背負(fù)舉升式AGV在感光膠片行業(yè)的規(guī)劃和應(yīng)用

文/ 韓立志

AGV即自動導(dǎo)引車，是自動化物流系統(tǒng)中的核心組件之一，它在生產(chǎn)線各組成部分之間起到了橋梁紐帶作用。感光膠片行業(yè)雖然隨著數(shù)碼相機(jī)和智能手機(jī)的興起已經(jīng)沒落，但是在如醫(yī)學(xué)、軍工等領(lǐng)域依然有其存在的價值。感光膠片在坯料復(fù)合卷生產(chǎn)過程中有兩個環(huán)節(jié)智能化程度有待升級，一是從坯料庫房需要運(yùn)送原坯料卷至供卷機(jī)處，上料至氣脹軸上以供供卷機(jī)消耗，二是從收卷機(jī)氣脹軸處需要卸成品料卷運(yùn)送至成品倉庫內(nèi)，目前均為人工推車搬運(yùn)費(fèi)時費(fèi)力?，F(xiàn)方案規(guī)劃使用AGV來進(jìn)行搬運(yùn)，從而提升工作效率，降低人工勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)安全性。

本項目的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：原坯料卷和成品料卷直徑范圍200～800（mm）之間，長度范圍800～1100（mm），重量≤1000kg，生產(chǎn)線的工作節(jié)拍要求為一供卷機(jī)處8.5分鐘完成一次上料，二供卷機(jī)處25分鐘完成一次上料，收卷機(jī)處8.5分鐘完成一次下料。圖1為供卷機(jī)處上下料的情況，圖2為倉庫內(nèi)坯料卷和成品料卷擺放的情況。

圖1 供卷機(jī)處上下料

一、方案規(guī)劃

在規(guī)劃圖3可見，下部區(qū)域為工作區(qū)，供卷機(jī)和收卷機(jī)為連套設(shè)備，每天兩班16小時連續(xù)同步工作，完成感光膠片的復(fù)合卷工藝。產(chǎn)線中有4臺供卷機(jī)（一供卷J和K，二供卷J和K），AGV從庫房中搬運(yùn)原坯料卷分別供給其上料消耗。產(chǎn)線中有2臺收卷機(jī)（收卷J和K），AGV從其下料運(yùn)送至庫房存儲。上部區(qū)域為庫房，主要用來做原坯料卷和成品料卷的存儲以及配合外部發(fā)運(yùn)，庫房內(nèi)局部區(qū)域設(shè)置有緩存區(qū)，主要用來存放未使用完全的殘卷。

在工作區(qū)有1～2名工作人員駐守，即隨時監(jiān)護(hù)各供卷機(jī)的工作情況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)哪一個供卷機(jī)已殘料不多時，即可按下設(shè)備附近設(shè)有的叫料按鈕，隨即AGV得到系統(tǒng)指令后去庫房取新原坯料卷，并自動送至供卷機(jī)側(cè)，工作人員操作執(zhí)行上料程序；當(dāng)工作人員發(fā)現(xiàn)收卷機(jī)已滿卷時，即可按下設(shè)備附近的送料按鈕，隨機(jī)AGV得到指令來取成品料卷后送至庫房儲存。

二、AGV的選型及參數(shù)

本應(yīng)用方案中選用磁導(dǎo)航帶舉升背負(fù)式AGV，此款為根據(jù)項目非標(biāo)定制型，額定負(fù)載1000kg，車體尺寸為：長1150mm，寬880mm，高770mm。AGV的運(yùn)行速度為0～45m/min，采用雙輪差速驅(qū)動可實現(xiàn)車體的前進(jìn)、后退、左右轉(zhuǎn)彎等功能。車體上方安裝有剪刀叉式液壓升降臺，其控制電機(jī)的供電也是由AGV車體內(nèi)的鋰電池供電，升降臺主要是為了實現(xiàn)料卷的自動取放功能，舉升高度范圍在770～1500mm。AGV車采用的是磁條導(dǎo)引，可實現(xiàn)±10mm的導(dǎo)引精度和重復(fù)定位精度。AGV采用磷酸鐵鋰電池作為供電電源，且采用抽拉快換的安裝方式，人工可以很方便地對電池更換，每臺AGV車配備一用一備的兩組電池，可保障產(chǎn)線的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)使用。AGV基于總線的驅(qū)動器和控制器，可實現(xiàn)系統(tǒng)自動控制和手動控制的模式切換。并且AGV設(shè)有多重的安全防護(hù)機(jī)制（激光雷達(dá)檢測、機(jī)械防撞模塊、物料檢測傳感器等），以及直觀的信號燈顯示和特殊情況的報警提示。綜合來看，本AGV可以穩(wěn)定、有效地滿足工作需要。

