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制造业自动化技术系列讲座之七:AGV技术

2008-04-10 23:47 控制·综述, 自动控制 ⁄ 共 2997字 ⁄ 字号 暂无评论

AGV,又叫自动导引车,从早期的有轨导引车发展热来,最早出现与20世纪70年代。目前,在企业的物流系统和离散制造的装配系统中已经起着非常重要的作用。而且在今后,将成为工厂物流处理的主要设备。

AGV的定义

AGV的定义是:按照规定将物料从一个地点运输到另一个地点的无人驾驶的有计算机控制的运输工具。由于AGV可以通过电脑编程,可以方便地按不同的路线行走,将比通常的物流系统更加灵活,而且AGV的将大大节约在物料处理方面的人手,减少人工的误差,降低人力成本。AGC可以与现有的生产和仓库设备灵活配合,而且可以在一些恶劣和特种环境下工作,也可以处理危险品货物或贵重物品。AGV小车最重要的特性是灵活性和兼容性,这些特点使它非常符合制造业发展的趋势。

AGV的种类

由于物料的多种多样,没有哪一种AGV的设计可以满足所有的要求。根据目前常见的情况,AGV小车可以六种类型:

1)牵引车。是用途最广的一种AGV,主要用于量大和较重的货物,而且是从仓库到沿途多个地点且路径较长的情形。通常采用拖车形式。目前,有的牵引AGV可以拖动近25吨的货物。

2)单载车。与牵引车相反,单载车没有拖车,自身可以载重,通常只是将货物从一点送到另一点,路径较短。每次运载一个货架,载重较小,适于空间较小且运动受限的情形,特别是仓库与送货点之间。

3)货架车。货架车与其它的AGV都不同,因为它可以手动操作,适用于送货点到物料处理地点。由于可以手动操作,在处理物料时比较灵活。

4)叉车。叉车型的AGV,可以将货物升到高处或从高架上将货物取下,并沿导引路径行驶。

5)轻载车。是单载车的小型车。通常用于货物重量在100公斤以下的货物,适用于电子厂内将电子元器件从库区运送到生产线上。

6)装配线车。用于装配线上工件的沿途运送。最常见的是汽车装配线,用于将引擎、变速箱、车门、和其它相关的配件和总成送到装配线上合适的地点。

AGV的导引原理

AGV的导引方式是一门不断发展的技术。目前,大部分是采用光学加电脑导引技术。下一步的方式将是自行导引,这也是AGV的最高级的导引方式。AGV的转向方式有两种,一种是采用差速转向控制,目前军用坦克就是采用这种方式。它是将一边的轮子的速度比另一边的速度快,这样产生了转向效果;车前方两测装有传感器,探测转向信号,车辆上的幅度探测器对根据两边的信号大小来决定转向幅度。

另一种转向方式是方向盘转向方式,这种方式的车通常只有一个前轮,沿着铺设的导向条的路径前进。当探测到相位差时,车辆就产生转向动作来补偿这个差值。这种车通常用在装配线车、牵引车、单载车、货架车以及叉车和轻载车。而差速转向装置只能用在装配线车、单载车、叉车和轻载车上,不同用于牵引车和可以手动的车辆,如货架车。

AGV系统管理

在一个制造企业中,如果决定采用AGV作为自动物料存取的一种手段,就需要对该系统进行管理。通常,该管理系统包括三个方面的关键内容:交通控制;车辆调度;和系统监测。下面对这三种管理予以说明。

交通控制

交通控制有三种方式:一种是分区控制,一种上前向传感控制,一种是混合控制。分区控制是最广泛使用的一种AGV交通控制方式,它将厂区内的导引路径分为不同的区域,在每个区域,同一时间只能有一辆AGV车。这种控制系统可以用于直线路径、曲线路径和复合路径。前向传感控制只能用于直线路径,每辆AGV车在前部装有一个传感器,探测与前车的距离,如果太近就减速,超过一定距离就开始行驶。这种方式可以使AGV车队的车与车之间的距离很短,将比分区控制的车辆密度大很多。有时,会将前面两种交通控制方式同时使用,这就是第三种交通控制方式----复合控制。比如,在直线路径,采用前向传感控制,而在转弯或交叉处,采用分区控制。

