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完整版AGV说明书
第一章AGV体系结构………………………………………………………………2
1。
1AGV的基本用途…………………………………………………………2
1.2AGV基本车型和典型应用………………………………………………3
1.3AGV的基本运行方式……………………………………………………4
1.4AGV的导向系统…………………………………………………………5
1。
5AGV的区域闭锁…………………………………………………………5
1。
6AGV通讯…………………………………………………………………5
1。
7AGV地址识别技术………………………………………………………6
1.8AGVS中的停车站…………………………………………………………6
1。
9AGV蓄电池充电…………………………………………………………7
1。
10AGV的行走机构…………………………………………………………8
1。
11AGV小车控制系统概述…………………………………………………9
1。
12AGV小车计算机通讯协议………………………………………………10
1。
13技术参数………………………………………………………………12
第二章AGV小车手动操作说明书………………………………………………14
第三章AGV软件操作说明………………………………………………………21
第一章AGV小车体系结构
自动导向车系统(以下简称AGVS)是无人操纵的自动化输送系统,主要由自动导车(以下简称AGV)、地面管理系统、(VSM)、导引系统、地址编码系统、通讯系统、停车站、充电站和周边设备等基本单元组成。
其中AGV是自动导向车系统的主要部分之一.AGV在日本被称作“无人驾驶运输车”、在欧洲一些公司被称作“智能运输车”.AGV的优点是:
能实现揉性运输、使用灵活、运输效率高、节能、系统工作可靠、无公害可以改善工作环境。
目前国外AGV已广泛应用于汽车制造业、新闻印刷业、新闻纸工业、电子工业、机械加工业、家用电器业、食品业、自动仓库、火箭发射中心、高层建筑的事务所、图书馆、医院等许多领域。
近年来AGV和AGVS技术发展很快。
体现在:
小车向智能化方向发展,车型品种繁多;系统采用计算机分级管理,在控制方面采用集散式控制技术;在通讯方面采用无线数字通讯、FSK(移频键控)、感应式数字通讯、红外通讯技术;在地址识别方面采用射频识别技术、光电识别技术、磁电识别技术;在车群管理方面采用分区控制、小车实时控制、优化调度、在线自动充电和模拟显示等先进技术。
不难看出AGVS是比AGV更为复杂的技术,这是因为AGVS所涉及的技术更多更难.对于用户来说决定AGVS的规模、AGV车型和相关技术是关系到用户经济利益和用户系统成败的关键。
本用户指南将向用户介绍AGV的基本用途、基本车型和典型应用;AGV的基本运行方式、道岔管理技术、通讯技术、地址识别技术等基础知识。
详细阅读本用户指南可以帮助用户合理选择机型,决定应用系统的规模、通讯方式、地址识别方式、充电方式、工作站数量、排队站或停车站数量、充电工位数量等。
1.1AGV的基本用途
纵观国内外AGV的应用实例,AGV大体上用于以下三个方面:
1.物料搬运
在工业现场AGV常用于工位间或自动仓库与工位间的物料搬运作业。
例如在组装线上,AGV从自动仓库取出机器零件并送到相应的组装工位。
又如在柔性加工系统中,AGV依照加工工序顺次将被加工工件送到相应自动机床进行加工,加工好的零件由AGV送到质检站测,最后合格品送到半成品库.
2.移动工作台
在组装或柔性加工系统中AGV常作为移动工作台使用。
以欧美一些汽车厂为例,在轿车组装过程中从汽车底盘焊装组立、安装悬挂系统、车轮和制动系统、安装发动机、变速箱、离合器、安装转向系统、安装汽车外壳、安装风档玻璃和座椅到整车配电等一系列组装过程都是在一台AGV上进行的。
又如在欧美一些柴油机厂中,柴油机一系列的组装过程也都是在一台AGV上完成的.
