1、設(shè)計(jì)背景和設(shè)計(jì)功能

隨著現(xiàn)代工業(yè)控制、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)等高新科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，工廠送料、送貨方式也逐漸從傳統(tǒng)的人工搬運(yùn)或電力驅(qū)動(dòng)軌道式的地面滑板車(chē)向智能導(dǎo)航車(chē)轉(zhuǎn)變。智能導(dǎo)航車(chē)的問(wèn)世不僅促進(jìn)了企業(yè)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，改善了工人的工作環(huán)境條件，提高了自動(dòng)化生產(chǎn)水平，而 且更有效地解放了勞動(dòng)生產(chǎn)力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

現(xiàn)在工廠中用的智能導(dǎo)航車(chē)多是采用激光導(dǎo)引和電磁導(dǎo)引兩種方式。雖然激光導(dǎo)引方式定位精確，地面無(wú)需其他定位設(shè)施，行駛路徑可靈活多變，能夠適合多種現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，但是其制造成本高，制作困難，使許多廠家對(duì)其望而卻步。電磁導(dǎo)引方式相對(duì)于激光導(dǎo)航方式雖然制造成本低，但是其需要在小車(chē)行駛的路徑上的地面上開(kāi)槽，安裝起來(lái)相當(dāng)困難，并且路徑難以改變和擴(kuò)展，靈活性差，這也變相的增加了廠家的投入成本。

本設(shè)計(jì)是一種基于PIC32單片機(jī)控制的工業(yè)磁條導(dǎo)引送料車(chē)。小車(chē)采用了磁條導(dǎo)引方式。這種方式不僅制造成本低，制作簡(jiǎn)單，而且安裝方便，行駛路徑靈活多變，可擴(kuò)展性和可修改性好，很好的彌補(bǔ)了電磁和激光導(dǎo)引方式的不足。在小車(chē)底部前端安裝磁感應(yīng)傳感器對(duì)路面磁條軌跡進(jìn)行不停掃描，保證小車(chē)能夠沿著磁條軌道把原料從供料點(diǎn)自動(dòng)運(yùn)送到工作點(diǎn)，貨物卸下后小車(chē)能夠自動(dòng)返回供料點(diǎn)，并利用單片機(jī)產(chǎn)生PWM波，控制小車(chē)的速度。此外，在小車(chē)的底部安裝了一個(gè)測(cè)量重量的電阻應(yīng)變片，當(dāng)超載時(shí)，小車(chē)自動(dòng)報(bào)警并且警示燈不停的閃爍，其系統(tǒng)功能圖如圖1的（1）、（2）所示。

圖1（1）

圖1（2）

圖1、系統(tǒng)功能圖

2、設(shè)計(jì)的總體方案：

電路部分：

整個(gè)電路系統(tǒng)包括了檢測(cè)、控制、驅(qū)動(dòng)三個(gè)模塊。首先，有單片機(jī)完成按鍵掃描，磁感應(yīng)傳感器采集磁條信號(hào)，測(cè)力傳感器采集重量信號(hào)，然后送給單片機(jī)軟件控制模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，輸出相應(yīng)的信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和報(bào)警系統(tǒng)，從而控制小車(chē)整個(gè)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。系統(tǒng)方案方框圖如圖2所示。

圖2.系統(tǒng)方案方框圖

系統(tǒng)原理：

本設(shè)計(jì)采用了簡(jiǎn)單的兩點(diǎn)式供貨，即一個(gè)供貨點(diǎn)A，一個(gè)工作點(diǎn)B。小車(chē)能夠自動(dòng)從供料點(diǎn)A處以一定的速度沿著磁條軌道運(yùn)送原料到工作點(diǎn)B,當(dāng)小車(chē)上的原料卸完后(即空載后）能自動(dòng)沿著磁條軌跡返回A處。

小車(chē)循跡原理：

本設(shè)計(jì)采用了磁條導(dǎo)引方式。小車(chē)的導(dǎo)軌有一條磁條組成，在小車(chē)的底部，磁條左右兩側(cè)安裝4個(gè)磁感應(yīng)傳感器，（安裝位置如圖3所示）不停的掃描磁條上的磁信號(hào)，用以控制小車(chē)的方向。小車(chē)前進(jìn)時(shí)，始終保持在磁感應(yīng)傳感器1、2之間。當(dāng)小車(chē)向左偏離磁條軌道時(shí)時(shí)，磁感應(yīng)傳感器1就能檢測(cè)到磁條發(fā)出的磁信號(hào)，把檢測(cè)的信號(hào)送給單片機(jī)的處理，控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)對(duì)小車(chē)軌跡予以糾正。同理當(dāng)小車(chē)向右偏離時(shí)，磁感應(yīng)傳感器2做出同樣的動(dòng)作。為了防止小車(chē)由于慣性過(guò)大而擺脫磁感應(yīng)傳感器1、2的檢測(cè)，而無(wú)法正常糾正方向，磁感應(yīng)傳感器3、4作為后備檢測(cè)。

重量檢測(cè)原理 ：

本設(shè)計(jì)選擇的測(cè)力傳感器為柱式力傳感器，安裝在車(chē)的底部（安裝位置如圖3所示）。柱式力傳感器的內(nèi)部有四個(gè)電阻應(yīng)變片，當(dāng)小車(chē)底部在力的作用下產(chǎn)生應(yīng)變導(dǎo)致應(yīng)變片的阻值發(fā)生變化，通過(guò)內(nèi)部的橋式測(cè)量電路將電阻值的變化轉(zhuǎn)變成電壓的變化，通過(guò)對(duì)電壓的測(cè)量來(lái)測(cè)量小車(chē)的載重量。當(dāng)載重量超過(guò)允許值時(shí)，小車(chē)發(fā)出報(bào)警；當(dāng)空載時(shí)，小車(chē)自動(dòng)返回供料點(diǎn)。

圖3、傳感器的安裝示意圖