雙舉升裝配型AGV信號失效分析

李永盼，劉靜，張文濤，李洪濤

(長城汽車股份有限公司生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)中心，河北保定 071000)

雙舉升裝配型AGV信號失效分析

李永盼，劉靜，張文濤，李洪濤

(長城汽車股份有限公司生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)中心，河北保定 071000)

分析生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)生的主要問題得到雙舉升裝配型AGV信號失效的幾個主要原因，總結(jié)其解決方法和預(yù)防對策，以保證設(shè)備的可動率。

AGV；信號失效；故障診斷

0　引言

整車廠總裝車間承載車身與發(fā)動機(jī)前后懸合裝的工位，目前很多整車廠均采用AGV進(jìn)行合裝。AGV即無人搬運(yùn)車，工業(yè)應(yīng)用中不需駕駛員的搬運(yùn)車。以可充電的蓄電池(或非接觸式供電形式)為其動力來源, 裝備有電磁或光學(xué)等自動導(dǎo)引裝置，一般可通過電腦來控制其行進(jìn)路線以及行為，依循電磁軌道所帶來的信息進(jìn)行移動與動作。如果信號丟失將會導(dǎo)致小車不可控制，造成報警停線，甚至將發(fā)動機(jī)車身頂起，其損失難以估量。由于問題發(fā)生時間不可控，生產(chǎn)過程中隨時可能造成停線，給正常的生產(chǎn)帶來較大的隱患，故文中主要針對雙舉升裝配型AGV信號丟失問題進(jìn)行分析。

1　AGV電器組成及功能

1.1基于WiFi 的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

雙舉升AGV 通過無線WiFi 與上位控制臺進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在現(xiàn)場，WiFi全面覆蓋以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的實際需求。AGV 的工控機(jī)通過車載WiFi 模塊與現(xiàn)場無線路由器建立連接，實現(xiàn)與控制臺監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)交換，以確保無線通信系統(tǒng)的運(yùn)作[1]。

電氣控制艙里安裝有AGV的控制器、伺服驅(qū)動器及各種控制用電氣件，車體電氣結(jié)構(gòu)參見圖1。

1.2主要電氣元件

VCU 300(Vehicle Control Unit)是AGV主控制單元,可連接LCD顯示屏作為AGV的顯示終端，進(jìn)行人機(jī)交互和狀態(tài)顯示；網(wǎng)口連接無線SA電臺可以與上位機(jī)進(jìn)行無線以太網(wǎng)聯(lián)機(jī)，實現(xiàn)對AGV的調(diào)度。

MCU50是基于CAN總線通信方式的分布式運(yùn)動控制器，具有兩路增量式編碼器信號的反饋輸入，通過對伺服驅(qū)動器的調(diào)節(jié)，以達(dá)到對AGV車體運(yùn)動的精確控制。每個MCU50能夠完成兩個軸的伺服控制，即一個MCU50可以控制一個驅(qū)動輪單元(一個舵輪電機(jī)和一個驅(qū)動輪電機(jī))。

雙舉升AGV 動力輪采用位置環(huán)的閉環(huán)伺服系統(tǒng)，使得AGV 在重負(fù)載的情況下能與流水線上的汽車車體保持高同步精度[2-3]。雙舉升AGV伺服驅(qū)動器主要包括：輪電機(jī)伺服、舵電機(jī)伺服、舉升電機(jī)伺服、后舉升變軸距電機(jī)伺服。伺服驅(qū)動器是直接驅(qū)動AGV的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，由運(yùn)動控制單元MCU50輸出控制信號作為伺服放大器的給定，從而使電機(jī)按照理想方式工作，每個輪電機(jī)裝有測速機(jī)和編碼器，反饋速度電壓值和編碼器脈沖，分別完成速度環(huán)和位置環(huán)的反饋控制。舵電機(jī)只裝有編碼器，完成位置環(huán)的反饋控制。

2　信號失效的3種故障分析與解決

2.1信號源故障

故障描述：AGV的VCU WCB(無線網(wǎng)橋)通信中斷，與AP電臺和控制臺均鏈接不上，小車不受主控臺控制，小車無法實現(xiàn)自動運(yùn)行(見圖2)。

故障分析：經(jīng)過檢測，9號AGV的IP、網(wǎng)關(guān)、子網(wǎng)掩碼以及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)置均正常，故排除小車故障。檢測控制臺的程序，發(fā)現(xiàn)程序里尚未分配新增AGV的IP，導(dǎo)致與小車的VCU通信不上。

