NDC8AGV系统幻灯片

1,AGV控制系统,主讲:张家辉,2,AGV系统组成,SystemManager,Host(ERP,WMS,MES),CWay(OperatorInterface),I/O,3,AGV系统主要组成部分:图形监控系统管理控制系统自动充电系统信号采集系统无线电通讯系统反射板导航系统平面布置与路径规划自动导引车。,AGV控制系统组成,4,控制管理系统,5,控制管理系统,执行指令从序列中分配最佳AGV为每一条指令计算最佳路径控制AGV系统的交通流量DigitalI/O操作通讯管理仿真,6,控制管理系统(CM),小车管理:为每一条指令分配最近的空闲AGV路径管理:为每一条指令计算最佳路径站台:定义如何进入一个操作站台在操作站台如何动作如何离开站台死锁处理,7,控制管理系统(TM),控制AGV系统的交通流量使用BLOCK防止车辆相撞检测并向CM报告死锁状况,8,控制管理系统(IOH),给出一种根据外部条件执行指令的方式:例如根据哪个站台可用来选择目标站台可根据AGV在layout中的位置读写IO状态支持OPC标准,9,控制管理系统(仿真),对AGV系统的整个运行状态进行仿真在CWAY中查看仿真情况仿真内容装卸货操作(包括操作失败的处理)电池充电对系统的影响瓶颈高速仿真模式,10,控制管理系统,管理控制软件NT8000的运行。服务安装nt8kinstallhXXXX(系统名)服务启动nt8kstart打开服务控制台nt8kconsole服务停止nt8kstop服务卸载nt8kremove建立远程服务控制台nt8kconsoleXXXX（XXXX为NT8000服务安装的机器名）,11,图形监控系统,12,图形监控系统,可视化：利用直观、形象的图形、动画和声音等多媒体方式，由实时采集AGV的运行信息，实现对整个AGV系统的监控，有效地维护系统的正常运行显示系统路径图显示系统内每辆AGV的位置和状态显示车辆状态信息可查看和设置输入和输出的状态可查看命令缓冲区中的命令列表，了解AGV具体的装卸货地点可查看车辆的PLC状态，进行车辆管理具有事件管理功能。可直接下达任务（应急用）,13,图形监控系统,用户管理用户帐户用户组(授权级别)管理layout(显示)图层变量车辆类型SSIO图形方式查看SSIO状态例如开门关门GI-objects程序控制的图形显示,14,图形监控系统,命令管理事件管理,15,图形监控系统,语言支持EnglishGermanFrenchItalianSpanishSwedishFinnishRussianSimplifiedChinese一个系统中最多支持16个CWAY,16,图形监控系统（工作流程）,应用配置时一次性工作管理TransportStructures创建event描述管理layout日常任务查看事件和错误信息开始或取消任务查看车辆状态,17,图形监控系统（结构）,Windows平台Events录入一个MicrosoftAccess数据库专有的界面LicensedviaSystemManager支持用户数(1-16),18,信号采集系统,用以和充电站等地面设备进行通讯可集成多个信号采集模块，和大量地面设备交换信息可以与电控交换信息,19,通讯系统,采用RCU/RS422基站无线电通讯装置与每台AGV安装的RCU/RS232进行通讯，其通讯速度和工作可靠性均有所提高。可设置多个通讯模块，具有较大的无线电覆盖范围通讯模块基本参数：通讯频率：2.4GHz单个通讯模块覆盖半径：100米采用无线局域网通讯方式每台车分配一个IP地址可设置多个无线接入点进行通讯覆盖半径100-200米,20,充电系统,自动充电请求任务优先原则：在未完成工作任务之前等待空闲充电电池铅酸电池镍镉电池镍氢电池锂离子电池：碳酸锂、磷酸铁锂,21,反射板导航系统,反射板是AGV的指引路标，它是整个AGV系统运行的基础反射板的准确与否，直接影响AGV在行驶过程中的可靠性、稳定性和准确性反射板的位置都经过科学规划，且经过精确测量,22,平面布置与路径规划,平面布置决定了整个AGV系统运行的环境基础。要考虑如下因素是否便于机组操作人员操作AGV在整个系统中的运行效率不同车型之间的路径规划车与车之间的交通管理等。平面布置对反射板的影响平面布置对AGV的行走及作业空间的影响,23,平面布置与路径规划,路径规划多种路径的合理利用，以便提高整个系统的作业效率。在一些比较繁忙的交通路口，要尽量减少路径的交叉。要尽量保证路径的周围有分布良好的反射板只有对平面布置与路径规划进行了科学的设计，才能使整个系统的运行效率达到最高,24,应用软件,VAD定义软件-小车编程软件WinLay定义软件-小车路径绘制软件WinC8定义软件-上位编程软件。,25,维护软件,VMT诊断程序-可察看用户定义的各个变量；I/O卡的各个点；驱动及转向调节环的状态；反光板的位置好坏。