NDC8AGV系統(tǒng)-2

1、AGV控制系統(tǒng)主講主講: :張家輝張家輝 AGV系統(tǒng)組成System ManagerHost(ERP, WMS, MES)CWay(Operator Interface)I/O AGV控制系統(tǒng)組成 控制管理系統(tǒng) 控制管理系統(tǒng) 執(zhí)行指令 從序列中分配最佳AGV 為每一條指令計算最佳路徑 控制AGV系統(tǒng)的交通流量 Digital I/O操作 通訊管理 仿真 控制管理系統(tǒng)(CM) 小車管理:為每一條指令分配最近的空閑AGV 路徑管理:為每一條指令計算最佳路徑 站臺: 定義如何進入一個操作站臺 在操作站臺如何動作 如何離開站臺 死鎖處理 控制管理系統(tǒng)(TM) 控制AGV系統(tǒng)的交通流量 使用BLOCK防

2、止車輛相撞 檢測并向CM報告死鎖狀況 控制管理系統(tǒng)(IOH) 給出一種根據(jù)外部條件執(zhí)行指令的方式:例如根據(jù)哪個站臺可用來選擇目標站臺 可根據(jù)AGV在layout中的位置讀寫IO狀態(tài) 支持OPC標準 控制管理系統(tǒng)(仿真) 對AGV系統(tǒng)的整個運行狀態(tài)進行仿真 在CWAY中查看仿真情況 仿真內(nèi)容 裝卸貨操作(包括操作失敗的處理) 電池充電對系統(tǒng)的影響 瓶頸 高速仿真模式 控制管理系統(tǒng) 管理控制軟件NT8000的運行。 服務(wù)安裝 nt8k install h XXXX(系統(tǒng)名系統(tǒng)名) 服務(wù)啟動 nt8k start 打開服務(wù)控制臺 nt8k console 服務(wù)停止 nt8k stop 服務(wù)卸載 nt

3、8k remove 建立遠程服務(wù)控制臺 nt8k console XXXX（XXXX為為NT8000服務(wù)安裝的機器名）服務(wù)安裝的機器名） 圖形監(jiān)控系統(tǒng) 圖形監(jiān)控系統(tǒng)可視化：利用直觀、形象的圖形、動畫和聲音等多媒體方式，由實時采集AGV的運行信息，實現(xiàn)對整個AGV系統(tǒng)的監(jiān)控，有效地維護系統(tǒng)的正常運行 顯示系統(tǒng)路徑圖 顯示系統(tǒng)內(nèi)每輛AGV的位置和狀態(tài)顯示車輛狀態(tài)信息可查看和設(shè)置輸入和輸出的狀態(tài)可查看命令緩沖區(qū)中的命令列表，了解AGV具體的裝卸貨地點可查看車輛的PLC狀態(tài)，進行車輛管理具有事件管理功能。可直接下達任務(wù)（應(yīng)急用） 圖形監(jiān)控系統(tǒng)用戶管理用戶帳戶用戶組(授權(quán)級別)管理layout(顯示)

4、圖層 變量 車輛類型SSIO圖形方式查看SSIO狀態(tài)例如開門關(guān)門 GI-objects程序控制的圖形顯示 圖形監(jiān)控系統(tǒng)命令管理事件管理 圖形監(jiān)控系統(tǒng)語言支持 English German French Italian Spanish Swedish Finnish Russian Simplified Chinese 一個系統(tǒng)中最多支持16個CWAY 圖形監(jiān)控系統(tǒng)（工作流程） 應(yīng)用配置時一次性工作 管理 Transport Structures 創(chuàng)建 event 描述 管理layout 日常任務(wù) 查看事件和錯誤信息 開始或取消任務(wù) 查看車輛狀態(tài) 圖形監(jiān)控系統(tǒng)（結(jié)構(gòu)） Windows 平臺 Ev

