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激光導(dǎo)引AGV系統(tǒng)

1 前言

AGV的發(fā)展已經(jīng)歷40多年的歷史。80年代中期之前，大部分AGV以固定的有線導(dǎo)引為主，這使得許多用戶在需要重組他們的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和布局時(shí)，不得不廢棄 原來的路徑系統(tǒng)，并重新布設(shè)新的路徑系統(tǒng)。此外，有線導(dǎo)引在路徑規(guī)劃和交通管理中的靈活性和適應(yīng)性也遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境的要求。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā) 展，高新技術(shù)的不斷出現(xiàn)給AGV行業(yè)注入新的活力。AGV作為柔性運(yùn)輸?shù)睦硐牍ぞ吆蜔o人化生產(chǎn)的典型代表，愈來愈受到重視和推廣應(yīng)用，研究不斷深入，領(lǐng)域 不斷擴(kuò)展，激光導(dǎo)引技術(shù)正是這種發(fā)展的產(chǎn)物。

激光導(dǎo)引技術(shù)是瑞典NDC公司于90年代初研制成功的一項(xiàng)技術(shù)。由于其先進(jìn)的指標(biāo)和性能，突出的靈活性和適應(yīng)性，完備的功能保障和技術(shù)支持，已被世界許多 AGV生產(chǎn)廠家所接受。到目前為止，已有上百個(gè)AGV系統(tǒng)的近千輛激光導(dǎo)引小車投入商業(yè)運(yùn)行。應(yīng)用領(lǐng)域涉及汽車、電子、造紙、醫(yī)藥、煙草、冶金等多種行 業(yè)。思想新穎，技術(shù)先進(jìn)，方法科學(xué)，性能優(yōu)良，功能完善，是奠定其在AGV領(lǐng)域領(lǐng)先地位的基本條件。

2 工作原理

AGV在其運(yùn)行區(qū)域內(nèi)，規(guī)定有通信區(qū)和非通信區(qū)。在通信區(qū)域內(nèi)，AGV通過其車載通信裝置與系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)通信，報(bào)告其位置及狀態(tài)，并接受工作指令。在非通信區(qū)域內(nèi)，AGV按照小車控制器中的預(yù)定程序獨(dú)立行駛，不與系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)發(fā)生聯(lián)系。

其工作過程為：當(dāng)接收到貨物搬運(yùn)指令后，小車控制器就根據(jù)所存儲的運(yùn)行地圖和AGV當(dāng)前位置及行駛方向進(jìn)行計(jì)算、分析，選擇最佳的行駛路線，通過驅(qū)動放大 器自動控制AGV的行駛和轉(zhuǎn)向，到達(dá)裝載貨物目標(biāo)點(diǎn)準(zhǔn)確停位后，移載機(jī)構(gòu)動作，完成裝貨過程。然后AGV起動，駛向目標(biāo)卸貨點(diǎn)，準(zhǔn)確停位后，移載機(jī)構(gòu)動 作，完成卸貨過程，并向控制計(jì)算機(jī)報(bào)告其位置和狀態(tài)。隨之AGV起動，駛向待命區(qū)域。接到新的指令后再作下一次搬運(yùn)。

AGV行駛過程中，車上的激光掃描頭不斷地掃描周圍環(huán)境，當(dāng)掃描到行駛路徑周圍預(yù)先垂直設(shè)定好的反射板時(shí)，即"看見"了"路標(biāo)"。只要掃描到三個(gè)或三個(gè)以 上的反射板，即可根據(jù)它們的坐標(biāo)值，以及各塊反光板相對于車體縱向軸的方位角，由定位計(jì)算機(jī)算出AGV 當(dāng)前在全局坐標(biāo)系中的X、Y坐標(biāo)，和當(dāng)前行駛方向與該坐標(biāo)系X軸的夾角，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位和定向。

3 系統(tǒng)功能

3.1 調(diào)度管理

3.1.1任務(wù)管理：對上位調(diào)度計(jì)算機(jī)下達(dá)的任務(wù)根據(jù)時(shí)間先后和任務(wù)優(yōu)先級進(jìn)行調(diào)度。

