杜絕激光導引AGV與卷簾門碰撞的技術(shù)研究

朱明祥

（紅塔集團大理卷煙廠卷包車間，云南 大理650011）

自動導引運輸車（AGV，Automated Guided Vehicle）是指裝備有光學或電磁感應等自動導引裝置，能夠沿預設(shè)路徑行駛，具有安全保護和各種移載功能的運輸車，按照導引方式的不同，主要分為電磁感應式AGV、激光導引式AGV、磁鐵陀螺導引式AGV。大理卷煙廠使用的是從芬蘭Rocla公司引進的型號為ATX12的激光導引式AGV，該AGV主要完成將煙用輔料從輔料高架庫出庫站臺搬運至卷煙包裝機臺的對應工位以及將空托盤回收至輔料高架庫進行成垛擺放的工作。AGV系統(tǒng)主要由機臺呼叫終端、呼叫終端服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WCS調(diào)度服務(wù)器、AGV服務(wù)器和AGV組成，其中的AGV服務(wù)器主要用于AGV小車的調(diào)度、管理、維護、監(jiān)控。主要構(gòu)成為AGV調(diào)度系統(tǒng)NT8000和監(jiān)控系統(tǒng)CWay等。CWay主要用于AGV實時監(jiān)控、任務(wù)管理、異常處理等，NT8000則是用于通信和調(diào)度服務(wù)。

自小車運行以來，AGV在運行中多次與卷簾門發(fā)生碰撞，導致小車不能運行。碰撞對小車造成的損壞主要涉及激光掃描頭、支撐激光掃描頭的桅桿和車體外殼。通過校正桅桿和外殼以后小車可正常運行。但無法使用常規(guī)維護維修損壞的激光掃描頭使小車運行，只能進行更換，而掃描頭的價格約30萬元，較為昂貴，同時由于碰撞后的AGV小車不能投入使用，對機組的供料效率產(chǎn)生較大影響。

1 問題分析

AGV障礙檢測原理如圖1所示。

圖1 障礙檢測原理圖

小車的障礙物檢測主要有SIKC3000激光掃描頭障礙物檢測、安全觸邊、貨叉區(qū)域障礙檢測。當小車前進時前方有障礙物的時候小車先是減速行駛，直到小車再次接近障礙物時，才會觸發(fā)安全回路使得小車停止。安全觸邊的作用是在SIKC3000檢測范圍外，有障礙物與小車發(fā)生碰撞時觸發(fā)安全回路使得小車停止。貨叉區(qū)域障礙檢測用于小車后退進行取放托盤時發(fā)生碰撞觸發(fā)限位開關(guān)而使得小車緊急停止。SIKC3000是AGV檢測障礙的主要工具，它如同一個向不同方向發(fā)射激光束的雷達（其最大角度是180°），探測掃描前方的障礙物。通過測量激光從發(fā)射到反射回來的通過時間來計算到障礙物的距離。雷達的原理使激光緩沖器能識別障礙物的形狀、色彩和外表。被傳播的激光光束的直徑約15 mm。緩沖區(qū)域的形狀和長度可以通過編程并存進激光掃描器。障礙物一旦進入緩沖區(qū)域，激光掃描器立即觸發(fā)緩沖器制動；而當障礙物移出無形的緩沖區(qū)域后，緩沖器的制動就會自動解除。

小車的車體結(jié)構(gòu)如圖2所示，當AGV小車行駛至卷簾門附近時，除sick3000和安全觸邊兩個障礙物的檢測外，車體的部分沒有任何的障礙檢測裝置。若卷簾門升起高度處于sick3000檢測盲區(qū)時就會發(fā)生小車與卷簾門碰撞事故。sick3000激光障礙物檢測存在盲區(qū)這是導致小車與卷簾門撞車的主要原因。

圖2 小車的車體結(jié)構(gòu)