5、ents 錄入一個 Microsoft Access 數(shù)據(jù)庫 專有的界面 Licensed via System Manager 支持用戶數(shù)(1-16) 信號采集系統(tǒng) 用以和充電站等地面設(shè)備進行通訊 可集成多個信號采集模塊，和大量地面設(shè)備交換信息 可以與電控交換信息 通訊系統(tǒng)采用RCU/RS422基站無線電通訊裝置與每臺AGV 安裝的RCU/RS232 進行通訊，其通訊速度和工作可靠性均有所提高。 可設(shè)置多個通訊模塊，具有較大的無線電覆蓋范圍 通訊模塊基本參數(shù)： 通訊頻率 ：2.4GHz 單個通訊模塊覆蓋半徑：100米采用無線局域網(wǎng)通訊方式 每臺車分配一個IP地址 可設(shè)置多個無線接入點進行通訊

6、 覆蓋半徑100-200米 充電系統(tǒng) 自動充電請求 任務(wù)優(yōu)先原則 ：在未完成工作任務(wù)之前 等待空閑 充電電池 鉛酸電池 鎳鎘電池 鎳氫電池 鋰離子電池：碳酸鋰、磷酸鐵鋰 反射板導(dǎo)航系統(tǒng) 反射板是AGV的指引路標，它是整個AGV系統(tǒng)運行的基礎(chǔ) 反射板的準確與否，直接影響AGV 在行駛過程中的可靠性、穩(wěn)定性和準確性 反射板的位置都經(jīng)過科學(xué)規(guī)劃，且經(jīng)過精確測量 平面布置與路徑規(guī)劃 平面布置決定了整個AGV系統(tǒng)運行的環(huán)境基礎(chǔ)。要考慮如下因素 是否便于機組操作人員操作 AGV在整個系統(tǒng)中的運行效率 不同車型之間的路徑規(guī)劃 車與車之間的交通管理等。 平面布置對反射板的影響 平面布置對AGV的行走及作業(yè)空間

7、的影響 平面布置與路徑規(guī)劃路徑規(guī)劃多種路徑的合理利用，以便提高整個系統(tǒng)的作業(yè)效率。在一些比較繁忙的交通路口，要盡量減少路徑的交叉。要盡量保證路徑的周圍有分布良好的反射板 只有對平面布置與路徑規(guī)劃進行了科學(xué)的設(shè)計，才能使整個系統(tǒng)的運行效率達到最高 應(yīng)用軟件 VAD定義軟件-小車編程軟件 WinLay定義軟件-小車路徑繪制軟件 WinC8定義軟件-上位編程軟件。 維護軟件 VMT診斷程序-可察看用戶定義的各個變量；I/O卡的各個點；驅(qū)動及轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)環(huán)的狀態(tài)；反光板的位置好壞。 CWAYS監(jiān)控軟件 NT8K服務(wù)軟件 文件系統(tǒng) 一般在C：盤下建Base8目錄，所有和LGV系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)存在其中。 一個A

8、GV系統(tǒng)的主要目錄有：*.p8k *.sys *.c8 *.cway 應(yīng)在WINDOWS系統(tǒng)啟動批處理文件AUTOEXEC.BAT中指明Base8的路徑。例：set system8=C:base8 導(dǎo)航基本概念磁點導(dǎo)引：檢測地面的磁鐵，典型應(yīng)磁點導(dǎo)引：檢測地面的磁鐵，典型應(yīng)用于走廊，堆棧通道等用于走廊，堆棧通道等磁點傳感器磁點傳感器u探測磁場探測磁場磁點磁點u安裝于地板安裝于地板 主流導(dǎo)航模式Spot電磁導(dǎo)引電磁導(dǎo)引 主流導(dǎo)航模式Inductive Wire磁帶導(dǎo)引磁帶導(dǎo)引 主流導(dǎo)航模式磁帶磁帶電磁導(dǎo)引原理：電磁導(dǎo)引原理： 主流導(dǎo)航模式1. 電磁感應(yīng)傳感器主要是由兩個感應(yīng)線圈組成的，可同時采入