問題處理：(1)在程序里增加9號AGV的IP地址，重新鏈接，設(shè)備通信正常。(2)在AGV開機(jī)后進(jìn)入運(yùn)行頁面后，點擊人機(jī)界面下方鍵盤上的“Sys”按鈕，點擊下一項至“系統(tǒng)管理”進(jìn)入此頁面后更改IP地址。此處的IP地址不能單獨設(shè)置，此IP必須是電腦控制臺的IP地址，保證所有小車在此處的IP都是一樣的。此處設(shè)置錯誤同樣會導(dǎo)致此類問題，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信中斷。

2.2信號傳送途徑故障

2.2.1機(jī)械原因?qū)е滦盘枱o法傳送

故障描述： 5號AGV在線體運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，AGV后驅(qū)動輪將輪電機(jī)到伺服之間的線路壓斷，導(dǎo)致航空插頭損壞，小車無法運(yùn)轉(zhuǎn)。后重新更換線束和航空插頭后，舉升系統(tǒng)異常，而且前驅(qū)動輪與后驅(qū)動輪的驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速不同。

故障分析：

(1)AGV在轉(zhuǎn)彎路段和校舵時需要舵電機(jī)來回轉(zhuǎn)動，舵電機(jī)在轉(zhuǎn)動過程中與線束卡扣發(fā)生干涉，長時間運(yùn)轉(zhuǎn)后造成線束卡扣斷裂線束掉落在地面上，在行走過程中被車輪碾壓，線束(信號線和電源線)和航空插頭損壞(參見圖3)，小車無法正常行駛。

(2)更換線束時，舉升系統(tǒng)ECU到舉升伺服的信號線虛接，導(dǎo)致信號無法從ECU正常發(fā)送至舉升電機(jī)伺服，舉升異常。信號線虛接原因有：①AGV生產(chǎn)制造時線路焊接不良；②非規(guī)定區(qū)域行駛因顛簸導(dǎo)致線路接觸不良。

(3)電纜線斷裂時導(dǎo)致編碼器短路，編碼器損壞(見圖4)，編碼器無法將轉(zhuǎn)速信號反饋到至電機(jī)，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速異常，與前舵輪不一致，小車無法正常行走。

問題處理 :(1)將線束卡扣更換成不銹鋼材質(zhì)；改進(jìn)線束繞行路線，避免舵電機(jī)與線束發(fā)生干涉；將問題橫展排查，其余AGV小車作同樣的更改。

(2)重新焊接虛接的線路，保證信號能夠正常傳送。

(3)更換新的編碼器，使信號能夠正常反饋至MCU-50。

(4)對AGV行駛區(qū)域進(jìn)行嚴(yán)格要求，嚴(yán)禁AGV在非規(guī)定區(qū)域行駛。

2.2.2車體漏電干擾傳輸信號

故障描述：2號AGV在運(yùn)行到29號站點時停車，軸距變化異常，報錯為：位控軸失速(見圖5)。重啟后小車正常運(yùn)行，在運(yùn)行3～4圈后，同樣故障出現(xiàn)，如此反復(fù)。

故障分析：

(1)出現(xiàn)故障站點為軸距復(fù)位的站點，首先排查軸距伺服是否發(fā)生故障，更換后故障仍存在，排除此原因。

(2)軸距報錯的位置變化無常(參見圖6—8)，CAN碼盤狀態(tài)錯誤。排查軸距電機(jī)編碼器和MCU50-5，對調(diào)MCU后，小車軸距變化速度恢復(fù)正常，但信號燈閃爍異常。結(jié)論：MCU50出現(xiàn)問題，需要更換，信號線有故障。

(3)排查軸距變換相關(guān)的電源線和線是否有斷路。經(jīng)過逐一排查：所有線路通信均良好，無斷路現(xiàn)象，信號線路正常。

(4)排查信號是否受到干擾，車體是否漏電。電源負(fù)極與車體電壓顯示電源電壓50 V。結(jié)論：車體正極漏電，出現(xiàn)電壓差，產(chǎn)生磁場干擾信號。查找車體漏電具體位置，發(fā)現(xiàn)后舵輪電源線磨損(參見圖9)。

