模块九AGV小车操作实验PPT课件.ppt

模块九AGV小车操作实验 1 模块九AGV小车操作实验实验 一 一 实验目的 1 了解多频磁导引AGV小车的基本组成 2 掌握多频磁导引技术的基本原理及导引线的布置技巧 3 学会AGV小车行走路径的本机设置方法 4 学会AGV小车的本机运行操作 2 模块九AGV小车操作实验实验 一 二 实验说明1 AGV的组成AGV由以下各部分组成 车体 蓄电池 车上充电装置 控制系统 驱动装置 转向装置 精确定位装置 移载机构 通信单元和导引系统 1 车体 由车架和相应的机械电气结构如减速箱 电动机 车轮等组成 车架常采用焊接钢结构 要求有足够的刚性 2 蓄电池与充电装置 常采用24V或48V直流工业蓄电池为动力 3 驱动装置 驱动装置是一个伺服驱动的变速控制系统 可驱动AGV运行并具有速度控制和制动能力 它由车轮 减速器 制动器 电动机及速度控制器等部分组成 并由计算机或人工进行控制 驱动装置速度调节可采用脉宽调速或变频调速等方法 直线行走速度可达1m s 转弯时为0 2 0 5m s 接近停位点时为0 1m s 为了安全 它常采用断电制动 通电解脱松开 紧急停车继电器独立于计算机之外 其通断状态由急停按钮和安全装置来确定 3 模块九AGV小车操作实验实验 一 4 转向装置 AGV常设计成三种运动方式 只能向前 能向前与向后 能纵向横向 斜向及回转全方位运动 转向装置的结构也有三种 铰轴转向式三轮车型 车体的前部为一个铰轴转向车轮 同时也是驱动轮 转向和驱动分别由两个不同的电动机带动 车体后部为两个自由轮 由前轮控制转向实现单方向向前行驶 其结构简单 成本低 但定位精度较低 如图所示 4 模块九AGV小车操作实验实验 一 差速转向式四轮车型 车体的中部有两个驱动轮 由两个电动机分别驱动 车体的前后部还各有一个转向轮 自由轮 通过控制中部两个轮的速度比可实现车体的转向 并实现前后双向行驶和转向 这种方式结构简单 定位精度较高 如图所示 5 模块九AGV小车操作实验实验 一 全轮转向式四轮车型 车体的前后部各有两个驱动和转向一体化车轮 每个车轮分别由各自的电动机驱动 可实现沿纵向 横向 斜向和回转方向任意路线行走 控制较复杂 如图所示 6 模块九AGV小车操作实验实验 一 5 控制系统 AGV控制系统包括车上控制器和地面 车外 控制器 均采用微型计算机 通过通信进行联系 输入AGV的控制指令由地面 车外 控制器发出 存入车上控制器 计算机 AGV的运行时 车上控制器通过通信系统从地面站接受指令并报告自己的状态 车上控制器可完成以下监控 手动控制 安全装置启动 蓄电池状态 转向极限 制动器解脱 行走灯光 驱动和转向电动机控制及充电接触器的监控等 控制台与AGV间可采用定点光导通信和无线局域网通信两种通信方式 采用无线通信方式时 控制台和AGV构成无线局域通信网 控制台和AGV在网络协议支持下交换信息 在出库站和拆箱机器人处移载站都设有红外光通信系统 其主要功能是完成移载任务的通信 无线通信要完成AGV的调度和交通管理 当AGV需要和系统中其他装置接口时 还需配有物料自动装卸与定位机构 其定位精度可达到3mm 定位精度也是由主控计算机控制的 由于需要实现连续生产方式 AGV充电可以采用在线自动快速充电方式 AGV根据电池容量表的数据 在需要充电时报告控制台 控制台根据AGV系统运行情况 及时调度需要充电的AGV执行充电任务 AGV进入充电站自动完成充电 快速充电电池的充电 放电比一般快1 8 1 10 7 模块九AGV小车操作实验实验 一 6 移载装置 