电轨组路径检测参考方案-通知.PDFVIP

电轨组路径检测参考方案 一、前言 [1] 在第十一届全国大学生智能车竞赛 中的基础类电轨组（B4 ）以及创意类的 节能创意组要求参赛车模能够识别赛道中央铺设的铝膜胶带并沿着赛道运行。相 对于光电和摄像头赛题组，电轨组中赛道识别不受环境光线影响，容易选择比赛 场地。 赛道中心铺设的铝膜胶带，一方面能够作为赛车寻道的标志线，另一方面可 以为创意节能组从铝膜中受电从而驱动车模运行。精确识别赛道上铝膜胶带的位 置是引导车模正常运行的关键。本文将会介绍一种基于电磁感应的金属铝膜检测 方案，能够导引车模在赛道上正常运行。 赛道中的铝膜铺设是采用通用的铝膜胶带铺设，如下图所示： m c 5 2 ≤ ≤ 2 5 c 镀锡铜线 m ≤25cm 折线拼接示意图 为了减少拼接处的电阻， 使用镀锡铜线粘贴在拼 接缝隙处。 图  1  电轨组赛道结构   （摘自竞赛细则图11）  详细的铺设要求请参见竞赛细则中的叙述。 二、金属位置检测综述 由于铝膜胶带的颜色是银色的，与赛道表面的颜色相近，所以使用普通的摄 像头检测铝膜胶带的位置相对比较困难。利用铝膜的金属特性，可以采用金属检 测的方法检测铝膜的位置。 [2] 检测金属位置的方法可以根据金属的不同特性分为以下几种 ： 1）利用金属的导电特性：利用接触电极触碰到铝膜，通过电极之间是否导 电获得金属是否位于电极下面。由于这种方式需要接触铝膜，对于车模运行会产 生一定的阻力，所以该方式不适合用于车模竞赛中。 2 ）利用金属在交变磁场感应涡流的特性：这种检测方式应用比较广泛。从 安检过程中所使用的手持金属探测仪到工业中涡流距离传感器都是使用的类似 的原理。 当通有交变电流（频率小于一定数值）线圈靠近金属物体的时候，线圈周围 的交变磁场会在金属物体中感应出涡流。涡流所产生的二次磁场叠加在原来磁场 中则会改变原有线圈中的感应电动势，进而可以等效改变原线圈的电抗。如下所 示： Magnetizing Coil Alternating Current Eddy Current Metal Plate 图  2 扁平线圈在导电板中感应涡流示意图  线圈的电抗改变的大小与线圈的形状、振荡频率、线圈与金属相对位置以及 金属的电导率、磁导率有关系。如果在线圈形状、振荡频率以及金属种类都确定 的情况下，线圈电抗的变化则能够反映线圈与金属之间的相对位置。 检测线圈电抗改变的简单方法是采用谐振电路。将线圈放在正弦波振荡电路 的谐振回路中，当线圈的电抗改变，则谐振电路的频率会随之改变。通过震荡信 号的频率变化反映出线圈的电抗的变化，进而可以检测线圈与金属之间的相对位 置。 检测线圈与金属之间的相对位置参数主要包括距离和重合面积。下图显示的 一个矩形线圈与金属平板之间相对位置。如果维持距离d 不变，则相对位置主要 由线圈与金属平板之间的重合距离l 决