3.与机器人或机器手配合在特殊工作环境下代替人工作业
在AGV上可以安装机器人或机器手,在特殊工作环境下代替人工作业。
例如在核电站中代替人在具有放射线的工作环境下进行遥控作业。
1.2AGV基本车型和典型应用
1.列车型AGV
列车型AGV是最早开发的产品,它由牵引车和拖车组成,一辆牵引车可以拖挂若干节拖车.这种车最适合成批小件物品较长距离的运输。
通常每节拖车上都载有一个带铰链的金属网箱,小机器零部件或用纸箱包装好的显像管、电视机等装在金属网箱里运输。
当仓库远离生产车间时运送小机器零部件用列车型AGV最合适。
2.平板车型AGV
这种AGV需要由人工装卸载。
载重量500Kg以下的轻型车主要用于小件物品搬运,适用于电子行业、家电行业、食品行业、图书馆、医院、事务所等地方.载重量0。
5T以上的平板车型AGV可在组装线上作为组装移动工作台使用,用于汽车行业、柴油机行业等地方。
3.带移载装置的AGV
这种AGV小车上装有输送带或辊子输送机等类型移载装置。
它们常和地面板式输送机或辊子输送机配合使用,实现无人化自动搬运作业。
这种车常用在自动仓库与组装工位或加工工位间运送托盘货物。
4.货叉型AGV
这种AGV小车类似人工驾驶的叉车式起重机,本身具有自动装卸载的能力.一般货叉起重量为0。
5--2T。
按货叉在小车上的位置分外普通货叉型AGV和横向移载货叉型AGV。
其中横向移载货叉型AGV货叉安装在车的中部,货叉可升降及横向移动。
货叉型AGV在工厂里主要用于物料自动搬运作业以及在组装线上作为组装移动工作台使用。
这种AGV适用于在新闻印刷厂和新闻纸厂自动运送纸卷;在
柔性加工业中自动搬运工件;在柴油机制造厂组装线作移动工作台等许多地方。
5.带升降工作台的AGV
这种AGV主要用于机器制造业和汽车制造业的组装作业。
由于车上装有液压升降工作台,可以使操作者在最佳高度下作业,从而改善了工作条件提高工效。
近年来在汽车制造长带升降工作台的AGV用于发动机合装线上.为了便于安装,该工作台被设计成即可旋转又可在水平方向沿X、Y方向移动。
6.载机器人或机械手的AGV
这种AGV小车实际上是机器人或机械手的运载工具,它将机器人或机械手运送到所要去的工作地点.主要用在特殊环境下代替人工作业.例如在核电站中代替人在具有放射线的工作环境下进行遥控作业;在化工厂中代替人在有毒害气体环境下进行遥控作业。
1。
3AGV的基本运行方式
随着AGVS技术的不断进步,AGV的运行方式有很大变化。
大体有两种小车控制方案:
第一种:
控制方案设计思想是强调小车的智能水平,只需操作者通过车上终端设备或由AGV地面管理系统(以下简称VSM)通过FSK无线感应式数字通讯方式向车载微电脑系统输入诸如目标地址或工艺路线编号等信息,小车就能在车载微电脑控制下按要求完成一系列作业。
这种控制方案不需要VSM给予更多的支持。
第二种:
控制方案设计思想是强调VSM的作用,由VSM对系统中的AGV进行实时控制。
AGV与VSM间以无线数字通讯方式交流信息,VSM掌握系统中各小车的实时位置和状态,对小车进行实时控制和调度。
该方案技术关键的障碍是无线数字通讯环节,一旦通讯环节受到干扰小车就要失控。
对于简单系统来说第一种小车控制方案比较适用,在实际应用中AGV主要用于从一个站到另一个站的物料搬运或在生产流水线上按工艺流程次序依次从一个站到另一个站做物料搬运。
这是AGV小车两种最基本的运行方式。
为了使AGV小车在不倚靠VSM给予更多支持条件下能按上述两种基本运行方式运行必须做两件事:
1。
按用户线路编制一个关于行车路线的(“内部地图”)的软件,存入车载微电脑系统内存中,“内部地图”的作用是在运行时指示车载微电脑从一个站到另一个站的行车路径。
2。
操作者通过设置在小车上的终端设备或由VSM通过FSK感应式数字通讯方式向车载电脑输入小车要去地方的目标地址或小车将要服务的工艺路线编号.车载电脑一旦收到这个信息,小车行车路线就被确定下来了。
之后小车在微电脑的控制下自动驶向目标地址。
