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        淺談激光導引AGV系統(tǒng)原理與應用

        2014-04-02 01:47:39劉敏偉
        科技創(chuàng)新與應用 2014年11期

        摘 要:自動導引小車(AGV)是一種具有光學或電磁特性的自動導引裝置,具有停車選擇、安全保護等功能,也是現(xiàn)代物流系統(tǒng)中的重要組成部分。AGV的動力源為電池,激光導引是其主要導引方式,可以實現(xiàn)非接觸導引并根據(jù)實際需求更換移載機構,以完成不同的操作任務。文章對激光導引AGV系統(tǒng)的原理與應用進行了分析和研究。

        關鍵詞:激光導引;AGV系統(tǒng);原理與應用

        引言

        自動導引小車(AGV)是一種具有光學或電磁特性的自動導引裝置,具有停車選擇、小車編程、安全保護等功能,也是現(xiàn)代物流系統(tǒng)中的重要組成部分。AGV在工業(yè)應用中的動力源為可充電蓄電池,一般通過電腦控制其運行路線和行為,或者設置電磁軌道規(guī)范其運行路線,AGV根據(jù)電磁軌道提供的信息進行相應動作。和其他移動機器人相比,AGV具有工作效率高、可控性強等優(yōu)勢。和物流運輸中的其他設備相比,AGV不需要在活動范圍內設置支架等固定裝置,并且不受空間、場地的限制。AGV在自動化物流運輸系統(tǒng)中的應用,由于其具備自動化、可控性高等特征,能夠實現(xiàn)靈活、高效的無人生產(chǎn)模式[1]。AGV的動力源為電池,導引方式有電磁導引、直接坐標導引、激光導引和圖像識別導引等,激光導引是其主要導引方式,可以實現(xiàn)非接觸導引并根據(jù)實際需求更換移載機構,以完成不同的操作任務。激光導引AGV系統(tǒng)由地面控制系統(tǒng)、車載控制系統(tǒng)和導航系統(tǒng)三部分組成,不同項目對系統(tǒng)的需求存在差異,也讓系統(tǒng)變得更加復雜。

        1 激光導引AGV系統(tǒng)的工作原理與特點

        1.1 激光導引的原理

        激光導引是AGV系統(tǒng)中比較常見的導引方式,也是AGV發(fā)展過程中十分重要的一項技術[2]。除了衛(wèi)星定位系統(tǒng)外,激光導引也是唯一不用地面處理的導引方式。激光導引AGV系統(tǒng)主要由AGV激光掃描器和AGV反射板兩部分組成[3]。首先在AGV設備中安裝可以接受和發(fā)射激光的掃描器,然后將AGV反射板安裝在導引區(qū)的四周,之后精確測量每塊發(fā)射板的坐標位置,在AGV系統(tǒng)的存儲器中存儲每塊反射板的信息,根據(jù)存儲數(shù)據(jù)進行導引計算。激光導引系統(tǒng)中的指定區(qū)域應該設置一定數(shù)量的反射板,保證在AGV的工作區(qū)域內探測出所有反射信息。

        AGV進入導引區(qū)域后首先應該確定其準確方位,這里就涉及到初始位置計算。初始位置計算時小車必須停止不動,保證激光掃描儀測得的光束大于四條,并且知道各反射板的準確位置。激光導引的連續(xù)位置計算一般是根據(jù)小車的當前運行速度、轉向角和間隔時間等,估算小車下一時刻的位置。激光掃描器按照固定轉速旋轉的角度為360度,脈沖激光器將激光發(fā)射到發(fā)射板上后,經(jīng)發(fā)射板反射后被激光掃描儀探測到,將這些信息傳輸給AGV系統(tǒng)中的計算機系統(tǒng),計算機對信息進行分析處理,準確計算出AGV的位置和運動方向,然后和車載控制系統(tǒng)中預先設置的參數(shù)進行對比校正,達到引導AGV運行的目的。

        激光導引AGV設備的工作區(qū)域分為通信區(qū)和非通信區(qū)兩種。在通信區(qū)內,AGV設備通過其車載通信裝置和計算機控制系統(tǒng)了解其準確位置和狀態(tài),并且根據(jù)工作指令動作。在非通信區(qū)內,AGV設備根據(jù)設備中預先設定的程序運行,不受計算機系統(tǒng)的控制。