CWAYS监控软件NT8K服务软件,26,文件系统,一般在C：盘下建Base8目录，所有和LGV系统有关的数据存在其中。一个AGV系统的主要目录有：*.p8k*.sys*.c8*.cway应在WINDOWS系统启动批处理文件AUTOEXEC.BAT中指明Base8的路径。例：setsystem8=C:base8,27,导航:在坐标系中确定小车的当前位置导引:控制小车沿预先定义好的路径行驶,导航基本概念,28,磁点导引：检测地面的磁铁，典型应用于走廊，堆栈通道等磁点传感器探测磁场磁点安装于地板,主流导航模式,Spot,29,电磁导引,主流导航模式,InductiveWire,30,磁带导引,主流导航模式,磁带,31,电磁导引原理：,主流导航模式,32,光学导引（EyeWay）：读取和解码2D条形码（条形码安装于天花板下）EyeWaySensor：基于照相机的传感器读取2D条形码测定可视区域内的位置EyeWayMarkers2D条形码，数据矩阵Sizefrom127356mm安装于天花板下,主流导航模式,EyeWayTM,33,RANGE导引：利用墙面或其他平面物体进行导引，多用于自动卡车装卸。,主流导航模式,Range,34,复合导航综合了激光、EyeWay或Range、磁点、电磁等的导航模式；典型应用于限制了到反射板的视线的环境,主流导航模式,Multi-navigation(E.g.Laser&Spot),35,激光导引：通过测角和测距激光头探测反光板测定角度和距离反光板安装在墙或设备上扁平或圆形,主流导航模式,Laser,36,(对于激光导引系统）其使用的信息主要有：来自STEER和DRIVER的编码器信息激光扫描头测量的反射板信息。,激光导引的工作原理,Laser,37,反射板系统：有策略的分布反射板数据在导引系统中已知激光头进行角度探测,激光导引的工作原理,38,两种计算模式：初始位置计算连续位置计算,激光导引的工作原理,39,40,初始位置计算：初始位置计算功能当小车位置未知时，将开始执行初始化位置计算初始位置计算条件小车至少可看到四块分布良好的反射板所看到的反射板位置都是已知的初始位置计算过程：最后已知点测试三角测量,激光导引的工作原理,41,初始位置计算：初始位置计算是最耗时的操作（对于一个普通的layout大约需要10秒），因此在初始位置计算中不包含太多的反射板是很重要的，最多只能32块。通常对于一个25米25米的空间，1015块已经足够,激光导引的工作原理,42,连续位置计算：连续位置计算功能当初始位置确定后，导引系统将自动转换到连续位置计算模式。死估算：一种根据小车的当前已知速度和STEERANGLE,估算出下一个时间段内小车应该到达的位置。50ms采样周期至少3块良好分布的反射板,激光导引的工作原理,43,连续位置计算的三个主要步骤：利用移动模型测量位置。移动模型用于估测小车从50ms前的点开始如何移动,AGV导引概述,44,连续位置计算的三个主要步骤：从新的估算位置联想反射在每50ms的样本中，扫描头旋转了大约108度。在下图中箭头表示扫描头在t=0，50ms，100ms和150ms时的角度。从R4开始进行角度估测。我们称这个处理过程为“反射板协定”。从一块反射板反射回来的光线必须符合某种标准，才能被认为是“good”反射板,只有”good”反射板能够被用于位置估算。,AGV导引概述,45,连续位置计算的三个主要步骤：如果没有期望的板足够接近我们要考察的光线，则要考察的光线将不能和任何反射板关联。这时我们认为有一块错误反射板（可能由于反射板位置被移动过）或有错误光线（可能是强反光物体的反射）,AGV导引概述,46,决定一个反射角度是“good“的标准如下：测量角度和期望角度的差要足够小；不允许别的反射光线太接近要考察的反射角度，否则这个角度就不能用于正确的位置估计（也就是我们通常所说的出现了double）,激光导引的工作原理,47,连续位置计算的三个主要步骤：验证估计位置测量角和估计角的差异用于验证估计位置如果此时没有“good”反射板，或者说角度的测量值和期望值不符，小车将继续以“死估算”模式运行。通常小车可以在这种情况下行驶数米，直至超出安全区停止。,激光导引的工作原理,48,反射板分布：理论上导引系统必须在每108度扇区内找到至少一块好的反射板首先必须正确分布反射板使agv在行驶路径上的四个方向能够看到反射板，其次还应该避免反射板在小车行驶路径上对称分布。(在第三章详细介绍),激光导引的工作原理,49,AGV路径规划,Winlay的三个功能：定义layout中的小车路径定义小车如何导引产生基本的block信息给TM使用,50,AGV路径规划,组成路径系统的要素：点段Station站台Cluster，串或簇Area，区域GI-point，Navigation，导航区域IgnoreFalseLine，错误忽视线Reflectorwall，反射墙,51,AGV交通管理,交通管理的目的：控制AGV系统的运输流量防止AGV冲突或相撞探测死锁状态，以使车辆管理系统能够处理。