非接觸供電AGV在汽車底盤合裝上的應用

??企 業 介 紹??

沈陽華晨金杯汽車有限公司成立于1991年7月，公司的前身是沈陽金杯客車制造有限公司，于1996年更名。公司注冊資本4.44億美元，目前，在職員工近8000人。華晨金杯擁有兩個整車品牌、三大整車產品：這兩個整車品牌及“中華”和“金杯”系列；三大整車產品包括擁有自主知識產權的中華品牌系列轎車、國內同類型中市場占有率接近60％的金杯海獅輕型客車、以及引進豐田高端技術生產的金杯閣瑞斯多功能商務車。華晨金杯瞄準世界汽車的一流企業，投入7000萬元巨資引進日本豐田公司的管理方式，并將先進的MRPII管理信息系統應用于企業管理。同時，公司還大力倡導團隊精神。敬業精神和不斷改善精神，使公司整體素質迅速提高，企業管理步入科學化。

??項 目 背 景??

沈陽華晨金杯汽車有限公司海獅總裝II廠成功實施了非接觸式供電的AGV合裝系統。傳統的AGV是以電池為動力，裝有非接觸導向裝置和獨立尋址系統的無人駕駛自動運輸車。由于采用電池供電，因此，傳統的AGV的功率和行駛距離受到極大的限制，AGV的利用率也不高。為了提高AGV的利用率，就必須對AGV的電池進行經常性的充電。為了保證AGV 在生產線上不用移出生產過程就可以完成充電，必須在安裝整個生產過程系統中，在允許 AGV暫停的地方（比如分段運輸區，轉向區，裝載停止區等）設置并安裝電池充電站，定時定點對AGV進行充電。AGV車動力電源一般用的是傳統的“高倍率開口鎘鎳電池”，以適應其快速充電和較大電流放電的要求。但受“鎘鎳電池”記憶效應的影響，使用、維護比較麻煩。同時由于“鎘鎳電池”中鎘的污染，不適應環保的要求。此外，充電站數量的增多，也增加了AGV運輸系統的總建設成本。

隨著IPT（Inductive Power Transfer）非接觸供電技術的發展，將IPT非接觸供電技術應用于AGV物流運輸系統，將極大改善目前AGV供電系統的缺陷。這種供電系統可以在AGV不帶電池的情況下為小車提供驅動電源和控制電源，也可以在不設充電站的情況下為AGV的電池進行連續或定時充電。但是非接觸供電受地下供電電纜限制,不利于進行現場改造,路線柔性變化降低。

新松非接觸供電AGV在汽車底盤合裝上的應用

非接觸式供電系統原理

系統供電柜能產生高頻持續循環的交流電源。供電電纜以兩根鋪設，一根是輸出電流，一根是返回電流，電流呈反向流動。這樣能使得在兩根電纜之間形成雙倍強烈的磁場，而在兩電纜外部沒有磁場。通過AGV車體上取電裝置(類似變壓器原理)，將磁場轉換電能，并逆變成直流供AGV使用。

新松公司依據強大的技術優勢及創新能力，并根據多年的AGV技術積累和應用經驗，為沈陽華晨金杯汽車有限公司海獅總裝II廠成功實施了非接觸式供電的AGV合裝系統。該項目一期共設計1套供電裝置供2個環線使用，調度管理4臺AGV分別用于發動機總成和后橋總成的合裝。以滿足一期296秒的生產節拍。該系統在滿足既有車型的前提下，考慮了將來新增車型的需要。

系統構成及各功能

該系統由4臺剪式單舉升AGV，1套AGV地面供電、導引系統，1套AGV控制臺，1套數據采集系統和AGV調度管理系統和通訊系統等構成。

AGV：AGV完成發動機總成和后橋的裝配定位、輸送和輔助裝配工作。

AGV地面供電、導引系統：地面導引系統是AGV運行的路線和軌跡，通過供電電纜實現電磁導引。

AGV控制臺和調度管理系統：AGV控制臺和調度管理系統負責數據采集系統的數據處理，與上位機交換信息，生成AGV的運行任務，解決多AGV之間的避碰問題等。

通訊系統：通訊系統由無線局域網組成。AGV與控制臺之間采用無線電臺進行信息交換，通訊協議為TCP/IP協議。控制臺與上位機之間采用以太網進行數據傳輸。

AGV工作過程描述

AGV控制臺通過對射開關檢測到輸送鏈上車體的位置信號后，分別調度在等待站點已載有發動機總成(后橋)的AGV按預定時間、速度進入輸送鏈下方，在預定區域捕獲預先固定在汽車車身上的合作目標，保持穩定跟蹤狀態后，人工控制舉升，AGV自動打開滑動平臺鎖銷。由裝配工人安裝固定螺栓，完成裝配后人工發出安裝結束信號。根據發此結束信號，AGV自動落下升降機構后復位，滑動平臺自動閉鎖，AGV加速離開裝配工位，在裝載站點裝好發動機總成(后橋)后，AGV向控制臺發出裝載完成信息，AGV按控制臺的指令行駛到等待地點，進入下個循環。