AGV用移载装置来装卸货物 即接受和卸下载荷 常见的AGV装卸方式分为被动装卸和主动装卸两种 被动装卸方式的小车自己不具有完整的装卸功能 而是采用助卸方式 即配合装卸站或接收物料方的装卸装置自动装卸 常见的助卸装置有滚柱式台面和升降式台面两种 如图所示 采用滚柱式台面的环境要求是站台必须带有动力传动辊道 AGV停靠在站台边 AGV上的辊道和站台上的辊道对接之后同步动作 实现货物移送 因此 系统要求托盘标准 传递高度一致 辊道传递速度吻合 搬运车上的辊道采用单排9辊串联链传动方式 由1台减速电动机带动 当执行装货任务时 AGV停靠在指定站台 确认对接完毕 车上辊道先转动 然后站台辊道转动 货物送至车上辊道 载货托盘卸货过程是 AGV停靠在指定站台 确认对接完毕 站台辊道先转动 车上辊道后转动 载货托盘送至站台辊道 确认卸货任务完成后AGV驶向下一目标 升降式台面的升降台下设有液压升降机构 高度可以自由调节 这类小车成本较低 常用于装卸作业位置少的系统 为了顺利移载 AGV必须精确停车才能与站台自动交换 用于手工拣选货物时 AGV的停车精度要求较低 停位误差不大于10mm即可 如果用于加工中心 则要求AGV精确停位 停位误差一般应小于0 2mm 8 模块九AGV小车操作实验实验 一 9 模块九AGV小车操作实验实验 一 主动装卸方式是指自动小车自己具有装卸功能 常见的主动装卸方式有单面推拉式 双面推拉式 叉车式和机器人式 如图所示 主动装卸方式常用于车少 装卸工位多的系统 其中采用机器人式主动装卸方式的自动小车相当于一个有脚的机器人 故也叫行走式机器人 行走式机器人灵活性好 适用范围广 被认为是一种很有发展前途的输送 交换复合装置 10 模块九AGV小车操作实验实验 一 7 安全装置 为确保AGV在运行过程中自身安全 特别是现场人员及各类设备的安全 AGV将采取多级硬件 软件的安全措施 在AGV的前面设有红外光非接触式防碰传感器和接触式防碰传感器 保险杠 AGV安装醒目的信号灯和声音报警装置 以提醒周围的操作人员 一旦发生故障 AGV自动进行声光报警 同时通过无线通信系统通知AGV监控系统 障碍物接触式缓冲器 为确保运行环境中人和物的安全 障碍物接触式缓冲器设置在AGV车身运行方向的前后方 缓冲器的材质弹性和柔软性较好 当产生碰撞事故时 不会对与之碰撞的人和物及其自身造成大的伤害 并能及时使自动搬运车停车 故障解除后 能自动恢复其功能 障碍物接触式缓冲器是一种强制停车安全装置 它产生作用的前提是与其他物体相接触 使其发生一定的变形 从而触动有关限位装置 强行使其断电停车 显然 这种机构的作用将受到路面的光滑平整度 整车及载货重量 运行速度 限位装置的灵敏度等因素的影响 其安全保护措施是终端安全保护 11 模块九AGV小车操作实验实验 一 障碍物接近传感器 非接触式检测装置是障碍物接触式缓冲器的辅助装置 是先于障碍物接触式缓冲器发生作用的安全装置 为了安全 障碍物接近传感器是一个多级的接近检测装置 在预定距离内检测障碍物 在一定距离范围内 它会使AGV降速行驶 在更近的距离范围内 它会使AGV停车 而当解除障碍物后 AGV将自动恢复正常行驶状态 障碍物接近传感器包括激光式 超声波式 红外线式等多种类型 都已有成熟的产品面世 如日本产的红外线传感器能检测搬运车的前后方向 左右方向的障碍物 也能在二段内设定慢行和停止 也即2m内减速 1m内停车 发射的光频率数有4种或种 能防止各搬运车间的相互干扰 在最大工作速度70m min的情况下 直线段检测设定在4m以外 AGV刹车距离不大于2 