行前进方向调整，直到传感器检测到磁条位于传感器的正下方为止。图1.7磁导航传感器布置示意图《联创中控磁导航传感器使用手册V2.8.4.docx》Vision:2.8.4Date:2013-12-317联创中控（北京）科技有限公司—MA02NS240磁导航传感器MA06NS620MA09NS915M