3.1.2 車輛管理：根據(jù)當(dāng)時(shí)AGV的位置和狀態(tài)，選擇距目標(biāo)點(diǎn)最近（含各路段加權(quán)值計(jì)算結(jié)果）的空閑小車執(zhí)行任務(wù)。

3.1.3 交通管理：對管轄內(nèi)的所有AGV能實(shí)進(jìn)控制和管理。AGV嚴(yán)格遵循規(guī)劃路徑行駛，彼此獨(dú)立行駛和作業(yè)，能相互讓車。

3.2 通信傳輸

3.2.1 通過網(wǎng)絡(luò)與上位調(diào)度計(jì)算機(jī)保持聯(lián)系，接受任務(wù)調(diào)度，報(bào)告執(zhí)行結(jié)果。

3.2.2 通過無線電與各AGV保持通信聯(lián)系，指揮車輛作業(yè)。

3.2.3 通過無線電通信，直接修改或更新每輛AGV的控制程序。

3.2.4 具有遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通信傳輸功能。

3.3 控制管理

3.3.1 檢查車輛執(zhí)行命令的過程。

3.3.2 查詢車輛狀態(tài)。

3.3.3查詢車輛交通管理信息，各點(diǎn)、段的占用信息。

3.3.4 查詢數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)信號。

3.3.5 查詢?nèi)�局參�?shù)的數(shù)據(jù)。

3.3.6解除車輛阻塞，查詢各點(diǎn)的占用信息。

3.3.7 查詢路徑的邏輯連接（通過各點(diǎn)間權(quán)值檢測），顯示、清空、重裝參數(shù)表。

3.3.8 檢測無線電通信狀況。

3.3.9 查詢與上位調(diào)度計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接情況。

3.3.10 查詢車輛中途停止信息。

3.4 圖形監(jiān)控

3.4.1 顯示系統(tǒng)范圍路徑圖，包括各個(gè)點(diǎn)和路段。

3.4.2顯示系統(tǒng)范圍內(nèi)每輛AGV的位置和狀態(tài)。常用狀態(tài)有：正常狀態(tài)、等待充電、手動狀態(tài)、急停狀態(tài)、路徑阻塞、小車丟失、小車停止、障礙物阻塞等。顯示各作業(yè)點(diǎn)、充電點(diǎn)的占用信息。

3.4.3 可建立對圖形監(jiān)控有不同操作權(quán)限的用戶或用戶組。

3.4.4 可產(chǎn)生事件日志等報(bào)表。

3.4.5 可根據(jù)定義縮放監(jiān)控圖形，可根據(jù)需要關(guān)閉層。

3.4.6 可通過定義車輛狀態(tài)顯示其信息。

3.4.7 查看和設(shè)置輸入和輸出的狀態(tài)。

3.4.8 查看命令緩沖區(qū)中的命令列表，了解AGV具體的裝卸貨地點(diǎn)。命令列表會根據(jù)收到的狀態(tài)信息不斷更新，可刪除某一項(xiàng)命令或改變局部參數(shù)。

3.4.9 查看車輛的PLC狀態(tài)，跟蹤指定車輛，取消不在系統(tǒng)的車輛，釋放車輛之間的阻塞。

3.4.10 系統(tǒng)具有事件管理功能�？蓤�(bào)告意外事件，包括AGV等待充電時(shí)間過長；車輛阻塞時(shí)間過長；失去導(dǎo)航時(shí)間過長；任務(wù)被取消；裝卸貨站臺號無效或錯(cuò)誤等�？衫�用事件過濾器，只顯示所需查詢的事件類型或時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的事件。

3.4.11 可在圖形監(jiān)控中直接下達(dá)任務(wù)（應(yīng)急用）。

3.5 模式選擇

3.5.1 可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要設(shè)置多種管理模式。如集中出庫、集中返庫、正常工作和休息等。不同的模式具有不同的優(yōu)先調(diào)度功能。