圖3 方案規(guī)劃圖

圖4 AGV運(yùn)送原坯料至供卷機(jī)附近

三、供卷收卷的上下料方式

在供卷過程中，AGV運(yùn)送原坯料至供卷機(jī)附近，AGV的升降臺升起，將原坯料卷放在固定的V槽支架上，而后AGV即可離開，如圖4。隨后由附近的工作人員拿遙控器操控供卷機(jī)下方的軌道對接小車（也帶剪刀式舉升功能）去V槽支架處頂起料卷，然后工作人員抽出料卷中的鋼筒（主要是存取料時起支撐作用）統(tǒng)一存放在一旁待回收。工作人員將氣脹軸穿入原坯料卷中，隨后操控軌道對接小車至供卷機(jī)下方，進(jìn)行微動對接裝卡料卷。同理，收卷機(jī)處當(dāng)料卷已滿卷時，設(shè)備信號燈閃爍提示工作人員進(jìn)行下料卷，也是采用軌道對接小車將料卷放置在V槽支架上，啟動叫車按鈕后AGV自動過來取料并送至庫房存儲，如圖5。

四、系統(tǒng)架構(gòu)

在庫房內(nèi)，有原坯料卷的倉儲區(qū)、有成品料卷的倉儲區(qū)、有殘卷的緩存區(qū)，統(tǒng)一依靠WMS倉庫管理軟件進(jìn)行統(tǒng)一的倉位物料管理，每一個物料倉位下方均設(shè)置有檢測傳感器，即該位置是否有物料，可實時反饋更新給系統(tǒng)。AGV的調(diào)度系統(tǒng)也是根據(jù)實時更新的倉位信息去計算選擇最優(yōu)的倉位和路徑分派給AGV指令。圖6為系統(tǒng)信息流架構(gòu)。

RCS調(diào)度系統(tǒng)軟件可以執(zhí)行地圖管理、服務(wù)管理、設(shè)備管理、任務(wù)管理、告警管理、日志管理、系統(tǒng)管理、使用向?qū)У劝舜笙到y(tǒng)功能。

表1 生產(chǎn)節(jié)拍的匹配計算

圖5 AGV自動取料并送至庫房存儲

圖6 系統(tǒng)信息流架構(gòu)

五、生產(chǎn)節(jié)拍的匹配計算

生產(chǎn)節(jié)拍的匹配計算，如表1。結(jié)論：根據(jù)生產(chǎn)的需要，共需要至少2臺AGV，能滿足產(chǎn)線使用節(jié)拍需求。

六、自動門的設(shè)計

感光膠片行業(yè)工作區(qū)對于潔凈有一定的要求，在倉庫和工作區(qū)之間原有兩道自動門。本項目中對門的開閉通訊形式進(jìn)行了改造。在門的控制盒處連接了無線模塊，使之與AGV系統(tǒng)通訊對接。當(dāng)AGV小車到達(dá)門口時，會通過工業(yè)AP向自動門的無線模塊傳遞信號，隨即自動門開啟，待自動門上升到達(dá)上位時，向AGV系統(tǒng)反饋通過信號，AGV完全通過自動門時，會由系統(tǒng)再次發(fā)送信號，自動門下降。從而提高工作間的潔凈度。

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七、總結(jié)

本規(guī)劃根據(jù)項目現(xiàn)場的實際環(huán)境，采用了合理的路線設(shè)計和優(yōu)化系統(tǒng)，有效地減少AGV小車的空跑時間和等待時間，提高了效率。非標(biāo)的車體設(shè)計結(jié)合了目前AGV車的多方面技術(shù)，使整個系統(tǒng)的運(yùn)行更穩(wěn)定。本項目通過對非標(biāo)背負(fù)帶舉升AGV的應(yīng)用，解決了行業(yè)內(nèi)料卷搬運(yùn)智能物流設(shè)備的從無到有的應(yīng)用，為今后感光膠片行業(yè)內(nèi)更多智能設(shè)備的應(yīng)用起到一定的示范意義。