1.4AGV的导向系统
AGV导向系统是AGVS的基本组成部分之一。
近年来AGV导引技术已经有很大发展.十年前几乎所有AGV都是采用电磁波导引,而今光电导引、磁电导引、磁气导引、化学导引、以及诸如三维空间导引、网格导引、惯性导引等无导引线的导引技术已占据市场相当大的比例。
1.5AGV的区域闭锁
为了防止AGV小车在合流点以及追尾相撞,在系统中我们划分了若干区域并规定在一个区域里只允许有一辆车进入以防止小车相撞。
在用户系统中常有一些分支(道岔)和交叉路口,为了防止AGV小车在这些地方的合流点处发生撞车事故,规定当有一辆车进入道岔合流部区域时不允许再有其它车辆进入该区域,对该区域实行闭锁。
当这辆车驶离该合流点后才允许其它车辆进入该合流部区域,这样就能有效地防止来自不同方向的车辆在道岔或交叉路口合流处发生撞车事故。
1。
6AGV通讯
AGV通过通讯手段与VSM(地面管理系统)互相联系和传送信息。
通常使用道德通讯方式有:
超短波无线数字通讯、FSK无线数字通讯、红外光通讯等。
其中超短波无线数字通讯和FSK无线数字通讯用于AGV小车与AVSM间的通讯,而红外光通讯主要用于AGV小车与地面周边设备如辊子输送机间的通讯。
美国WEBB公司AGVS采用载频460MC--465MC超短波无线数字通讯,发射功率为此1W。
采用超短波无线数字通讯的主要问题是首先必须向无线电管理部门提出申请,履行波道审批手续,而这个过程可能耽误较长的时间。
另一个问题是工业干扰问题,为了防止干扰先要对工业现场电磁场分布做详细测试选择一个最有利的位置安放无线通讯设备,这是比较难做的工作。
我们向用户推荐长波FSK感应式无线数字通讯方式,因为长波在我国很少使用,同时采用感应式通讯方式不需很大的发射功率,因而在工业现场使用时即不会干扰周边其它设备,也不易受其它设备的干扰,工作可靠。
当然和超短波无线数字通讯相比,因为长波无线数字通讯载频较低,所以调制频率受到限制通讯速度较低,一般为9600波特率以下。
当系统较大要求通讯速度较高时必须使用超短波无线数字通讯。
1.7AGV地址识别技术
在AGV场中每一个道岔、交叉路口和停车站都设置一个携址装置或设施,每一辆AGV小车上都装有一个地址编码阅读器,这些就构成了地址编码系统。
AGV小车靠系统中的携址装置或设施了解当前行驶到什么地方,从而决定下一步的去向或操作。
目前常见的地址码系统有以下几种:
1.发射机应答器
这是一种被动式的地址码系统,携址装置是一个叫做发射机应答器的装置,又被称做“电子标牌”,它工作时不需要供电,目前这种“电子标牌”有可改写和不可改写两种产品。
在AGVS中这个“电子标牌”被埋设在道岔、交叉路口或停车站的地板下。
在AGV小车上安装一个地址阅读器。
AGV小车行驶到道岔、交叉路口或停车站当小车上的阅读器对准下面的“电子标牌"时,在阅读器发射的高频电磁波的激励下,“电子标牌”对其产生调制作用,阅读器接收到调制信号后经高频放大,解调还原出“电子标牌”所携地址编码,最后通过标准RS--232串行口输出,可与微电脑RS--232串行口相接。
2.磁编码系统
磁编码系统广泛应用于积放式链式输送机上.携址装置主要由小磁铁组成,一块块小磁铁以S极、N极按编码交错排列布置,形成磁性编码板。
读址器主要由干簧管组成.磁性编码板安装在道岔、交叉路口或停车站上,AGV小车经过这些地方当小车的读址器对准下面的磁性编码板时,读址器上的干簧管将磁性编码信号转变为数字编码信号。
3.光地址编码系统
光地址编码系统也是一种被动式的地址码系统。
携址装置是一块光地址牌(code)。
使用时只需将光地址牌安装在地板上即可。
当安装在AGV车上的阅读器光电传感头从光地址牌上方经过时便可读出标牌上所持的地址编码。
4.感应式地址编码系统
这是一种主动式地址码系统。
通过埋设在地板下面的导线将编码发送器发出的编码调制信号送到道岔、交叉路口或停车站。
当路经这些地方时,车上的接收传感器接收到编码调制信号,经高频放大、信号处理和解调还原出原编码信号,并通过并行接口输出.