3.5.2 可根據(jù)生產(chǎn)條件和AGV特性，選擇設(shè)置不同的優(yōu)先級。如充電優(yōu)先、時(shí)間順序優(yōu)先、距離優(yōu)先、品種優(yōu)先等。

3.6 變更路徑及設(shè)定 能夠根據(jù)用戶要求快速變更運(yùn)行路徑及設(shè)定，包括路徑和點(diǎn)坐標(biāo)移動、修改、增刪、定義內(nèi)容的修改等。

3.7 充電控制

3.7.1 AGV具有智能化控制充電功能。當(dāng)小車電池容量消耗到一定值時(shí)會自動發(fā)出請求信息。系統(tǒng)將即時(shí)安排到充電站進(jìn)行充電。并在未完成工作任務(wù)之前，遵循任務(wù)優(yōu)先原則。如沒有空閑充電站，會排隊(duì)等待，車輛不會接受新的任務(wù)。

3.7.2 系統(tǒng)通過信號及時(shí)更新充電的信息，能控制AGV停在指定充電臺位，吸合隔離開前，觸發(fā)充電。充電完成后，指揮小車斷開隔離開關(guān)，投入工作。整個(gè)過程完全自動化。

4 突出特點(diǎn)

4.1 先進(jìn)性

使用激光掃描器定位，精度很高，一般≤±5mm;

在布局描述方面，計(jì)算機(jī)支持程度更高；

可與小車連續(xù)通信（無線電或紅外）；

有無線反饋控制性能；

對干擾（頻率影響、斷線或失線等）不敏感；

小車控制器采用積木化結(jié)構(gòu)，全部參數(shù)軟件定義，具有強(qiáng)大的PLC支持。

4.2 適應(yīng)性

在現(xiàn)有工廠設(shè)備基礎(chǔ)上作新的安裝可以和生產(chǎn)同步進(jìn)行；

設(shè)備的重組或擴(kuò)充對停產(chǎn)和生產(chǎn)的影響小；

不依賴地板表面（金屬板、導(dǎo)軌、木地板等）；

具有更復(fù)雜的運(yùn)行路線；

除反射板之外，不用其它輔助定位裝置；

可以快速方便地改變運(yùn)行路線。

4.3 經(jīng)濟(jì)性

無需掘地埋線；

無需投資建造高頻功率放大器；

反射板成本低，尺寸小，數(shù)量有限，安裝簡便。

5 小結(jié)

5.1 激光導(dǎo)引AGV系統(tǒng)充分發(fā)揮了激光技術(shù)的優(yōu)勢，使AGV行走過程從傳統(tǒng)的分段（通常數(shù)米為一段）盲走后進(jìn)行位置校正上升到連續(xù)（50ms/次）計(jì)算，即時(shí)校正坐標(biāo)位置。因此，定位精度高，指標(biāo)先進(jìn)。

5.2 系統(tǒng)功能強(qiáng)大，實(shí)時(shí)對AGV進(jìn)行動態(tài)管理與監(jiān)控，前臺響應(yīng)快捷無誤，后臺數(shù)據(jù)詳盡準(zhǔn)確。顯示了系統(tǒng)在管理思想、控制手段、現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)等方面的周密考慮。

5.3 在導(dǎo)引區(qū)域內(nèi)，路徑修改、增刪、重新規(guī)劃、定義均可以快速地在計(jì)算機(jī)上完成，使用戶在調(diào)整生產(chǎn)設(shè)備，重組生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，技術(shù)改造和更新等方面無后顧之憂。

5.4 激光導(dǎo)引AGV的路徑規(guī)劃靈活性非傳統(tǒng)AGV所能及，對于狹窄通道、巷道、縱橫交錯(cuò)的行駛路徑更突出其優(yōu)勢。

5.5 激光導(dǎo)引AGV系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理是生產(chǎn)物流自動化基礎(chǔ)信息網(wǎng)的重要組成部分，為今后發(fā)展信息自動化管理系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件。