5m 如果红外传感器未检测到障碍物 则由保险杠检测 保险杠受到一定的压力后报警并控制AGV停止 在AGV四角设有急停开关 任何时间按下开关 AGV立即停止动作 装卸移载货物执行机构的自动安全保护装置 AGV的主要功能是解决物料的全自动搬运 故除了其全自动运行功能外 还有移载货物的装置 移载装置的安全保护装置包括机械和电气两大类 一般在同一辆车上都配备有机械和电气这两类保护装置 并互相关联 同时产生保护作用 如位置定位装置 位置限位装置 货物位置检测装置 货物形态检测装置 货物位置对中结构 机构自锁装置等结构 12 模块九AGV小车操作实验实验 一 2 AGV的典型产品下表给出了AGV部分典型产品的技术参 13 模块九AGV小车操作实验实验 一 1 AGV的导引方式所谓AGV导引方式是指决定其运行方向和路径的方式 它不同于前面所说的一般通信 通信是用来接受地面控制站的指令或向地面控制站发出状态报告的 这些信息并不解决AGV的运行路径 常用的导引方式分两大类 车外预定路径方式和非预定路径方式 车外预定路径导引方式是指在行驶的路径上设置导引用的信息媒介物 AGV通过检测出它的信息而得到导向的导引方式 如电磁导引 光学导引 磁带导引 又称磁性导引 等 非预定路径 自由路径 导引方式其一是指在AGV上储存着布局上的尺寸坐标 通过识别车体当前方位来自主地决定行驶路径的导引方式 又称车上软件 编程路径方式 其二是指激光导引方式 最近有关AGV导引技术的研究十分活跃 除了通常的电磁引导 光带引导方式外 又采用了新的引导方式 使AGV的性能有了长足的进步 具体体现为 路径的设定更加灵活机动 路径变更简单易行 提高对路面或环境变化的适应能力 精确地实时检测位置和方位值 提高引导性能 赋予感知和回避障碍的性能 智能 具有人机对话功能 更强的信息通信功能 系统尽量不依赖于中央计算机 多术 特别是多辆AGV群控技术 14 模块九AGV小车操作实验实验 一 2 预定路径方式1 车外连续标记 1 电磁导引 这是目前AGV采用最广泛的一种导引方式 如图所示 它需要在地面开槽 约51MM宽 15MM深 埋设电缆 接通低压 低频信号 在电线周围产生磁场 车上需安装有两个感应线圈 并使其分别位于此导引线的两侧 当AGV导引轮偏离到导引线右方时 则左方感应线圈感应到较高电压 以此信号控制导向电动机 使AGV的导向轮从偏右位置回到中间位置 从而跟踪预定的电线导引路径 导向线中电流约为200 300mA 频率为2 35kHz 15 模块九AGV小车操作实验实验 一 2 反光带或磁带导引反射式导向 这种引导方式是在地面上连续铺设一条用发光材料制作的带子 或者用发光涂料抹在规定的运行路线上 在车辆的底部装有检测反射光传感器 通过偏差测定装置控制驱动转向电机来不断调整车辆前进的方向 以保持车辆沿着规定的线路行驶 反射式导向用的反射光带是粘贴在场地表面的 故又称帖附式导向 属受动式 采用这种导向方式的自动搬运车 其路线的布置比较容易 但易受外界光源的干扰 光反射引导原理如图所示 16 模块九AGV小车操作实验实验 一 2 AGV小车控制及工作原理本系统采用直流24V电瓶供电 多频电磁导引 车辆的运行轨迹与导引线的轨迹一致 电源模块为导引模块和停车地址模块提供 12V 12V 地线 工控机输出高电平 5V 来控制车的前进和后退 当切换到车辆前进时 同时切换前导引传感器和前停车传感器 导致前导引传感器和前停车传感器工作 反之 车辆后退 后导引传感器和后停车传感器工作 车辆的运行方式取决于工控机里面人为设定的运行步骤 当读到有效地址时 