9、導(dǎo)引線的感應(yīng)信號。2. 通過比較兩個線圈中信號的強弱便能得到電磁感應(yīng)傳感器的偏移量，通過一定的導(dǎo)引計算后就可實現(xiàn)AGV的電磁導(dǎo)引。光學(xué)導(dǎo)引（光學(xué)導(dǎo)引（EyeWay）：）：讀取和解碼讀取和解碼2D條形碼（條形碼條形碼（條形碼安裝于天花板下）安裝于天花板下）EyeWay SensorEyeWay Sensor：基于照相機的：基于照相機的傳感器傳感器u讀取讀取2D2D條形碼條形碼u測定可視區(qū)域內(nèi)的位置測定可視區(qū)域內(nèi)的位置EyeWay MarkersEyeWay Markersu2D2D條形碼，數(shù)據(jù)矩陣條形碼，數(shù)據(jù)矩陣uSize from 127 356 mmSize from 127 356 mmu

10、安裝于天花板下安裝于天花板下 主流導(dǎo)航模式EyeWayTMRANGE導(dǎo)引：利用墻面或其他平導(dǎo)引：利用墻面或其他平面物體進行導(dǎo)引，多用于自動面物體進行導(dǎo)引，多用于自動卡車裝卸?？ㄜ囇b卸。 主流導(dǎo)航模式Range復(fù)合導(dǎo)航復(fù)合導(dǎo)航綜合了激光、綜合了激光、EyeWayEyeWay或或RangeRange、磁、磁點、電磁等的導(dǎo)航模式；點、電磁等的導(dǎo)航模式；典型應(yīng)用于限制了到反射板的視典型應(yīng)用于限制了到反射板的視線的環(huán)境線的環(huán)境 主流導(dǎo)航模式Multi-navigation(E.g. Laser&Spot)激光導(dǎo)引：激光導(dǎo)引：通過測角和測距通過測角和測距n激光頭激光頭探測反光板探測反光板測定角度和距離測定

11、角度和距離n反光板反光板安裝在墻或設(shè)備上安裝在墻或設(shè)備上扁平或圓形扁平或圓形 主流導(dǎo)航模式Laser。 激光導(dǎo)引的工作原理Laser 激光導(dǎo)引的工作原理兩種計算模式：n初始位置計算n連續(xù)位置計算 激光導(dǎo)引的工作原理初始位置計算：n初始位置計算功能當小車位置未知時，將開始執(zhí)行初始化位置計算 n初始位置計算條件n小車至少可看到四塊分布良好的反射板n所看到的反射板位置都是已知的n初始位置計算過程：n最后已知點測試n三角測量 激光導(dǎo)引的工作原理初始位置計算：n初始位置計算是最耗時的操作（對于一個普通的layout大約需要10秒），因此在初始位置計算中不包含太多的反射板是很重要的，最多只能32塊。通常對

12、于一個25米25米的空間，1015塊已經(jīng)足夠 激光導(dǎo)引的工作原理連續(xù)位置計算：n連續(xù)位置計算功能1.當初始位置確定后，導(dǎo)引系統(tǒng)將自動轉(zhuǎn)換到連續(xù)位置計算模式。2.死估算：一種根據(jù)小車的當前已知速度和STEER ANGLE,估算出下一個時間段內(nèi)小車應(yīng)該到達的位置。3.50ms 采樣周期4.至少3塊良好分布的反射板 激光導(dǎo)引的工作原理連續(xù)位置計算的三個主要步驟：n利用移動模型測量位置 。移動模型用于估測小車從50ms前的點開始如何移動 AGV導(dǎo)引概述連續(xù)位置計算的三個主要步驟：n從新的估算位置聯(lián)想反射在每50ms的樣本中，掃描頭旋轉(zhuǎn)了大約108度。在下圖中箭頭表示掃描頭在t=0，50ms，100ms