(5)分析車體漏電原因：①電源線缺少保護(hù)措施；②在非規(guī)定區(qū)域行駛AGV，AGV車體顛簸和大角度轉(zhuǎn)彎時對電源線造成損壞。

問題處理:

(1)更換MCU50-5，軸距變換速度恢復(fù)正常。

(2)更換磨損電源線，對電源線纏繞蛇皮管進(jìn)行保護(hù)，更換后AGV運(yùn)行正常。

(3)對其他所有的小車進(jìn)行逐一排查，并對線路纏繞蛇皮管進(jìn)行保護(hù)。

2.3信號接收器故障

故障描述：AGV小車在安裝調(diào)試過程中，8輛小車軸距變換機(jī)構(gòu)在不同時間段發(fā)生異常，無法正常調(diào)節(jié)軸距。

原因分析：

(1)測量軸距變換相關(guān)的信號線，信號線均正常，排除信號線故障。

(2)由于是批量性的問題，考慮到不是車體漏電等故障。對軸距伺服進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)軸距伺服損壞。更換軸距伺服后，小車軸距變換正常，無問題。

(3)經(jīng)過一段時間使用后問題重復(fù)發(fā)生，確定軸距伺服有缺陷，無法滿足現(xiàn)場AGV的正常使用。

問題處理：根據(jù)現(xiàn)場AGV軸距變換系統(tǒng)，對軸距伺服進(jìn)行升級處理，問題解決。

3　總結(jié)

如需保證AGV設(shè)備的信號通信可靠運(yùn)行，消除因信號問題導(dǎo)致停機(jī)的現(xiàn)象，除在選擇設(shè)備選型時，首先要選擇有較高抗干擾能力的產(chǎn)品,尤其是抗外部干擾能力，如采用浮空技術(shù)、隔離性能好的控制系統(tǒng)和設(shè)備，還需保證以下幾個方面：

(1)確保信號源及接收器通信正常

①使用前檢查設(shè)備的IP、網(wǎng)關(guān)、子網(wǎng)掩碼以及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)置是否正常，確保設(shè)備能夠正常發(fā)出通信信號。

②伺服信號器要經(jīng)過多次驗證，保證其性能穩(wěn)定可靠，避免因性能不穩(wěn)定導(dǎo)致設(shè)備停線。

(2)對電源線增加保護(hù)措施

①選用隔離性能較好的設(shè)備，選用優(yōu)良的電源線、動力線和信號線，對于易磨損的電源線增加纏繞蛇皮管等保護(hù)措施，確保不會因線路磨損導(dǎo)致設(shè)備漏電，產(chǎn)生干擾信號的問題。

②接線要牢固，投入使用前對線路的焊接進(jìn)行全面排查，確保線路無虛接現(xiàn)象。

(3)規(guī)定區(qū)域運(yùn)行

設(shè)備使用過程中要嚴(yán)格按照要求在規(guī)定區(qū)域內(nèi)使用，因為雙舉升裝配型AGV對地面平整度要求精度較高，禁遷出規(guī)定區(qū)域使用設(shè)備，非規(guī)定區(qū)域行駛可能因顛簸導(dǎo)致車體漏電或信號線接觸不良造成信號無法正常通信。

【1】徐文斌.基于工控機(jī)的AGV裝配機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2013(7)：131-133.

【2】陳無畏，李碧春，孫海濤，等.基于視覺導(dǎo)航的AGV模糊-最優(yōu)控制研究[J].中國機(jī)械工程，2006(24):2546-2550.

【3】儲江偉，王榮本.基于機(jī)器視覺引導(dǎo)的兩輪差速轉(zhuǎn)向AGV控制問題的研究[J].機(jī)械與電子，2010(10) ：51-55.

Signal Failure Analysis for Double Lifting Assembly Type AGV

LI Yongpan, LIU Jing, ZHANG Wentao, LI Hongtao

(Technical Center of Great Wall Motor Co., Ltd., Baoding Hebei 071000,China)

The main questions about double lifting assembly type AGV signal failure occurred in work field were analyzed. Several main reasons were gotten. The solution and prevention countermeasures were summarized, in order to ensure the moving rate of the equipment.

AGV；Signal failure；Fault diagnosis

2015-06-05

李永盼(1987—)，男，本科，主要從事汽車總裝車間生產(chǎn)設(shè)備選型安裝調(diào)試工作。E-mail：liyongpan369@163.com。