        1.2 激光導引AGV系統(tǒng)的特點

        (1)具備先進性。激光掃描器的定位精度比較高,一般誤差不大于±5mm;在設備運行布局方面,計算機系統(tǒng)的可控性更高,并且可以和小車持續(xù)通信;具備無線反饋功能,不受外界干擾,具有強大的內部編程系統(tǒng)支持。(2)適應性強。設備在現(xiàn)有基礎上的安裝能夠和生產(chǎn)同步;設備擴充和停產(chǎn)幾乎不影響生產(chǎn);系統(tǒng)的運行路線更復雜,不依賴地板表面,可以快速改變運行方向;結構簡單,反射板是唯一的定位裝置。(3)經(jīng)濟實用。不需要在地下埋線,不需要高功率的放大器設備,反射板的體積小、成本低,數(shù)量不多并且安裝方便。

        2 激光導引AGV系統(tǒng)的應用方法

        2.1 確定AGV的操作方式與數(shù)量

        AGV系統(tǒng)在應用過程中首先必須確定操作方式和數(shù)量。可以根據(jù)系統(tǒng)的具體情況以及用戶需求選擇操作方式,常用的操作方式有叉車式、牽引式等。如果遇到特殊情況,一個系統(tǒng)可以運用幾種不同的操作方式[4]。AGV的數(shù)量一般根據(jù)系統(tǒng)的運輸能力,運用仿真計算的方式確定。

        2.2 AGV安全防護的選用

        AGV中除了需要安裝聲光報警系統(tǒng)外,還應該安裝一些障礙探測器,便于車輛在運行路徑中探測障礙物。常用的探測方式有超聲波探測、光電探測和激光掃描探測等。激光掃描探測具有更大的優(yōu)勢,但成本較高,光電探測簡單實用,但探測效果不佳,因此工作人員應該根據(jù)具體情況合理選用。

        2.3 AGV通信方式的選擇

        激光導引AGV系統(tǒng)中的通信方式一般為無線數(shù)字通信,通信頻率根據(jù)相關規(guī)定選擇,每臺AGV設備和系統(tǒng)輪流循環(huán)通信。無線數(shù)字設備的通信速度決定了輪流循環(huán)通信的速度,但也限制了同一頻率下AGV的數(shù)量。

        2.4 AGV中反射板的設置和路徑規(guī)劃

        AGV中反射板的設置,應該根據(jù)設備行駛區(qū)域的具體情況進行安裝,安裝數(shù)量遵循安全、準確的原則。反射板設置過少不利于安全導引,設置過多也會影響導引的精度[5]。AGV的路徑規(guī)劃屬于基礎性的工作,通常和系統(tǒng)的總體方案一起確定,在規(guī)劃過程中應該結合AGV的數(shù)量、操作方式等信息,以及運行場所的具體情況,盡量保障AGV的運行路徑暢通。

        2.5 AGV的車輛調度和任務管理

        AGV系統(tǒng)一般根據(jù)計算機設置的任務量、小車的位置等進行車輛調度,以此優(yōu)化車輛分配。AGV的優(yōu)化計算是連續(xù)的,如果某臺AGV被選擇后沒有分配任務,在其運行期間可以選擇優(yōu)化后的AGV完成相應任務。如果AGV執(zhí)行的任務較多,計算機會將任務命令儲存起來,等到有空閑AGV再按順序分配任務。

        3 結束語

        激光導引AGV系統(tǒng)是將多種高新技術結合在一起的輸送系統(tǒng),具有智能化、自動化和柔性化的優(yōu)勢,能夠實現(xiàn)靈活、高效的無人生產(chǎn)模式。相信隨著社會生產(chǎn)自動化水平的不斷提高,激光導引AGV系統(tǒng)在物流系統(tǒng)中必將發(fā)揮更大的作用。

        參考文獻

        [1]楊文華,王勇,張智勇.激光導引AGV系統(tǒng)結構及其控制[J].起重運輸機械,2010(12).

        [2]陳順平,梅德慶,陳子辰.激光導引AGV的自動引導系統(tǒng)設計[J].工程設計學報,2012(05).

        [3]張香圃.射頻IC卡在視覺導引AGV運動控制中的應用[J].新技術新工藝,2011(09).

        [4]劉洋.關于激光導引AGV小車激光定位算法的探討[J].物流技術與應用,2010(11).

        [5]張香圃,任乃飛,張海軍.非接觸式IC卡在視覺導引AGV運動控制中的應用[J].機械設計與制造,2011(11).

        作者簡介:劉敏偉, 本科 (工程碩士在讀), 控制工程專業(yè),研究方向:自動控制。endprint

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