13、和150ms時的角度。從R4開始進行角度估測。我們稱這個處理過程為“反射板協(xié)定”。從一塊反射板反射回來的光線必須符合某種標準，才能被認為是“good”反射板,只有”good”反射板能夠被用于位置估算。 AGV導(dǎo)引概述連續(xù)位置計算的三個主要步驟：如果沒有期望的板足夠接近我們要考察的光線，則要考察的光線將不能和任何反射板關(guān)聯(lián)。這時我們認為有一塊錯誤反射板（可能由于反射板位置被移動過）或有錯誤光線（可能是強反光物體的反射） AGV導(dǎo)引概述決定一個反射角度是“good“的標準如下：n 測量角度和期望角度的差要足夠小；n 不允許別的反射光線太接近要考察的反射角度，否則這個角度就不能用于正確的位置估計（也

14、就是我們通常所說的出現(xiàn)了double） 激光導(dǎo)引的工作原理連續(xù)位置計算的三個主要步驟：n驗證估計位置n測量角和估計角的差異用于驗證估計位置 n如果此時沒有“good”反射板，或者說角度的測量值和 期望值不符，小車將繼續(xù)以“死估算”模式運行。通常小車可以在這種情況下行駛數(shù)米，直至超出安全區(qū)停止。 激光導(dǎo)引的工作原理反射板分布：理論上導(dǎo)引系統(tǒng)必須在每108度扇區(qū)內(nèi)找到至少一塊好的反射板n首先必須正確分布反射板使agv在行駛路徑上的四個方向能夠看到反射板，n其次還應(yīng)該避免反射板在小車行駛路徑上對稱分布 (在第三章詳細介紹) 激光導(dǎo)引的工作原理 AGV路徑規(guī)劃Winlay的三個功能：u定義layout

15、中的小車路徑u定義小車如何導(dǎo)引u產(chǎn)生基本的block信息給TM使用 AGV路徑規(guī)劃組成路徑系統(tǒng)的要素：u點點u段段uStationStation站臺站臺uClusterCluster，串或簇，串或簇uAreaArea，區(qū)域，區(qū)域uGI-pointGI-point，uNavigationNavigation，導(dǎo)航區(qū)域，導(dǎo)航區(qū)域uIgnore False LineIgnore False Line，錯誤忽視線，錯誤忽視線uReflector wallReflector wall，反射墻，反射墻 AGV交通管理交通管理的目的：u控制AGV系統(tǒng)的運輸流量u防止AGV沖突或相撞u探測死鎖狀態(tài)，以使車輛管

16、理系統(tǒng)能夠處理。 AGV交通管理交通管理功能包含：一個段表：描述layout中連接點的所有路徑三個BUFFER：TM carrier buffer，segment buffer和point buffer AGV交通管理交通管理段的處理u向TM請求段uTM分配段 AGV交通管理段的分配（四個條件）u段沒有被分配給其他小車u段的終點沒有被分配給其他小車u段沒有被其他小車blocku段沒有被任何SSIO阻塞標記為“占用”occupid：段和段的終點占用存儲：占用列表被存儲于：buffer內(nèi)存 AGV交通管理段的分配順序如何工作：一、TM的優(yōu)先級分配每車有兩個優(yōu)先級值u段的分配優(yōu)先級uPush優(yōu)先級u

17、數(shù)字1（最高）到數(shù)字5（最低） AGV交通管理由由Carrier Manager設(shè)置優(yōu)先級設(shè)置優(yōu)先級 AGV交通管理十個序列中的優(yōu)先級評估：十個序列中的優(yōu)先級評估：Allocation priority 1, STARVING, 首先評估. Allocation priority 1, PENDING Allocation priority 2, STARVING Allocation priority 2, PENDING Allocation priority 3, STARVING Allocation priority 3, PENDING Allocation priority 4,

