AGVS在玻纖行業(yè)的應(yīng)用

文/李 偉 謝昊天 李昌臣 祝 薇 周 宇

一、引言

1. AGVS概述

AGVS是自動導(dǎo)引車系統(tǒng)的簡稱，具有工作效率高、結(jié)構(gòu)簡單、可控性強(qiáng)、安全性好等優(yōu)點。AGV是指裝備有電磁或光學(xué)等自動導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及多種移載功能的運(yùn)輸車。與物料輸送中常用的其他設(shè)備相比，AGV的活動區(qū)域無需鋪設(shè)軌道、支座架等固定裝置。因此，在自動化物流系統(tǒng)中，AGVS最能充分地體現(xiàn)其自動性和柔性，實現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)和靈活的無人化生產(chǎn)。

2. AGVS的總體結(jié)構(gòu)和地面控制部分結(jié)構(gòu)

AGV小車通過無線網(wǎng)絡(luò)連接監(jiān)控機(jī)、管理機(jī)，AGVS總體結(jié)構(gòu)，圖如圖1所示：

AGVS地面控制部分主要由物流系統(tǒng)管理機(jī)、AGV系統(tǒng)管理監(jiān)控主機(jī)組成，其中AGV管理和監(jiān)控計算機(jī)是AGV系統(tǒng)運(yùn)行的核心，主要功能有：執(zhí)行任務(wù)命令；為不同的運(yùn)輸任務(wù)分配最優(yōu)的AGV小車；為每個運(yùn)輸任務(wù)安排運(yùn)輸路線；控制AGV系統(tǒng)中的多臺AGV小車的交通；處理現(xiàn)場的一些輸入、輸出信號。如圖2所示。

AGVS在某玻纖物流項目中的應(yīng)用

圖1： AGVS總體結(jié)構(gòu)圖

圖2： AGVS地面控制部分

圖3：柔性曲線產(chǎn)生的包絡(luò)線 常規(guī)模式產(chǎn)生的包絡(luò)線

圖4：未使用Drawing Line的包絡(luò)線 使用Drawing Line的包絡(luò)線

二、某玻纖物流項目生產(chǎn)工藝流程與AGVS具體實現(xiàn)

1.滿紗車搬運(yùn)

生產(chǎn)過程中，物流系統(tǒng)下達(dá)任務(wù)請求給AGV管理系統(tǒng)，AGV管理系統(tǒng)自動調(diào)度指定AGV小車空車從待命站運(yùn)行至對應(yīng)的鏈條輸送機(jī)位置，鏈條輸送機(jī)下降到低位，并脫離紗車。交互信號確認(rèn)后，AGV取上絡(luò)紗裝滿紗車，將紗車自動搬運(yùn)至指定的地面暫存位置上。

2.空紗車返回

機(jī)器人取走紗團(tuán)之后，下發(fā)取走空紗車指令，物流系統(tǒng)自動發(fā)送任務(wù)請求給AGV管理系統(tǒng)， AGV管理系統(tǒng)接收到指令后自動調(diào)度AGV小車空車運(yùn)行至紗車位，取上空紗車，將空紗車自動搬運(yùn)至物流系統(tǒng)指定的鏈條輸送機(jī)上。

三、系統(tǒng)設(shè)計的重點問題和項目應(yīng)用中的技術(shù)創(chuàng)新

1.系統(tǒng)優(yōu)化

（1） 柔性曲線及其優(yōu)化工具以及Drawing Line Tool工具的使用

由于項目現(xiàn)場物理空間特別狹小，支路通道狹窄，采用常規(guī)模式畫線段不能滿足要求。采用柔性曲線，能夠保證在畫一條線段時自動分析線段起點和終點的坐標(biāo)差距，并且結(jié)合小車轉(zhuǎn)向的最大角速度和最大速度把線段分成若干小段，然后通過優(yōu)化工具進(jìn)行優(yōu)化，使AGV小車占用空間最小。圖3為柔性曲線模式和常規(guī)模式產(chǎn)生的包絡(luò)線，它們的起點和終點坐標(biāo)均相同，如紅框所示，柔性曲線模式占用的空間明顯較小。

