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圖爾克（天津）傳感器有限公司

項(xiàng)目介紹

位于荷蘭Apeldoorn的卡車及汽車供應(yīng)商VDL Weweler希望將需要手工操作的運(yùn)輸作業(yè)自動(dòng)化，但是必須按照生產(chǎn)系統(tǒng)的要求完成。該公司研發(fā)和生產(chǎn)板簧懸掛系統(tǒng)、空氣懸掛系統(tǒng)以及公共汽車、卡車和卡車拖車的專用車軸。位于其總部的生產(chǎn)區(qū)域大部分是自動(dòng)化的。否則多用途車領(lǐng)域所需的可靠性和即時(shí)可用性是無法實(shí)現(xiàn)的。

負(fù)責(zé)的生產(chǎn)計(jì)劃員發(fā)現(xiàn)卡車拖車支撐元件和懸掛系統(tǒng)的運(yùn)輸需要優(yōu)化。直到2015年年中，這些部件仍然通過叉車在基本生產(chǎn)區(qū)域與噴漆線間運(yùn)輸。在基本生產(chǎn)過程結(jié)束后，機(jī)器人將支撐元件和懸掛系統(tǒng)放置在框架上。隨后，通過叉車去除滿載框架，并放置在噴漆生產(chǎn)線兩個(gè)拾取工作站的其中一個(gè)上。在這里機(jī)器人將部件從框架上提起，懸掛在輸送帶上并送入噴漆線。懸掛部件重35公斤，每個(gè)框架裝有36個(gè)部件。因此，包括框架在內(nèi)的滿載叉車重量大約為2噸。

原解決方案的缺點(diǎn)是它需要大量的員工手動(dòng)作業(yè)。此外，操作人員無法始終像自動(dòng)化車輛一樣精確工作，操作兩噸重叉車時(shí)就更不奇怪。支架必須精確放置在導(dǎo)向標(biāo)記中，以便機(jī)器人可以正確放置或提起支架。如果它們的位置稍微出錯(cuò)，機(jī)器人就會(huì)與框架發(fā)生碰撞。桿將會(huì)彎曲，生產(chǎn)必須停止。

因此，在2014年VDL Weweler的決策者決定將框架的運(yùn)輸自動(dòng)化。除了基本生產(chǎn)區(qū)中的拾取站（A和B），還有兩個(gè)移出站（C和D）位于噴漆線中。所需的運(yùn)輸系統(tǒng)無法按照固定循環(huán)控制。有些框架必須從A運(yùn)輸?shù)紻，而有時(shí)空框架必須從C運(yùn)輸?shù)紸等。希望實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸解決方案盡可能的靈活。

Movexx開發(fā)新AGV

VDLWeweler的決策者轉(zhuǎn)向Movexx International B.V.的運(yùn)輸專家，要求開發(fā)一種自動(dòng)化運(yùn)輸解決方案。Movexx是一家荷蘭的工業(yè)卡車制造商，提供許多客戶定制產(chǎn)品。該制造商已經(jīng)成功開發(fā)和制造了自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV）。然而此次，必須為該任務(wù)開發(fā)一個(gè)新的解決方案。

“AGV具有多個(gè)新特點(diǎn)：雙向驅(qū)動(dòng)功能，用于在下方移動(dòng)框架的超低結(jié)構(gòu)，以及液壓重載提升平臺(tái)。”Andreas Versteeg說道，他是Movexx公司的AGV產(chǎn)品經(jīng)理，負(fù)責(zé)為VDL Weweler研發(fā)新車輛。AGV必須能沿兩個(gè)方向移動(dòng)，因?yàn)樗荒芊聪蛞瞥瞿繕?biāo)工作站。液壓提升平臺(tái)將框架從地面抬起2厘米，以便進(jìn)行運(yùn)輸。

