杜绝激光导引AGV与卷帘门碰撞的技术研究

朱明祥

（红塔集团大理卷烟厂卷包车间，云南 大理650011）

自动导引运输车（AGV，Automated Guided Vehicle）是指装备有光学或电磁感应等自动导引装置，能够沿预设路径行驶，具有安全保护和各种移载功能的运输车，按照导引方式的不同，主要分为电磁感应式AGV、激光导引式AGV、磁铁陀螺导引式AGV。大理卷烟厂使用的是从芬兰Rocla公司引进的型号为ATX12的激光导引式AGV，该AGV主要完成将烟用辅料从辅料高架库出库站台搬运至卷烟包装机台的对应工位以及将空托盘回收至辅料高架库进行成垛摆放的工作。AGV系统主要由机台呼叫终端、呼叫终端服务器、数据库服务器、WCS调度服务器、AGV服务器和AGV组成，其中的AGV服务器主要用于AGV小车的调度、管理、维护、监控。主要构成为AGV调度系统NT8000和监控系统CWay等。CWay主要用于AGV实时监控、任务管理、异常处理等，NT8000则是用于通信和调度服务。

自小车运行以来，AGV在运行中多次与卷帘门发生碰撞，导致小车不能运行。碰撞对小车造成的损坏主要涉及激光扫描头、支撑激光扫描头的桅杆和车体外壳。通过校正桅杆和外壳以后小车可正常运行。但无法使用常规维护维修损坏的激光扫描头使小车运行，只能进行更换，而扫描头的价格约30万元，较为昂贵，同时由于碰撞后的AGV小车不能投入使用，对机组的供料效率产生较大影响。

1 问题分析

AGV障碍检测原理如图1所示。

图1 障碍检测原理图

小车的障碍物检测主要有SIKC3000激光扫描头障碍物检测、安全触边、货叉区域障碍检测。当小车前进时前方有障碍物的时候小车先是减速行驶，直到小车再次接近障碍物时，才会触发安全回路使得小车停止。安全触边的作用是在SIKC3000检测范围外，有障碍物与小车发生碰撞时触发安全回路使得小车停止。货叉区域障碍检测用于小车后退进行取放托盘时发生碰撞触发限位开关而使得小车紧急停止。SIKC3000是AGV检测障碍的主要工具，它如同一个向不同方向发射激光束的雷达（其最大角度是180°），探测扫描前方的障碍物。通过测量激光从发射到反射回来的通过时间来计算到障碍物的距离。雷达的原理使激光缓冲器能识别障碍物的形状、色彩和外表。被传播的激光光束的直径约15 mm。缓冲区域的形状和长度可以通过编程并存进激光扫描器。障碍物一旦进入缓冲区域，激光扫描器立即触发缓冲器制动；而当障碍物移出无形的缓冲区域后，缓冲器的制动就会自动解除。

小车的车体结构如图2所示，当AGV小车行驶至卷帘门附近时，除sick3000和安全触边两个障碍物的检测外，车体的部分没有任何的障碍检测装置。若卷帘门升起高度处于sick3000检测盲区时就会发生小车与卷帘门碰撞事故。sick3000激光障碍物检测存在盲区这是导致小车与卷帘门撞车的主要原因。

图2 小车的车体结构

2 问题解决

2.1 SSIO设置输入输出点的选择

通过查阅“AGV使用手册中的IO设置清单”，输入点U1_IN14和输出点U1_OUT17是空闲的IO点，项目中可以通过这两个输入输出点来设计实施，U1_IN15输入点是AGV系统预留的门联锁检测输入点，该输入信号从外部检测门联锁状态，并将该状态输入至PLC中进行处理，处理结果回馈至上位控制计算机中以提供给小车使用，在项目中通过电气线路连接后加以使用。

2.2 绘制电气连接示意图

AGV小车行驶空间内有3道卷帘门需进行识别，因此需要加装3个光电检测对其进行检测识别，3个光电检测使用的是德国SICK公司的VL18-4P3612反射光电检测传感器，当光电检测传感器被卷帘门遮挡时将触发该传感器产生1个卷帘门未升起至安全高度的信号，传感器反应时间小于2 ms，最大工作频率250次/s，PNP型输出，工作电压为10～30 V，最大输出电流100 mA。检测信号回馈给AGV系统已达到识别卷帘门的作用。其电气连接示意图如图3所示。

图3 电气连接示意图

2.3 根据示意图进行现场连线改造

在具体的实施中发现现场三道卷帘门有三个检测信号，而AGV系统的备用输入点只有一个（U1_IN14）。因此，加装一个光电耦合器作为三个信号的整合，光电耦合器选用OMRON公司的型号为G3TA-IDZR02S的光电耦合器，光电耦合器在电气系统中不仅有信号整合的作用，同时由于该型号耦合器具有输入输出间相互隔离，电信号传输具有单向性等特点，保证了信号的可靠性及电气系统的稳定性，耦合器的输出接U1_IN14。

2.4 CWay软件设置

电气线路连接好后，在CWay8控制软件上对IN14的信号进行设置，使系统能够识别输入信号。具体步骤如下：①在CWay8主界面右键选择Layout properties选项，在打开的界面中选择SSIO Objects选项。②在SSIO中右键选择NEW新建，打开信号设置对话框。在这里对信号的种类、路线、单元、ID、节点、显示的ID、信号状态的颜色等进行设置。③在上面的对话框中对信号进行各个属性的设置，设置完成后的信号。

这样的话三个检测信号就会被AGV系统识别。

2.5 改造后的效果检查

通过以上步骤对系统进行改造后对连锁装置进行了测试。在系统正常运行的情况下触发连锁信号，以查看装置对系统的影响及效果。当卷帘门在关闭或者正在关闭的时候，连锁信号被触发使小车停止。同时CWAY监视软件实时显示触发光电检测的卷帘门位置以及以SSIO Objece编辑中的颜色进行显示，小车的状态也会同步被系统设置为Blocked（被阻止）的状态，AGV小车安全停止，杜绝了与卷帘门发生碰撞事故。

3 结语

随着自动化仓储系统的广泛应用，AGV小车在当下已经成为工业生产、自动化仓储、原料运输的重要工具之一，本文通过改造现场电气线路及运用小车监视软件CWAY所特有的SSIO设置功能对AGV小车行驶区域内的卷帘门相对于小车通过安全与否的状态进行识别并实时显示在监视软件当中，杜绝了碰撞事故的发生，保障了小车自身设备安全，从系统改造层面提高了小车行驶的安全性能，也便于日常对卷帘门的监控管理，Rocla公司该型号的AGV小车在行业内使用较为广泛，该技术具有一定的推广价值。