由于支路通道狹窄，并且某些站臺存在的物理干涉較多，單純地采用柔性曲線難以滿足現(xiàn)有的條件，結(jié)合Drawing Line Tool工具，使線段的包絡(luò)線占用的空間更小，Drawing Line Tool工具相當(dāng)于在無法移動的固定“障礙物”周圍加了一層保護(hù)，結(jié)合優(yōu)化工具進(jìn)行優(yōu)化，使占用空間更小，保證AGV小車可以順利通過。圖4為未使用Drawing Line Tool工具和使用Drawing Line Tool工具產(chǎn)生的包絡(luò)線，它們的起點和終點坐標(biāo)均相同。如圖所示，使用Drawing Line Tool工具占用的空間明顯較小。

（2）復(fù)合動作和復(fù)合任務(wù)的實現(xiàn)

貨叉的升降和小車的行走可以單獨控制，考慮到系統(tǒng)的效率和觀賞性等因素，本項目中AGV小車在行走的過程當(dāng)中調(diào)整貨叉高度，邊走邊升貨叉，邊走邊降貨叉，經(jīng)過實際的使用，效果比較明顯。

在任務(wù)分配和調(diào)度方面，根據(jù)AGV小車的實際位置、是否有在執(zhí)行任務(wù)、執(zhí)行任務(wù)的距離和時間等因素，自動將任務(wù)分配給AGV小車。AGV完成前一作業(yè)任務(wù)之后，AGV系統(tǒng)會根據(jù)物流系統(tǒng)任務(wù)指令，自動調(diào)度AGV小車執(zhí)行取空紗車任務(wù)，將空紗車運(yùn)回，這樣有效地提高了系統(tǒng)的效率。

2.信息交互

AGV小車與其它物流設(shè)備有信息交互，為保證安全生產(chǎn)，AGV小車在取貨、卸貨、取貨完成、卸貨完成時均會向上級系統(tǒng)發(fā)出請求以及完成確認(rèn)信息，待上級系統(tǒng)給出指令后，AGV小車方可執(zhí)行任務(wù)，具體流程如圖5所示。

3.取消任務(wù)機(jī)制

如果上級系統(tǒng)下發(fā)指令有誤或者人為干預(yù)，導(dǎo)致AGV小車接受到錯誤任務(wù)，可以在AGV調(diào)度系統(tǒng)上將該任務(wù)取消。

圖5：AGV小車執(zhí)行任務(wù)流程

圖6：絡(luò)紗區(qū)

4.復(fù)雜的堵塞

圖6為絡(luò)紗區(qū)，AGV運(yùn)行空間特別狹小，取卸貨站臺多，容易造成AGV堵塞，為減少多車在該區(qū)域的等待時間和堵塞時間，本項目在路線設(shè)計上對系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。

5.充電管理功能

由于本項目的生產(chǎn)任務(wù)比較繁瑣，設(shè)置了5個充電站，AGV小車在正常的運(yùn)行過程中，時刻監(jiān)測電池電壓，當(dāng)電池電壓低于程序中預(yù)先所設(shè)定的值25v時，AGV小車將會產(chǎn)生一個“低電量報警”信號，待AGV小車執(zhí)行完當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù)后，自動運(yùn)行到充電站進(jìn)行充電，待充電完成后，AGV小車可以繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。

由于考慮到現(xiàn)場空間有限，為了充分地利用資源，本項目的AGV數(shù)量多于充電站數(shù)量，在一些極端情況下，會有AGV小車產(chǎn)生“低電量報警”信號后，無法及時分配充電站的情況，本項目的解決方案為：設(shè)置了充電等待站，如果AGV小車產(chǎn)生“低電量報警”信號后，無法及時分配充電站，則AGV小車會先去充電等待站等待，待分配充電站后及時去充電。

6.自動門的設(shè)計

考慮到玻纖行業(yè)的特殊性以及絡(luò)紗區(qū)恒溫、恒濕的要求，本項目在絡(luò)紗區(qū)門口設(shè)計有自動門。當(dāng)AGV小車到達(dá)門口時，會通過MOXA向自動門發(fā)出開門申請信號，此時自動門上升，待自動門上升到達(dá)上到位時，向AGV小車發(fā)出通過信號，待AGV小車完全通過自動門后，自動門下降。自動門的設(shè)計充分滿足了絡(luò)紗區(qū)恒溫、恒濕的要求。

四、總結(jié)

本項目通過對AGVS的研究和技術(shù)創(chuàng)新，根據(jù)項目現(xiàn)場的實際環(huán)境，采用合理的路線設(shè)計，更好地優(yōu)化了系統(tǒng)的效率，有效地減少AGV小車的空跑時間和等待時間，提高了工作效率，使系統(tǒng)更穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。