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激光導引AGV系統

1 前言

AGV的發展已經歷40多年的歷史。80年代中期之前，大部分AGV以固定的有線導引為主，這使得許多用戶在需要重組他們的生產結構和布局時，不得不廢棄 原來的路徑系統，并重新布設新的路徑系統。此外，有線導引在路徑規劃和交通管理中的靈活性和適應性也遠不能滿足實際生產環境的要求。隨著現代工業的飛速發 展，高新技術的不斷出現給AGV行業注入新的活力。AGV作為柔性運輸的理想工具和無人化生產的典型代表，愈來愈受到重視和推廣應用，研究不斷深入，領域 不斷擴展，激光導引技術正是這種發展的產物。

激光導引技術是瑞典NDC公司于90年代初研制成功的一項技術。由于其先進的指標和性能，突出的靈活性和適應性，完備的功能保障和技術支持，已被世界許多 AGV生產廠家所接受。到目前為止，已有上百個AGV系統的近千輛激光導引小車投入商業運行。應用領域涉及汽車、電子、造紙、醫藥、煙草、冶金等多種行 業。思想新穎，技術先進，方法科學，性能優良，功能完善，是奠定其在AGV領域領先地位的基本條件。

2 工作原理

AGV在其運行區域內，規定有通信區和非通信區。在通信區域內，AGV通過其車載通信裝置與系統控制計算機通信，報告其位置及狀態，并接受工作指令。在非通信區域內，AGV按照小車控制器中的預定程序獨立行駛，不與系統控制計算機發生聯系。

其工作過程為：當接收到貨物搬運指令后，小車控制器就根據所存儲的運行地圖和AGV當前位置及行駛方向進行計算、分析，選擇最佳的行駛路線，通過驅動放大 器自動控制AGV的行駛和轉向，到達裝載貨物目標點準確停位后，移載機構動作，完成裝貨過程。然后AGV起動，駛向目標卸貨點，準確停位后，移載機構動 作，完成卸貨過程，并向控制計算機報告其位置和狀態。隨之AGV起動，駛向待命區域。接到新的指令后再作下一次搬運。

AGV行駛過程中，車上的激光掃描頭不斷地掃描周圍環境，當掃描到行駛路徑周圍預先垂直設定好的反射板時，即"看見"了"路標"。只要掃描到三個或三個以 上的反射板，即可根據它們的坐標值，以及各塊反光板相對于車體縱向軸的方位角，由定位計算機算出AGV 當前在全局坐標系中的X、Y坐標，和當前行駛方向與該坐標系X軸的夾角，實現準確定位和定向。

3 系統功能

3.1 調度管理

3.1.1任務管理：對上位調度計算機下達的任務根據時間先后和任務優先級進行調度。

3.1.2 車輛管理：根據當時AGV的位置和狀態，選擇距目標點最近（含各路段加權值計算結果）的空閑小車執行任務。

3.1.3 交通管理：對管轄內的所有AGV能實進控制和管理。AGV嚴格遵循規劃路徑行駛，彼此獨立行駛和作業，能相互讓車。

3.2 通信傳輸

3.2.1 通過網絡與上位調度計算機保持聯系，接受任務調度，報告執行結果。

3.2.2 通過無線電與各AGV保持通信聯系，指揮車輛作業。

3.2.3 通過無線電通信，直接修改或更新每輛AGV的控制程序。

3.2.4 具有遠程網絡通信傳輸功能。

3.3 控制管理

3.3.1 檢查車輛執行命令的過程。

3.3.2 查詢車輛狀態。

3.3.3查詢車輛交通管理信息，各點、段的占用信息。

3.3.4 查詢數據采集系統信號。

3.3.5 查詢全局參數的數據。

3.3.6解除車輛阻塞，查詢各點的占用信息。

3.3.7 查詢路徑的邏輯連接（通過各點間權值檢測），顯示、清空、重裝參數表。

3.3.8 檢測無線電通信狀況。

3.3.9 查詢與上位調度計算機的網絡連接情況。

3.3.10 查詢車輛中途停止信息。

3.4 圖形監控

3.4.1 顯示系統范圍路徑圖，包括各個點和路段。

3.4.2顯示系統范圍內每輛AGV的位置和狀態。常用狀態有：正常狀態、等待充電、手動狀態、急停狀態、路徑阻塞、小車丟失、小車停止、障礙物阻塞等。顯示各作業點、充電點的占用信息。