AGV控制臺根據主裝懸掛車體到達的信號向在等待點的合裝小車發出行駛信號，若主裝配線上是空吊具，則AGV小車仍處于等待狀態。當發動機總成(后橋)不能及時供應時，可通過設置在裝配工位旁邊的輸送鏈急停開關由人工控制，停止輸送鏈運行。當AGV因特殊原因進入報警工位而未完成合裝時，AGV系統及輸送鏈報警，輸送鏈同時停線。以完成裝配。

AGV系統技術指標

AGVS控制方式：控制臺集中調度、監控、管理控制

AGV控制方式具備功能：全自動／離線模式／手動

通訊方式：無線局域網

AGV導航方式：電磁導航

AGV驅動方式：雙輪差動

負載能力：AGV最大負載能力1000kg

運動方向：前、后、轉彎行走

最大直線速度：直線60m／min

轉彎半徑：1.5m

導航精度：±10mm

停車精度：±10mm

防碰裝置：激光防碰+接觸式保險杠  

舉升裝置：電動剪式舉升，舉升行程1000mm，舉升力1噸，升降速度4.5米/分鐘

活動平臺： X（車長方向）±120 mm、 Y（車寬方向）±50 mm、水平旋轉  ±2度

供電方式：非接觸式供電

車體尺寸：2500 mm×1200 mm×800 mm／1800mm(長×寬×高(舉升前／舉升后))

AGV車載控制器

新松公司根據當前AGV技術的最新發展形勢，投入巨大的人力物力資源，結合多年的設計及應用經驗，設計出了新的一款嵌入式CAN總線的主控制器，該主控制器使用工業級嵌入式主機做為主計算機，在控制器內集成了主機、電子盤、網卡、CAN通訊端口、串口等高速運算主機所需的部件及通訊部件，進行獨立封裝。控制器內部集成了AGV控制所需的最基本單元，控制器本身無任何擴展插槽，使用簡單電源供電，面板上有一個顯示器輸出端口、一個RJ45網絡端口、一個PS/2鍵盤及鼠標通用接口、兩個RS232串口、兩個CAN通訊端口，控制器底部有帶有減震器的安裝支架。

運動控制模塊MUC50是基于CAN總線通訊方式的分布式運動控制器，通過對伺服驅動器的調節，來達到對AGV車體運動的精確控制。每個運動控制器不僅能夠控制2個軸的伺服驅動器，還具有16個I/O輸入口、8個I/O輸出口、4個AD輸入口和2個DA輸出口。運動控制模塊MUC50通過CAN總線與主控制器VCU300進行通訊。

分布式設計的MCU50運動控制模塊，安裝簡單，各種狀態可以通過其上部的狀態指示燈直接觀察，使維護更加簡單。MCU50運動控制模塊，在接線方式上采用集中式帶鎖插頭，接線更可靠，不易松動，提高了系統的整體穩定性。

AGV車體軟件

AGV車載控制器使用Windows CE操作系統，包括AGV車體控制嵌入式軟件，車體參數文件，車體工具軟件，車體運行地圖文件，及記錄車體運行狀態的黑匣子文件。

AGV車體控制嵌入式軟件是基于Windows環境下編輯的軟件，可執行多任務的操作，可進行多窗口的動態觀察，恢復功能強。在AGV運動的過程中，可通過顯示中端，動態的觀察AGV的各個設備的工作狀態及位置環的反饋信息。當出現急停停車，通訊中斷，光靶丟失等故障時，無需重新上線，都可以在故障解決以后立即恢復運行。AGV車體控制嵌入式軟件提高了AGV的可維護性，縮短了停線時間。

車體工具軟件，是AGV調試及故障檢修的工具軟件。通過AGV工具軟件，可以方便觀察AGV輸入輸出的狀態，通訊狀態等。

車體參數文件，記錄了AGV各設備的參數信息。此參數文件可以通過AGV控制臺無線傳輸更改，也可以在AGV上直接更改。

車體運行地圖文件是AGV運行規劃的路徑信息，隨著AGV運行路線的更改，AGV系統只需要調整車體運行地圖文件就可以改變AGV運行的環線。

黑匣子文件，記錄了AGV運行的各個信息，當AGV出現故障是，通過黑匣子文件，可以很快地查找出故障的原因。

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AGV 動態合裝解決方案??

目前汽車合裝基本采用連續運轉裝配方式，在工藝鏈及車身連續運行下裝配或發動機是動態合裝的關鍵。新松公司開發的動態跟蹤傳感器是采用專用位置傳感器，當AGV進入被裝車身下放，檢測到合作目標，AGV通過檢測安放在被裝車身下放的合作目標，計算AGV與被裝車身間的位置，調整AGV的運行速度，使AGV保持與被裝車身同步運行實現動態合裝。

??運 行 效 果??

該系統滿足了沈陽華晨金杯汽車有限公司海獅總裝II廠一期296秒的生產節拍，在滿足既有車型的前提下，考慮了將來新增車型的需要。

??小 結??

該種方式AGV直接與被裝車身的位置同步，避免了由于吊具安裝、工藝鏈條節距匹配等原因造成的位置誤差，并可對懸鏈的爬行等問題做出及時的反應，是目前最有效的同步跟蹤方式；另外由于跟蹤同步是由AGV本體進行獨立采樣完成的，即使是在AGV手動離線狀態下仍能完成動態同步合裝工作，因而更具備整體的靈活性。