淺談激光導(dǎo)引AGV在卷煙廠的應(yīng)用

劉玉東 黃敬貴

摘 要：AGV系統(tǒng)是一種柔性搬運(yùn)工具，可以用來(lái)替代輸送帶和人工叉車。在卷煙廠中，激光導(dǎo)引AGV在自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)與生產(chǎn)車間之間、工位間起了無(wú)可替代的作用，大大提高了卷煙廠生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：激光導(dǎo)引；AGV；煙廠

AGV（Automated Guided Vehicle）即自動(dòng)導(dǎo)引小車，它是一種自主移動(dòng)機(jī)器人，裝有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，進(jìn)行非接觸式導(dǎo)引，能沿規(guī)劃路徑行駛，自動(dòng)避開障礙物安全駛向指定目標(biāo)，從而完成各種指定的任務(wù)。與傳統(tǒng)的傳送輥道或傳送帶相比，AGV輸送線路具有施工簡(jiǎn)單、路徑靈活，不占用空間、移動(dòng)性較好、柔性等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性制造系統(tǒng)和立體倉(cāng)庫(kù)。

AGV系統(tǒng)是一種柔性搬運(yùn)工具，可以用來(lái)替代輸送帶和人工叉車。在卷煙廠中，AGV小車在自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)與生產(chǎn)車間之間、工位間起了無(wú)可替代的作用。專門定制的AGV能安全可靠的，重復(fù)不斷的執(zhí)行高精度的搬運(yùn)工作。在它們運(yùn)行的線路上，不會(huì)對(duì)人產(chǎn)生傷害，也不會(huì)與其他AGV或設(shè)備發(fā)生碰撞。AGV具有不同的導(dǎo)引方式，不同的導(dǎo)引方式有著不同的位置更新速率，激光導(dǎo)引有著更高的更新速率，目前在卷煙廠中應(yīng)用比較多是激光導(dǎo)引。

1 激光導(dǎo)引的原理

在使用激光導(dǎo)引的區(qū)域里，每一塊反射板的布設(shè)，都是遵循一定的規(guī)則的。這些反射板都是采用相同的強(qiáng)反光材料制成的，與AGV行駛的路徑一起，我們稱之為導(dǎo)航系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)庫(kù)里包含有他們的位置坐標(biāo)（X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)）和角度（反射板的朝向），這些數(shù)據(jù)將保存在AGV的控制器中。

AGV的位置（A=參考點(diǎn)，B=小車角度，C=車體中軸）.

激光導(dǎo)引AGV小車使用一個(gè)激光掃描器來(lái)探測(cè)安裝在周圍的反射板。激光掃描器持續(xù)不斷的測(cè)量AGV與反射板之間的角度，這些數(shù)據(jù)用來(lái)與轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)編碼器反饋的信號(hào)進(jìn)行驗(yàn)證，從而計(jì)算出AGV在整個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)中的相對(duì)位置。

2 激光引導(dǎo)AGV的工作原理

（1）AGV在其運(yùn)行區(qū)域內(nèi)，通過(guò)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)，并接受調(diào)度和工作指令。其工作過(guò)程為：當(dāng)接收到貨物搬運(yùn)指令后，AGV小車控制器根據(jù)所存儲(chǔ)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，自動(dòng)控制AGV的行駛和轉(zhuǎn)向，到達(dá)裝載貨物目標(biāo)點(diǎn)準(zhǔn)確定位后，移載機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成裝貨過(guò)程。然后AGV起動(dòng)，駛向目標(biāo)卸貨點(diǎn)，準(zhǔn)確定位后，移載機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成卸貨過(guò)程，并向控制計(jì)算機(jī)報(bào)告其位置和狀態(tài)。

（2）AGV行駛過(guò)程中，車上的激光掃描頭不斷掃描周圍環(huán)境，當(dāng)掃描到行駛路徑周圍預(yù)先垂直設(shè)定的反射板時(shí)。只要掃描到3個(gè)或3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(duì)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）AGV系統(tǒng)接受并執(zhí)行WMS呼叫的在倉(cāng)庫(kù)出庫(kù)站臺(tái)和機(jī)臺(tái)托盤位之間的輸送指令；AGV系統(tǒng)如果同時(shí)接到多個(gè)輸送指令，系統(tǒng)會(huì)依次存儲(chǔ)多個(gè)指令，并且按照“先進(jìn)先出”的原則執(zhí)行這些指令。AGV的空閑等待位置（充電區(qū)）原則上可以在規(guī)劃區(qū)內(nèi)任何地方，但在正常情況下這個(gè)位置設(shè)在倉(cāng)庫(kù)出庫(kù)站臺(tái)的附近，因?yàn)檫@里是物流量主要來(lái)源。

3 激光導(dǎo)引AGV的運(yùn)行

激光導(dǎo)引AGV系統(tǒng)具備自檢測(cè)、自診斷、自保護(hù)功能，包括電源故障、伺服驅(qū)動(dòng)器故障、充電繼電器故障、電池電壓過(guò)低、路徑導(dǎo)引失敗、無(wú)線通訊中斷等。AGV在線運(yùn)行時(shí)，可在AGV監(jiān)控系統(tǒng)屏幕上實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)，包括在線AGV的數(shù)量、位置、狀態(tài)等；能對(duì)AGV小車運(yùn)行任務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和合理干預(yù)、故障提示等。激光導(dǎo)引AGV在實(shí)際運(yùn)行中，有多種因素會(huì)導(dǎo)致激光導(dǎo)引出錯(cuò)，主要有：強(qiáng)反光的材料，例如鏡子，不銹鋼管，表面光潔的金屬，可以產(chǎn)生類似反射板的反射信號(hào)的物體都會(huì)對(duì)激光導(dǎo)引造成干擾；反射板被物體遮擋等。以上這些情況導(dǎo)致AGV小車不能正常運(yùn)行，這時(shí)就需要用輔助手動(dòng)控制裝置與AGV連接，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向和貨物處理。為使AGV小車正常運(yùn)行，不影響車間正常生產(chǎn)，要做到：探測(cè)到的反射板具有良好的分布；反射板初始坐標(biāo)的精確測(cè)量；AGV車體的優(yōu)秀機(jī)械性能；AGV小車精準(zhǔn)的調(diào)校和反射板材料的優(yōu)異品質(zhì)等。激光導(dǎo)引在通常情況下更改路線時(shí)，無(wú)需調(diào)整反射板。

4 總結(jié)

激光導(dǎo)引AGV自動(dòng)化程度高，具有安全、美觀、靈活等特點(diǎn)，對(duì)改善物流管理，降低產(chǎn)品損傷起到了良好作用，同時(shí)方便進(jìn)行業(yè)務(wù)功能改造和擴(kuò)展，能夠滿足煙草卷包機(jī)組輔料站點(diǎn)、濾棒成型機(jī)絲束托盤站點(diǎn)等“一用一備”模式下運(yùn)行線路最優(yōu)要求，大大提高了生產(chǎn)效率。

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（作者單位：江西中煙贛州卷煙廠）