18、 STARVING Allocation priority 4, PENDING Allocation priority 5, STARVING Allocation priority 5, PENDING, 最后評估. AGV交通管理小車的五個狀態(tài)：小車的五個狀態(tài)：uUNKNOWN uLOST uSATISFIED uPENDING uSTARVING AGV交通管理段和點的釋放：段和點的釋放：u段的釋放：當參考點到達段的終點段的釋放：當參考點到達段的終點u段的起始點的釋放：段的起始點的釋放：1、不再被占用；、不再被占用；2、小車在段、小車在段上行駛過一段指定的距離（在上行駛過一段指定的距離

19、（在winlay中定義為中定義為Point Release Distance ）通常這個距離被設(shè)置為小車的最大長度通常這個距離被設(shè)置為小車的最大長度+安全邊際安全邊際+定位定位誤差等（如下圖）誤差等（如下圖） AGV交通管理Point Release Distance：1、安全邊際（、安全邊際（2*300mm）2、車輛長度、車輛長度3、搖擺偏差（、搖擺偏差（200mm）4、計算誤差（、計算誤差（20mm）5、探測器區(qū)域、探測器區(qū)域 AGV交通管理交通管理和阻塞（交通管理和阻塞（blocking）：）：什么是阻塞？什么是阻塞？u目的：防止小車相撞目的：防止小車相撞u基本原則：一個被占用的段不能被

20、分配給另一臺小基本原則：一個被占用的段不能被分配給另一臺小車車u小車的幾何參數(shù)也決定阻塞的產(chǎn)生小車的幾何參數(shù)也決定阻塞的產(chǎn)生 AGV交通管理段阻塞的四個條件：段阻塞的四個條件：1、Layout產(chǎn)生的阻塞產(chǎn)生的阻塞 AGV交通管理段阻塞的四個條件：段阻塞的四個條件：2、路徑產(chǎn)生的阻塞、路徑產(chǎn)生的阻塞 AGV交通管理段阻塞的四個條件：段阻塞的四個條件：3、SSIO產(chǎn)生的阻塞產(chǎn)生的阻塞 AGV交通管理段阻塞的四個條件：段阻塞的四個條件：4、ACK-point cluster產(chǎn)生的阻塞產(chǎn)生的阻塞用于解除死鎖，只關(guān)心被分配的段的終點的狀態(tài)用于解除死鎖，只關(guān)心被分配的段的終點的狀態(tài) AGV交通管理阻塞釋放

21、：阻塞釋放：u阻塞由阻塞由NT8000中的中的TM模塊進行管理模塊進行管理u自動釋放，特殊情況下允許手動釋放自動釋放，特殊情況下允許手動釋放u釋放的含義是：所有被占用的點和段的狀態(tài)被設(shè)置釋放的含義是：所有被占用的點和段的狀態(tài)被設(shè)置為為“free” LS5 LS5LS5和LS4的比較1、底座尺寸相同，可替換安裝2、 LS5 比 Laser Scanner 4 高9mm3、 LS5 使用新型的連接器 LS5LS5的接線 LS5LS4的接線反射板：激光導(dǎo)引系統(tǒng)中的路標。標準長度：750mm，標準寬度：37mm（扁平式反射板） 反射板及布置如上圖所示，對于探測距離設(shè)置為25米的情況，在正負45度范圍內(nèi)

22、，可達到最大探測距離25米；在45度到60度之間，反射板的可見距離為15米；在60度到75度之間，其最大可見距離為5米。通常情況下，為簡化計算，取正負54度為有效可見距離。 反射板及布置實際上，反射板的最大探測距離可達到70米，但是由于地面等原因，在這種情況下反射板必須加長，因此一般多用于室外。這種情況下還有一個弊端：更容易產(chǎn)生錯誤反射板信息。 反射板及布置反射板分布好與不好1、至少4塊，推薦4-7塊反射板2、每一個90度扇形區(qū)域有一塊反射板 反射板及布置Double反射板：兩塊較近的反射板 反射板及布置反射板應(yīng)用：n柱子 反射板及布置反射板應(yīng)用：n柱子 反射板及布置反射板應(yīng)用：n墻三種類型 n45度 Dv=5d or 6dn背靠背 相距很遠n平行 Dv=3.7d 反射板及布置反射板