1.8AGVS中的停车站
AGVS中的停车站按其功能分为装/卸载停车站,工位停车站和排队停车站.
1.装/卸载停车站
一般装/卸载停车站常安排在立体仓库AS/RS(自动存取系统)出入库的地方和物流系统物料转运的地方,在这些地方装/卸载停车站一般设置在移载机旁或辊子输送机旁.在这里AGV可以自动完成装/卸载作业。
2.工位停车站
在生产车间里有许多加工工位和组装工位,AGV小车要在操作工位上停车进行装卸工件、加工工件或组装作业等。
一般情况下在工位停车站对小车的停车准确度没有特别严格的要求,但如果需要在车上进行加工则要求小车有很高的定位准确度,一般采用定位销二次定位方法。
3.排队停车站
有些生产过程是连续的,不允许中途停顿.例如在新闻印刷厂里高速轮转印刷机从开机到结束不容许中途停顿。
又如在汽车制造厂发动机合装线,整个生产线是固定节拍的连续的,生产过程中也不能中途停顿。
又如在汽车制造厂发动机合装线,整个生产线是有固定节拍的连续的,生产过程中也不能中途停顿。
为了确保及时将物料输送到位,除设置工位停车站还必须根据生产节拍安排适当的排队停车站,以确保物料及时供应。
排队停车站对生产环节起到缓冲作用.为了补充AGV小车的能量常在排队停车站上安排一定数量的在线充电站,小车可以在排队等待的空闲时间里补充蓄电池的能量。
一般排队停车站对小车的停车准确度没有特别要求而对于带有充电站的排队停车站,则要求小车停车准确度小于10mm。
1.9AGV蓄电池充电
AGV小车的能源是蓄电池,补充能量是不可忽视的环节。
目前在AGVS中常用在线自动充电和人工充电两种充电方法,究竟用那种方法充电要由所用蓄电池种类而定。
目前AGV小车所用的蓄电池主要有铅酸蓄电池和镍铬或铁镍碱性蓄电池两大类。
其中铅酸蓄电池价格便宜充电时间较长(一般要10个小时左右),寿命较短(一般1-2年)。
碱性蓄电池价格比较贵,可快速充电,使用寿命较长。
1.在线充电
当AGV小车采用碱性蓄电池供电时可采用在线充电方式充电,一般把充电站安排在排队停车站或工位停车站处,利用停车空闲时间充电补充部分能量。
为了使蓄电池具有充足能量还规定在一周或半个月进行一次彻底充电。
2.人工充电
当AGV小车采用酸性蓄电池供电时,必须用人工充电方式充电,规定每班充一次电,小车开到充电站由工作人员更换蓄电池或在车上充电。
1.10AGV的行走机构
早期AGV小车自动运行时只能单向行驶,因而适用环境受到局限。
为了满足工业生产的要求,近年来国外已有在自动运行时能前进和后退甚至全方位行驶(前进、后退、侧向和旋转)的AGV产品了,这些成就归功于行走机构的进步。
1.两轮差速的行走机构
这种行走机构,两行走驱动车轮对称布置在前后中线上,两支承轮前后分别布置在以两行走轮支点为底边的等腰三角形顶点处。
小车靠两侧行走驱动轮差速转向,因此不必设置舵轮。
该小车机构简单、工作可靠、成本低。
在自动运行状态下小车能做前进、后退行驶并能垂直转弯,机动性好.和带舵轮的四轮行走机构小车相比,该车由于省去了舵轮不仅可以省去两台驾驶马达,还能节省空间,小车可以做的更小些。
近年来这种机构的小车得到广泛应用。
为了提高行驶时车体横向稳定性,可将两轮差速的四轮行走机构做如下改进:
将支承轮由原来的两个增加到四个,分别布置在小车底盘的四个角处。
2.三轮行走机构
三轮行走机构的AGV小车三个车轮分别布置在等腰三角形的三个顶点上,前轮既是舵轮又是行走驱动轮,后面两个车轮是无动力支承轮。
三轮行走机构的AGV小车结构简单、控制容易、工作可靠、造价低。
该车手动时可前进、后退和转弯,自动运行时只能单向行驶,转弯时后轮中点轨迹偏离导引线(轮迹呈曳物线)。
