激光导引AGV系统

1 前言

AGV的发展已经历40多年的历史。80年代中期之前，大部分AGV以固定的有线导引为主，这使得许多用户在需要重组他们的生产结构和布局时，不得不废弃 原来的路径系统，并重新布设新的路径系统。此外，有线导引在路径规划和交通管理中的灵活性和适应性也远不能满足实际生产环境的要求。随着现代工业的飞速发 展，高新技术的不断出现给AGV行业注入新的活力。AGV作为柔性运输的理想工具和无人化生产的典型代表，愈来愈受到重视和推广应用，研究不断深入，领域 不断扩展，激光导引技术正是这种发展的产物。

激光导引技术是瑞典NDC公司于90年代初研制成功的一项技术。由于其先进的指标和性能，突出的灵活性和适应性，完备的功能保障和技术支持，已被世界许多 AGV生产厂家所接受。到目前为止，已有上百个AGV系统的近千辆激光导引小车投入商业运行。应用领域涉及汽车、电子、造纸、医药、烟草、冶金等多种行 业。思想新颖，技术先进，方法科学，性能优良，功能完善，是奠定其在AGV领域领先地位的基本条件。

2 工作原理

AGV在其运行区域内，规定有通信区和非通信区。在通信区域内，AGV通过其车载通信装置与系统控制计算机通信，报告其位置及状态，并接受工作指令。在非通信区域内，AGV按照小车控制器中的预定程序独立行驶，不与系统控制计算机发生联系。

其工作过程为：当接收到货物搬运指令后，小车控制器就根据所存储的运行地图和AGV当前位置及行驶方向进行计算、分析，选择最佳的行驶路线，通过驱动放大 器自动控制AGV的行驶和转向，到达装载货物目标点准确停位后，移载机构动作，完成装货过程。然后AGV起动，驶向目标卸货点，准确停位后，移载机构动 作，完成卸货过程，并向控制计算机报告其位置和状态。随之AGV起动，驶向待命区域。接到新的指令后再作下一次搬运。

AGV行驶过程中，车上的激光扫描头不断地扫描周围环境，当扫描到行驶路径周围预先垂直设定好的反射板时，即"看见"了"路标"。只要扫描到三个或三个以 上的反射板，即可根据它们的坐标值，以及各块反光板相对于车体纵向轴的方位角，由定位计算机算出AGV 当前在全局坐标系中的X、Y坐标，和当前行驶方向与该坐标系X轴的夹角，实现准确定位和定向。

3 系统功能

3.1 调度管理

3.1.1任务管理：对上位调度计算机下达的任务根据时间先后和任务优先级进行调度。

3.1.2 车辆管理：根据当时AGV的位置和状态，选择距目标点最近（含各路段加权值计算结果）的空闲小车执行任务。

3.1.3 交通管理：对管辖内的所有AGV能实进控制和管理。AGV严格遵循规划路径行驶，彼此独立行驶和作业，能相互让车。

3.2 通信传输

3.2.1 通过网络与上位调度计算机保持联系，接受任务调度，报告执行结果。

3.2.2 通过无线电与各AGV保持通信联系，指挥车辆作业。

3.2.3 通过无线电通信，直接修改或更新每辆AGV的控制程序。

3.2.4 具有远程网络通信传输功能。

3.3 控制管理

3.3.1 检查车辆执行命令的过程。

3.3.2 查询车辆状态。

3.3.3查询车辆交通管理信息，各点、段的占用信息。

3.3.4 查询数据采集系统信号。

3.3.5 查询全局参数的数据。

3.3.6解除车辆阻塞，查询各点的占用信息。

3.3.7 查询路径的逻辑连接（通过各点间权值检测），显示、清空、重装参数表。

3.3.8 检测无线电通信状况。

3.3.9 查询与上位调度计算机的网络连接情况。

3.3.10 查询车辆中途停止信息。

3.4 图形监控

3.4.1 显示系统范围路径图，包括各个点和路段。

3.4.2显示系统范围内每辆AGV的位置和状态。常用状态有：正常状态、等待充电、手动状态、急停状态、路径阻塞、小车丢失、小车停止、障碍物阻塞等。显示各作业点、充电点的占用信息。