车会按照运行步骤自动切换左转 直行和右转中的某一种方式 车辆在停止区并且地址有效时 车辆会自动减速找零点并停车 定位精度 10MM 10MM 如果在车的行走方向上有障碍时 在障碍雷达的有效范围内 他会向工控机报告障碍距离的减小 车辆会停止 障碍解除后 车会按照的运行方式继续运行 不需重新启动 如果障碍太低 超过障碍雷达的探测范围 车上有安全碰撞装置 被撞后 会停车 再需要运行时需重新启动 17 模块九AGV小车操作实验实验 一 AGV小车的控制结构图 18 模块九AGV小车操作实验实验 一 三 实验内容及步骤在开始熟悉使用本套AGV系统之前 请牢记以下几条注意事项 1 启动小车之前 请注意小车是否出于导引线中间 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 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 旋转车顶的钥匙 启动小车电源 如果听到 滴 一声短音 并且液晶显示屏上出现蓝色欢迎界面 表示小车启动成功 如果听到 滴 的长音 表示小车启动未正常 请旋转钥匙回原位 关闭小车电源后稍等5秒重新启动小车 直到启动成功为止 如果连续3次以上启动未成功 请尽快给小车充电 4 小车启动正常后 液晶显示屏上出现欢迎界面 小车进入内部系统自检过程 自检通过后 小车进入正常运行状态 启动小车电源后请在5分钟以后进入程序控制小车运行 5 小车内部铅酸蓄电池能支持连续工作6个小时 如果正常运行中经常发生读地址卡不成功 或小车从停止状态启动不成功 请尽快给小车充电 充电时间请保证8个小时 19 模块九AGV小车操作实验实验 一 6 小车出轨后 请手动按下 取消 键紧急停车或按下紧停按钮关闭小车电源 在关闭小车电源后将小车推回导引轨道重新运行 7 由于场地有限 地图复杂 小车在本试验室的速度必须只能为1档 8 由于机器手臂的工作场地要求 小车进入机器手臂工作领域取货时 必须车头向外 车尾向内 以倒车方式进入 地址卡为3号 9 小车尾部有两个开关 一个为 SID和RADOR电源切换 当开关打在SID上时 SID系统得电 小车的障碍雷达停止工作 开关打在RADOR上时 则反之 另一个开关为 TEACH和RUN切换 当开关打在TEACH档上时 可以对小车进行任何设置 但是小车电机不会动作 当开关打在RUN档上时 小车正常工作 设置完毕后小车将沿着导引线运动 10 路径输入表最多支持27条路径 在小车屏幕上输入路径时 可通过PAGEUP和PAGEUP按钮翻页 在屏幕顶端会出现当前页号 输入超过27条路径 系统会报错 20 模块九AGV小车操作实验实验 一 AGV小车可以选择由计算机远程设置或者小车手动设置 AGV小车手动设置说明 1 小车启动成功后 液晶屏幕上会出现蓝色欢迎界面 如下图所示 21 模块九AGV小车操作实验实验 一 2 按右侧键盘上的确认键 进入小车配置界面 小车配置界面一共六个按钮 分别为 用于选择小车路径的设置方式 用于设置小车地址 AGV系统支持8台小车 这里默认0 用于设置速度档位的具体速度 用于介绍小键盘各键功能 用于显示路径地图 当所有选项都设置完毕 按下本键确认 进入小车工作状态 使用方向键来选择需要设置的按钮 按确认键进入设置界面 22 模块九AGV小车操作实验实验 一 小车控制方式选择 选择此按钮 按确认进入设置界面 可以用上下方向键选择PCcontrol或Manulcontrol两种控制方式 PCcontrol方式为小车路径设置通过计算机控制软件完成 