3.带舵轮的四轮行走机构
带舵轮的四轮行走机构是在三轮行走机构基础上演变过来的,它相当于把两个三轮车合并在一起,两支承轮对称地布置在小车前后的中线上,前后车轮分别对称布置在以两支承轮支点为底边的等腰三角形顶点处。
前后车轮既是舵轮又是行走驱动轮。
这种AGV小车在自动运行状态下可全方位行驶,转弯时前后车轮均能跟踪导引线轨迹,机动性比三轮车好适用于狭窄通道作业环境。
4.其它形式的行走机构
近年来国外公司不断研究出新的行走机构,其中最有代表性的属瑞典麦卡纳姆公司的行走机构。
该行走机构设计新颖、机构紧凑,四个驱动车轮以铰接形式分别布置在底盘的四个角上.运行时分别控制四个车轮的转向和转速,利用速度矢量合成原理实现驾驶.后来日本三井公司与麦卡纳姆公司合作在原基础上做了改进,推出了三井-麦卡纳姆车轮系统,其性能比原来又有所提高.这种AGV小车可实现全方位行驶。
1.11AGV小车控制系统概述
1.AGV小车控制系统硬件框图
AGV小车控制系统采用三星公司ARM7内核芯片44B0X来实现核心控制,附带各种外围扩展模块,实现高速实时的对小车控制,与计算机控制软件通信。
S3C44B0X提供了丰富的内部器件,包括:
8K字节的CACHE,内部SRAM,LCD控制器,自动握手的两通道UART,4通道DMA,代用PWM功能的5通道定时器,丰富的I/O端口,RTC,8通道10位ADC,IIS,IIC,同步SIO接口等。
框图如下:
本控制系统采用S3C44B0X作为核心处理的CPU,并且在板上带了2M字节的FLASH,8字节的SDRAM构成最小系统。
带有10/100M自适应网卡芯片,USB接口芯片,IIC存储芯片构成完整的应用系统。
为了更适用于AGV小车控制系统领域,本控制系统除了核心控制板之外,还带有一块LCD,键盘扩展控制板。
LCD为松下256色彩屏,8寸640×480象素,更直观的将小车状态实时表现;20个键组成的键盘阵列能让操作者更方便的输入各种配置信息和路径信息。
扩展板上带有丰富的状态表示发光管,所有发光管可根据用户的要求编程,除了已经应用于当前小车的AD,DA,还留有足够的备用AD,DA接口,方便用户自己扩展功能。
小车控制系统硬件结构图如下:
2.小车控制软件介绍
小车控制软件主要功能为小车配置,小车路径输入,小车行走状态表示等。
小车配置能配置小车的各种参数,包括小车地址,小车各档速度,小车控制方式等,并且能预览小车行走地图,减少错误的路径信息。
小车行走状态图能显示当前小车的所有状态,比如地址,控制方式,运行方向,障碍信息,当前路径的ID号,当前遵循的导引线号,停车倒计时等信息。
小车路径表能在小车上输入或者显示计算机传送的路径信息,共可预设27条路径信息。
1。
12AGV小车计算机通讯协议
通信方式:
异步半双工,1位起始位+8位数据位+1位停止位无奇偶位,无流控
波特率:
9600bps
协议格式:
协议头:
AAH+BBH
小车地址:
00H-07H由于本系统只有一台小车,所以小车地址默认为00h
功能号:
01H—-—--—---—计算机轮讯小车是否在线
02H—-—-————--小车应答计算机的轮讯
03H———---———-计算机发送路径信息
04H--—-—--———小车应答路径信息,接收成功并请求下条路径
05H--——-----—计算机要求小车开始运行
06H-------———小车应答启动指令,开始运行
07H---———----小车完成当前路径
08H-—-—-—-——-小车完成当前路径表内所有路径,到达永久停车站
09H—--———-———小车被人为中断执行路径,非正常停车
协议尾:
0DH+0AH
具体格式如下:
AAH+BBH+小车地址+功能号+0DH+0AH
1.计算机轮讯小车是否在线:
AAH+BBH+00H+01H+0DH+0AH,
2.小车应答计算机的轮讯:
AAH+BBH+00H+02H+0DH+0AH,
3.计算机发送路径信息:
AAH+BBH+00H+03H+路径编号+导引线号+小车速度+小车方向+目的地址卡号+停车时间分+停车时间秒+滚筒阀动作+0DH+0AH,
路径编号从0—27,最大只能输入28条路径来组成完成的路径表,
导引线号从0—2,一共只有3条导引线,小车总是在三条线路上不断切换,实现各种行走方向,
小车速度从0—4,分别代表一个速度档位,0为静止,4位最高速,
小车方向从0-1,0为正向前进,1为反向前进,
目的地址卡号:
小车进行路径切换是通过读取地面上的RF射频卡来实现,地址卡号为射频卡的编号,
停车时间分从0-59代表0分钟-59分钟,
停车时间秒从0—59代表0秒钟-59秒钟,
两者结合,能实现停车59分59秒,
当停车时间分和停车时间秒为88分88秒,代表小车永久停车,当前路径为整个路径表的最后一条路径,
滚筒阀动作00代表不动作,01代表正转,02代表反转,
滚筒阀动作只能在小车临时停车时才能有效,所谓临时停车就是有时间限制的停车。
4.小车应答路径信息,接收成功并请求下条路径:
AAH+BBH+00H+04H+0DH+0AH
5.计算机要求小车开始运行:
AAH+BBH+00H+05H+0DH+0AH
6.小车应答启动指令,开始运行:
AAH+BBH+00H+06H+0DH+0AH
7.小车完成当前路径:
AAH+BBH+00H+07H+0DH+0AH
8.小车完成当前路径表内所有路径,到达永久停车站:
AAH+BBH+00H+08H+0DH+0AH
9.小车被人为中断执行路径,非正常停车:
AAH+BBH+00H+09H+0DH+0AH
1.13技术参数
1.导引方式:
电磁导引,导引介质电磁线
2.运行速度:
0-1米/秒
3.供电方式:
24V—40AH电瓶供电,正常使用2年
4.速度调节:
0—1米/秒
5.转弯半径:
最小1米
6.载重:
〉100KG
7.温度要求:
-10—40℃
8.湿度要求:
小于90%
9.防撞装置:
前后带有超声波雷达.并带有开关保险杠,触发器件:
行程开关
10.行走方式:
双轮差速行走,后轮驱动
11.导引精度:
±10MM
12.停车精度:
±10MM
13.充电方式:
外配自动充电器
14.充电电源:
AC220V50HZ
15.导引信号:
配有标准信号发生器
16.环境要求:
不允许在强电磁场环境下运行
17.路面要求:
基本平整,有足够的摩擦系数,不能是金属地面
18.导引方式:
多频磁导引,至少支持2路不同频率的导引线路
19.运行方式:
连续运行
20.控制方式:
小车面板手动控制,计算机远程控制
第二章AGV小车手动操作说明书
1.在开始熟悉使用本台AGV小车之前,请牢记以下几条注意事项:
(1)启动小车之前,请注意小车是否处于导引线中间。
如果位置不正确,请关闭小车电源后将小车推到导引线中间后再启动小车。
小车分车头和车尾两部分,装有液晶屏的为车头,另一侧为车尾,小车启动时必须保证车头车尾都在线,即导引线贯穿于车头车尾,左右偏差可以在正负10CM,小车启动后会自动调整车头车尾,使之位于最佳位置。
(2)启动小车之前,请查看小车顶端的红色紧停按钮是否按下。
如果处于紧停状态,请旋转紧停按钮使之弹出。
(3)顺时针方向旋转车顶的钥匙,启动小车电源。
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