3.4.3 可建立对图形监控有不同操作权限的用户或用户组。

3.4.4 可产生事件日志等报表。

3.4.5 可根据定义缩放监控图形，可根据需要关闭层。

3.4.6 可通过定义车辆状态显示其信息。

3.4.7 查看和设置输入和输出的状态。

3.4.8 查看命令缓冲区中的命令列表，了解AGV具体的装卸货地点。命令列表会根据收到的状态信息不断更新，可删除某一项命令或改变局部参数。

3.4.9 查看车辆的PLC状态，跟踪指定车辆，取消不在系统的车辆，释放车辆之间的阻塞。

3.4.10 系统具有事件管理功能。可报告意外事件，包括AGV等待充电时间过长；车辆阻塞时间过长；失去导航时间过长；任务被取消；装卸货站台号无效或错误等。可利用事件过滤器，只显示所需查询的事件类型或时间段内发生的事件。

3.4.11 可在图形监控中直接下达任务（应急用）。

3.5 模式选择

3.5.1 可根据生产实际需要设置多种管理模式。如集中出库、集中返库、正常工作和休息等。不同的模式具有不同的优先调度功能。

3.5.2 可根据生产条件和AGV特性，选择设置不同的优先级。如充电优先、时间顺序优先、距离优先、品种优先等。

3.6 变更路径及设定 能够根据用户要求快速变更运行路径及设定，包括路径和点坐标移动、修改、增删、定义内容的修改等。

3.7 充电控制

3.7.1 AGV具有智能化控制充电功能。当小车电池容量消耗到一定值时会自动发出请求信息。系统将即时安排到充电站进行充电。并在未完成工作任务之前，遵循任务优先原则。如没有空闲充电站，会排队等待，车辆不会接受新的任务。

3.7.2 系统通过信号及时更新充电的信息，能控制AGV停在指定充电台位，吸合隔离开前，触发充电。充电完成后，指挥小车断开隔离开关，投入工作。整个过程完全自动化。

4 突出特点

4.1 先进性

使用激光扫描器定位，精度很高，一般≤±5mm;

在布局描述方面，计算机支持程度更高；

可与小车连续通信（无线电或红外）；

有无线反馈控制性能；

对干扰（频率影响、断线或失线等）不敏感；

小车控制器采用积木化结构，全部参数软件定义，具有强大的PLC支持。

4.2 适应性

在现有工厂设备基础上作新的安装可以和生产同步进行；

设备的重组或扩充对停产和生产的影响小；

不依赖地板表面（金属板、导轨、木地板等）；

具有更复杂的运行路线；

除反射板之外，不用其它辅助定位装置；

可以快速方便地改变运行路线。

4.3 经济性

无需掘地埋线；

无需投资建造高频功率放大器；

反射板成本低，尺寸小，数量有限，安装简便。

5 小结

5.1 激光导引AGV系统充分发挥了激光技术的优势，使AGV行走过程从传统的分段（通常数米为一段）盲走后进行位置校正上升到连续（50ms/次）计算，即时校正坐标位置。因此，定位精度高，指标先进。

5.2 系统功能强大，实时对AGV进行动态管理与监控，前台响应快捷无误，后台数据详尽准确。显示了系统在管理思想、控制手段、现场经验等方面的周密考虑。

5.3 在导引区域内，路径修改、增删、重新规划、定义均可以快速地在计算机上完成，使用户在调整生产设备，重组生产结构，技术改造和更新等方面无后顾之忧。

5.4 激光导引AGV的路径规划灵活性非传统AGV所能及，对于狭窄通道、巷道、纵横交错的行驶路径更突出其优势。

5.5 激光导引AGV系统的数据管理是生产物流自动化基础信息网的重要组成部分，为今后发展信息自动化管理系统创造了有利条件。