车辆调度

由于AGV小车是无人驾驶的,因此必须有一个车辆调度系统。一共有五种方式:

1、车载调度

2、车外调度

3、远程终点

4、中央终点

5、复合调度

其中,最广泛应用的是车载调度。这种方式中,每辆车有一个控制面板,操作员可以用这个控制面板编程,确定每辆车停在路径的什么位置,由于在每个停止位车辆的动作可能不一样,控制面板也可以对车辆停下来之后的动作进行编程。因此,车载编程是比较灵活的调度方式。

当从小车上向停止位置上卸货是自动进行的时候,用离车调度就比较有效。离车调度系统有简单也有复杂的。最简单的系统,只是一个的按钮,按下按钮代表到另外一个位置,操作员只要在要停的按钮上按一下就可以了。复杂的系统可能有一个面板,操作员可以定义小车到了下一个点后,然后还可以去哪里。

以上两种方式都是外围控制。现在的趋势有向中央控制的方向发展。设立一个终点站,所有的AGV从这里控制,操作员有一个全部的AGV车辆的位置图,并且可以指挥所有的车辆到预定地点。这时,因为是由操作员控制车辆的调度,因此称为手动中央控制。

如果中央控制系统由计算机来进行,就叫做中央计算机控制,这是AGV系统的最高级的车辆调度方式。在这种方式中,AGV车按照计算机的程序沿导引路径行驶并做适当的停止,同时在停止时按照事先的编程完成预定的动作。一旦程序给定,就不需要人员的介入,操作员无需坐在显示器前观察车辆。这种方式今后将会越来越普及。

上述几种方式也可以复合使用。

AGV系统监控

用AGV车辆作为主要物流系统的缺点之一是,如果一辆小车故障,可能整个系统就会有问题。因此,必须对AGV车辆进行严密监控。理想的监控系统应当向监控人员提供下列信息:系统内每辆车的实时位置,故障车辆或不动作的车辆位置,车辆的运动状况,车辆在每个站点的时间和站间路径,所有车辆的状况(如是否载货),系统内所有车辆的目的地,系统内所有车辆上的电池状况:充好了,正在充电还是待充,等等。

常用计算机来对AGV进行监控。车辆的有关状态信息通常以图形和文字方式显示在电脑显示器上,还带有故障报警装置,故障车辆通常以闪烁的方式表示,并能提示故障内容。还可以打印车辆的工作报表和记录。

AGV的安全考虑

在AGV系统安装之前就必须考虑安全问题。目标是两个,一是防止车辆之间或者车辆与人员的碰撞,第二是当防撞系统故障时,主安全设备要立即使该车停止,等待人工干预再恢复。安全系统必须在系统安装的初期就要就位。

安全设备可以分为固定设备和移动设备。固定设备通常组成所谓系统级的部件。包括阻塞系统,和设备的布局。移动设备包括车辆,必须遵循一系列的规则,如载重量,重心,车速等等。在使用AGV系统之前,用户必须对安全系统的使用进行培训。

交通控制与防撞系统种类很多,最简单的是车辆前加装防撞缓冲条,并使车速保持在某个特定值以下,一旦碰上,车辆就停止,直到阻力消失。另一种是区域阻塞,在导轨上分开不同的区域,车辆只有在下一个区域上没有车的时候,才能进入该区域。车辆传感器是通过导轨下的地感线圈来探测的。现在这种方式通常用可编程控制器来实现有关的逻辑控制。更先进的是计算机区域阻塞,与区域阻塞原理类似,但更复杂。计算机对所有车辆的位置进行监控,并对车辆之间的间隙进行监控。

车间的布局要考虑车辆通道的宽度,与人行通道的距离,到车间的设备的间距,等等。对车辆的检测要包括速度探测,载重探测,另外,还要防止受伤。有关的光学传感和超声波传感器可以用来对车辆间距进行探测。

随着人们对生产效率的要求提高,对AGV的需求也越来越大,AGV的技术也会越来越广泛地得到应用。

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