2 問題解決

2.1 SSIO設(shè)置輸入輸出點的選擇

通過查閱“AGV使用手冊中的IO設(shè)置清單”，輸入點U1_IN14和輸出點U1_OUT17是空閑的IO點，項目中可以通過這兩個輸入輸出點來設(shè)計實施，U1_IN15輸入點是AGV系統(tǒng)預留的門聯(lián)鎖檢測輸入點，該輸入信號從外部檢測門聯(lián)鎖狀態(tài)，并將該狀態(tài)輸入至PLC中進行處理，處理結(jié)果回饋至上位控制計算機中以提供給小車使用，在項目中通過電氣線路連接后加以使用。

2.2 繪制電氣連接示意圖

AGV小車行駛空間內(nèi)有3道卷簾門需進行識別，因此需要加裝3個光電檢測對其進行檢測識別，3個光電檢測使用的是德國SICK公司的VL18-4P3612反射光電檢測傳感器，當光電檢測傳感器被卷簾門遮擋時將觸發(fā)該傳感器產(chǎn)生1個卷簾門未升起至安全高度的信號，傳感器反應時間小于2 ms，最大工作頻率250次/s，PNP型輸出，工作電壓為10～30 V，最大輸出電流100 mA。檢測信號回饋給AGV系統(tǒng)已達到識別卷簾門的作用。其電氣連接示意圖如圖3所示。

圖3 電氣連接示意圖

2.3 根據(jù)示意圖進行現(xiàn)場連線改造

在具體的實施中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場三道卷簾門有三個檢測信號，而AGV系統(tǒng)的備用輸入點只有一個（U1_IN14）。因此，加裝一個光電耦合器作為三個信號的整合，光電耦合器選用OMRON公司的型號為G3TA-IDZR02S的光電耦合器，光電耦合器在電氣系統(tǒng)中不僅有信號整合的作用，同時由于該型號耦合器具有輸入輸出間相互隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，保證了信號的可靠性及電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性，耦合器的輸出接U1_IN14。

2.4 CWay軟件設(shè)置

電氣線路連接好后，在CWay8控制軟件上對IN14的信號進行設(shè)置，使系統(tǒng)能夠識別輸入信號。具體步驟如下：①在CWay8主界面右鍵選擇Layout properties選項，在打開的界面中選擇SSIO Objects選項。②在SSIO中右鍵選擇NEW新建，打開信號設(shè)置對話框。在這里對信號的種類、路線、單元、ID、節(jié)點、顯示的ID、信號狀態(tài)的顏色等進行設(shè)置。③在上面的對話框中對信號進行各個屬性的設(shè)置，設(shè)置完成后的信號。

這樣的話三個檢測信號就會被AGV系統(tǒng)識別。

2.5 改造后的效果檢查

通過以上步驟對系統(tǒng)進行改造后對連鎖裝置進行了測試。在系統(tǒng)正常運行的情況下觸發(fā)連鎖信號，以查看裝置對系統(tǒng)的影響及效果。當卷簾門在關(guān)閉或者正在關(guān)閉的時候，連鎖信號被觸發(fā)使小車停止。同時CWAY監(jiān)視軟件實時顯示觸發(fā)光電檢測的卷簾門位置以及以SSIO Objece編輯中的顏色進行顯示，小車的狀態(tài)也會同步被系統(tǒng)設(shè)置為Blocked（被阻止）的狀態(tài)，AGV小車安全停止，杜絕了與卷簾門發(fā)生碰撞事故。

3 結(jié)語

隨著自動化倉儲系統(tǒng)的廣泛應用，AGV小車在當下已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)、自動化倉儲、原料運輸?shù)闹匾ぞ咧?，本文通過改造現(xiàn)場電氣線路及運用小車監(jiān)視軟件CWAY所特有的SSIO設(shè)置功能對AGV小車行駛區(qū)域內(nèi)的卷簾門相對于小車通過安全與否的狀態(tài)進行識別并實時顯示在監(jiān)視軟件當中，杜絕了碰撞事故的發(fā)生，保障了小車自身設(shè)備安全，從系統(tǒng)改造層面提高了小車行駛的安全性能，也便于日常對卷簾門的監(jiān)控管理，Rocla公司該型號的AGV小車在行業(yè)內(nèi)使用較為廣泛，該技術(shù)具有一定的推廣價值。