,52,AGV交通管理,交通管理功能包含：一个段表：描述layout中连接点的所有路径三个BUFFER：TMcarrierbuffer，segmentbuffer和pointbuffer,53,AGV交通管理,交通管理段的处理向TM请求段TM分配段,54,AGV交通管理,段的分配（四个条件）段没有被分配给其他小车段的终点没有被分配给其他小车段没有被其他小车block段没有被任何SSIO阻塞标记为“占用”occupid：段和段的终点占用存储：占用列表被存储于：buffer内存,55,AGV交通管理,段的分配顺序如何工作：一、TM的优先级分配每车有两个优先级值段的分配优先级Push优先级数字1（最高）到数字5（最低）,56,AGV交通管理,由CarrierManager设置优先级,57,AGV交通管理,十个序列中的优先级评估：Allocationpriority1,STARVING,首先评估.Allocationpriority1,PENDINGAllocationpriority2,STARVINGAllocationpriority2,PENDINGAllocationpriority3,STARVINGAllocationpriority3,PENDINGAllocationpriority4,STARVINGAllocationpriority4,PENDINGAllocationpriority5,STARVINGAllocationpriority5,PENDING,最后评估.,58,AGV交通管理,小车的五个状态：UNKNOWNLOSTSATISFIEDPENDINGSTARVING,59,AGV交通管理,段和点的释放：段的释放：当参考点到达段的终点段的起始点的释放：1、不再被占用；2、小车在段上行驶过一段指定的距离（在winlay中定义为PointReleaseDistance）通常这个距离被设置为小车的最大长度+安全边际+定位误差等（如下图）,60,AGV交通管理,PointReleaseDistance：,1、安全边际（2*300mm）2、车辆长度3、摇摆偏差（200mm）4、计算误差（20mm）5、探测器区域,61,AGV交通管理,交通管理和阻塞（blocking）：什么是阻塞？目的：防止小车相撞基本原则：一个被占用的段不能被分配给另一台小车小车的几何参数也决定阻塞的产生,62,AGV交通管理,段阻塞的四个条件：1、Layout产生的阻塞,63,AGV交通管理,段阻塞的四个条件：2、路径产生的阻塞,64,AGV交通管理,段阻塞的四个条件：3、SSIO产生的阻塞,65,AGV交通管理,段阻塞的四个条件：4、ACK-pointcluster产生的阻塞用于解除死锁，只关心被分配的段的终点的状态,66,AGV交通管理,阻塞释放：阻塞由NT8000中的TM模块进行管理自动释放，特殊情况下允许手动释放释放的含义是：所有被占用的点和段的状态被设置为“free”,67,LS5,68,LS5,LS5和LS4的比较1、底座尺寸相同，可替换安装2、LS5比LaserScanner4高9mm3、LS5使用新型的连接器,69,LS5,LS5的接线,70,LS5,LS4的接线,71,反射板：激光导引系统中的路标。标准长度：750mm，标准宽度：37mm（扁平式反射板）,反射板及布置,72,如上图所示，对于探测距离设置为25米的情况，在正负45度范围内，可达到最大探测距离25米；在45度到60度之间，反射板的可见距离为15米；在60度到75度之间，其最大可见距离为5米。通常情况下，为简化计算，取正负54度为有效可见距离。,反射板及布置,73,实际上，反射板的最大探测距离可达到70米，但是由于地面等原因，在这种情况下反射板必须加长，因此一般多用于室外。这种情况下还有一个弊端：更容易产生错误反射板信息。,反射板及布置,74,反射板分布好与不好1、至少4块，推荐4-7块反射板2、每一个90度扇形区域有一块反射板,反射板及布置,75,Double反射板：两块较近的反射板,反射板及布置,76,反射板应用：柱子,反射板及布置,77,反射板应用：柱子,反射板及布置,78,反射板应用：墙三种类型45度Dv=5dor6d背靠背相距很远平行Dv=3.7d,反射板及布置,79,反射板应用：45度：Dmax=2*d*tan()，取决于d。,反射板及布置,80,反射板应用：Back-to-back,反射板及布置,81,反射板应用：平行：Dv=d*tan(75)=3.7*d,反射板及布置,