Manulcontrol控制方式为通过小车上的键盘和显示屏完成路径设置 控制小车运行 小车默认为Manulcontrol控制方式 选择完毕后 按确认键确认并退出设置界面 小车地址设置选择此按钮 按确认进入设置界面 AGV控制软件可以支持8台小车组成AGV系统 由于本系统系统只有1台AGV小车 地址默认为0 不需进行设置 档位速度设置可以通过选择此按钮 进行每档实际速度调节 本系统由于场地原因 AGV小车运行速度只能为1档 所以无需进行设置 23 2020 1 8 24 模块九AGV小车操作实验实验 一 按钮功能介绍通过选择此按钮 察看键盘上所有按键功能 进入后 按取消键退出察看状态 25 模块九AGV小车操作实验实验 一 地图演示通过选择此按钮 察看本台AGV的运行线路 进入后 按取消键退出察看状态 配置确认当完成所有配置输入后 按此配置确认按钮 进入小车工作状态界面 注意 本台AGV系统需要用户选择的只有小车控制方式选择一个按钮 当用户需要计算机远程控制小车时候 进入此按钮 选择控制方式 当用户需要小车手动控制方式时 无需设置 小车默认为手动控制 可直接点配置确认键跳过本过程 26 模块九AGV小车操作实验实验 一 配置完成后 进入小车工作状态图 如下图所示 27 模块九AGV小车操作实验实验 一 本界面能指示当前小车的所有状态 1 小车速度表 能动态指示小车运行的速度 0 6的数字代表当前的档位 2 电池电量表 能指示当前小车的电量 3 小车地址 能指示当前小车的地址 与在配置界面内输入的地址相吻合 本系统这里显示000 4 控制方式 能指示当前小车的控制方式 手动即小车手动控制方式 自动为计算机远程控制方式 5 运行方向 能指示当前小车的运行方向 正转即车头向前运行 反转即车尾向前运行 28 模块九AGV小车操作实验实验 一 6 障碍信息 能指示当前导致停车的原因 保险杠即小车下方的保险杠撞倒障碍物 雷达即小车前后雷达识别到有障碍物体 其中 保险杠撞倒障碍物立即停车 雷达识别到障碍物后 延迟2S停车 如果在2S内障碍物显示 小车运行不受影响 当保险杠和雷达指示同时有效 代表没在线信号 请检查信号发生源是否正常工作 所有障碍信息导致停车后 当障碍物消失的同时 小车会自己恢复停车前的状态 7 当前ID号 能指示当前执行的路径编号 一个完整的路径有多条路径组成 当小车执行其中每条路径时 当前ID号显示当前路径在路径表内的编号 8 导引线号 能指示当前小车在哪条导引线运行 整个地图中 包括3条导引线 由这三条导引线构成各种复杂线路 1号 2号 3号分别对应地图上的 0号导引 1号导引 2号导引 9 停车倒计时 能倒计时显示当前停车的时间 由于小车在运行过程中可能存在装卸货物的临时停车和整个路径表完成后永久停车 在临时停车时 这里显示倒计时 倒计时到 00分00秒的时候 小车自动运行下条路径 当小车执行完所有路径后永久停车 这里显示88分88秒 当小车处于计算机远程控制方式时 小车在此工作状态图上等待计算机控制 无需任何手动操作 当小车处于手动控制方式时 需要在这状态时按F2键 进入小车行走路径表进行路径设置 29 模块九AGV小车操作实验实验 一 小车路径表如下图所示 30 模块九AGV小车操作实验实验 一 进入小车路径表后 除了ID号 其他方格内都显示0 可以通过方向键来选择要输入到哪个地方 当移动方向键选择到表格某个空格时 空格内的0会变成红色 可以通过数字键输入对应数字 按确认键确认输入完毕 输入完毕后 计算机弹出对话框 saveandrun 按确认键表示输入正确 小车开始执行 