3.4.3 可建立對圖形監控有不同操作權限的用戶或用戶組。

3.4.4 可產生事件日志等報表。

3.4.5 可根據定義縮放監控圖形，可根據需要關閉層。

3.4.6 可通過定義車輛狀態顯示其信息。

3.4.7 查看和設置輸入和輸出的狀態。

3.4.8 查看命令緩沖區中的命令列表，了解AGV具體的裝卸貨地點。命令列表會根據收到的狀態信息不斷更新，可刪除某一項命令或改變局部參數。

3.4.9 查看車輛的PLC狀態，跟蹤指定車輛，取消不在系統的車輛，釋放車輛之間的阻塞。

3.4.10 系統具有事件管理功能。可報告意外事件，包括AGV等待充電時間過長；車輛阻塞時間過長；失去導航時間過長；任務被取消；裝卸貨站臺號無效或錯誤等。可利用事件過濾器，只顯示所需查詢的事件類型或時間段內發生的事件。

3.4.11 可在圖形監控中直接下達任務（應急用）。

3.5 模式選擇

3.5.1 可根據生產實際需要設置多種管理模式。如集中出庫、集中返庫、正常工作和休息等。不同的模式具有不同的優先調度功能。

3.5.2 可根據生產條件和AGV特性，選擇設置不同的優先級。如充電優先、時間順序優先、距離優先、品種優先等。

3.6 變更路徑及設定 能夠根據用戶要求快速變更運行路徑及設定，包括路徑和點坐標移動、修改、增刪、定義內容的修改等。

3.7 充電控制

3.7.1 AGV具有智能化控制充電功能。當小車電池容量消耗到一定值時會自動發出請求信息。系統將即時安排到充電站進行充電。并在未完成工作任務之前，遵循任務優先原則。如沒有空閑充電站，會排隊等待，車輛不會接受新的任務。

3.7.2 系統通過信號及時更新充電的信息，能控制AGV停在指定充電臺位，吸合隔離開前，觸發充電。充電完成后，指揮小車斷開隔離開關，投入工作。整個過程完全自動化。

4 突出特點

4.1 先進性

使用激光掃描器定位，精度很高，一般≤±5mm;

在布局描述方面，計算機支持程度更高；

可與小車連續通信（無線電或紅外）；

有無線反饋控制性能；

對干擾（頻率影響、斷線或失線等）不敏感；

小車控制器采用積木化結構，全部參數軟件定義，具有強大的PLC支持。

4.2 適應性

在現有工廠設備基礎上作新的安裝可以和生產同步進行；

設備的重組或擴充對停產和生產的影響小；

不依賴地板表面（金屬板、導軌、木地板等）；

具有更復雜的運行路線；

除反射板之外，不用其它輔助定位裝置；

可以快速方便地改變運行路線。

4.3 經濟性

無需掘地埋線；

無需投資建造高頻功率放大器；

反射板成本低，尺寸小，數量有限，安裝簡便。

5 小結

5.1 激光導引AGV系統充分發揮了激光技術的優勢，使AGV行走過程從傳統的分段（通常數米為一段）盲走后進行位置校正上升到連續（50ms/次）計算，即時校正坐標位置。因此，定位精度高，指標先進。

5.2 系統功能強大，實時對AGV進行動態管理與監控，前臺響應快捷無誤，后臺數據詳盡準確。顯示了系統在管理思想、控制手段、現場經驗等方面的周密考慮。

5.3 在導引區域內，路徑修改、增刪、重新規劃、定義均可以快速地在計算機上完成，使用戶在調整生產設備，重組生產結構，技術改造和更新等方面無后顧之憂。

5.4 激光導引AGV的路徑規劃靈活性非傳統AGV所能及，對于狹窄通道、巷道、縱橫交錯的行駛路徑更突出其優勢。

5.5 激光導引AGV系統的數據管理是生產物流自動化基礎信息網的重要組成部分，為今后發展信息自動化管理系統創造了有利條件。