按取消键则重新回到此表格 可以修改之前输入的数据 当输入有错误 系统会提示 ERROR 自动回到此表格 操作人员找到错误点 修改后 再次确认 在输入路径信息过程中 如果按F1键 画面将切换到小车状态图 然后可以通过按F2键再次进入小车路径表 之前输入的小车路径不会丢失 注意 每次重启小车电源之后 输入小车的路径信息就丢失 31 模块九AGV小车操作实验实验 一 输入路径表需要注意如下事项 1 ID号不需要输入 系统自动生成 2 导引线号的输入必须为 0 1 2 输入其他任何数字均为非法 3 速度档位的输入必须为 0 1 2 3 4 输入其他任何数字均为非法 由于本系统的特殊原因 这里速度必须一直为1 4 运行方向输入必须为 0 1 0为车头向前 输入其他任何数字均为非法 正转运行 1为车尾向前 反转运行 5 始地址为当前位置的地址卡 本系统中 始地址可以不做任何输入 6 终地址为本条路径的目的地址 本系统中 地址输入必须为 01 20 输入其他数字均为非法 注意 目的地址必须与地图吻合 否则小车可能出轨 32 模块九AGV小车操作实验实验 一 7 停车时间可以输入临时停车时间或永久停车8888 临时停车可以从0000 5959 左面两位代表停车时间的分数 右面两位代表停车时间的秒数 例如 3015 代表停车30分钟15秒 当输入为 8888时 代表本条路径是整个路径表的最后一条路径 哪怕下面还有路径输入 小车执行到8888后不再继续执行 注意 每个路径表内必须有8888永久停车作为路径表结束 8 当前后两条路径方向有切换时 必须先停车 比如上条路径方向为0 车头向前运行 下条路径的方向为1 车尾向前运行 那么上条路径的停车时间必须输入 哪怕输入0001 即停车0分1秒 否则系统认为输入错误 9 导引的切换必须与地图符合 否则会引起小车无导引后出轨运行 33 模块九AGV小车操作实验实验 一 当小车路径表输入完成后 按确认键后出现ERROR提示 请对照上面的注意事项察看输入的路径信息是否有非法数据 当路径输入完成后 按确认键出现 saveandrun 再次按确认键 小车画面切换到小车工作状态图 小车开始执行路径 小车状态图上出现当前运行的路径信息 在小车正常运行中 可以随时按取消键将小车停车 然后再按确认键再次恢复停车前的路径执行 也可在按取消键后 按F2键 重新进入小车路径表 设置新的路径信息 小车永久停车后 需要手动按F2键 重新进入路径表设置路径 34 模块九AGV小车操作实验实验 一 四 实验要求1 用多频磁导引画出一个 丁 字路与一个 十 字路的导引线布置方法 2 利用车载控制器的操作面板 设计从1 超市到4 超市的AGV小车行走路径 并使AGV小车运行一遍 35 模块九AGV小车操作实验实验 二 一 实验目的1 了解无线通讯的基本原理2 掌握计算机远程控制方法 二 实验说明本实验的基本原理框图为 36 模块九AGV小车操作实验实验 二 三 实验内容及步骤AGV小车控制系统上位机操作计算机远程控制方式说明 1 双击桌面上的AGV小车控制系统软件图标 启动画面如下 37 模块九AGV小车操作实验实验 二 界面中间为AGV小车的布线图 设置路径时候 必须按照此路径图 否则会引起小车出轨 界面下方为5个按钮 功能如下 小车在线轮询按钮 功能为测试小车是否开机 是否处于计算机远程控制状态 是否处于等待计算机发送路径状态 每次启动软件必须先点此按钮轮询小车 注意 计算机轮询小车时 小车必须处于配置完毕后的小车工作状态图界面 如果小车处于配置界面或者欢迎界面 计算机将认为小车不