來自Turck B.V.的全面自動(dòng)化解決方案

為了開發(fā)運(yùn)輸車輛，Andreas Versteeg讓圖爾克在規(guī)劃階段就參與進(jìn)來。Movexx以前在其產(chǎn)品中使用過圖爾克傳感器和LED燈。該項(xiàng)目還需要解決方案和可用部件，最大的挑戰(zhàn)是AGV在工廠地面上的雙向控制。圖爾克建議使用組合RFID對(duì)比帶控制。在車間地面上繪制三條色帶：一條白色帶位于中間，左側(cè)和右側(cè)各一條黑色帶。三個(gè)已連接光纖放大器的光纖監(jiān)測色帶并測量亮度。閾值經(jīng)過設(shè)置，以便光纖放大器能夠可靠地檢測黑色與白色間的差異。如果AGV在導(dǎo)引帶中央移動(dòng)，則右側(cè)光纖和左側(cè)光纖都檢測到黑色，中間光纖檢測到白色。如果對(duì)比帶向右彎曲，則右側(cè)光纖將檢測到白色。這將通知AGV向右轉(zhuǎn)彎。適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)通過控制器被發(fā)送到轉(zhuǎn)向軸的執(zhí)行器系統(tǒng)。因此，通過這種方式AGV將沿著“軌道”通過工廠車間。由于AGV必須向前或向后行駛，轉(zhuǎn)向軸和控制器傳感器必須重復(fù)安裝。

最佳線路追蹤與RFID標(biāo)簽相結(jié)合，RFID標(biāo)簽被粘貼在線路關(guān)鍵點(diǎn)處的工廠地面上。轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的標(biāo)簽向AGV發(fā)出是繼續(xù)行駛還是停止的指示。AGV的速度也通過這些RFID標(biāo)簽控制。慢速模式用于曲線段和工作站中的停靠，高速模式用于直線段。這種情況下的高速意味著1km/h的速度。盡管這不是真的很快，但是也完全滿足應(yīng)用的需要，并且是AGV的最大法定允許速度。

AGV本身不做決定。智能來自于AGV與更高級(jí)IMS系統(tǒng)（集成制造系統(tǒng)）的聯(lián)網(wǎng)，該系統(tǒng)指示AGV移動(dòng)到特定點(diǎn)。AGV的邏輯電路將目的地轉(zhuǎn)換成標(biāo)簽號(hào)，并在每個(gè)檢測到的標(biāo)簽處檢查是否應(yīng)該停止、減速，還是加速。AGV的控制器通過RFID標(biāo)簽操控，并檢測AGV何時(shí)到達(dá)其目標(biāo)位置。隨后，AGV放下框架，然后移動(dòng)到單元外的預(yù)設(shè)位置，等待下一個(gè)任務(wù)。如有必要，IMS會(huì)指示AGV將空框架重新送回生產(chǎn)車間。

除了IMS系統(tǒng)外，只有控制站的操作人員能夠向AGV發(fā)出命令。如果電池電量過低，則將由SCADA系統(tǒng)向操作人員發(fā)出通知。它們將命令A(yù)GV移動(dòng)到充電站，然后由操作人員手動(dòng)用滿電量電池更換扁平蓄電池。

圖爾克的VT250 HMI-PLC在AGV上運(yùn)行。它通過無線連接與IMS通訊，并作為帶BL20網(wǎng)關(guān)的PROFIBUS主站響應(yīng)，BL20網(wǎng)關(guān)包含連接車輛所有信號(hào)的輸入和輸出。

圖爾克的VT250集成在開關(guān)箱的蓋板中，通過Modbus TCP與IMS無線通訊，幾乎可以控制車輛的所有系統(tǒng)

項(xiàng)目分析

在配備運(yùn)輸車輛時(shí)，Movexx全部使用了圖爾克產(chǎn)品組合，包括緊湊型QR14非接觸式編碼器，用于測量轉(zhuǎn)向軸的角度。在本項(xiàng)目中，圖爾克甚至完成了AGV控制器的編程。所有導(dǎo)航、傳感器數(shù)據(jù)的處理以及與其他系統(tǒng)的接口，包括與更高級(jí)IMS系統(tǒng)的通訊都已經(jīng)在VT250上的Codesys中編程。

圖爾克的非接觸式角度傳感器測量轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電機(jī)的轉(zhuǎn)向角度

VDL Weweler的產(chǎn)品經(jīng)理表示，自2015年中AGV引入以來，生產(chǎn)變得更加安靜和平穩(wěn)。以前，如果機(jī)器人由于手推車位置不正確而無法拾取零件或者其他故障導(dǎo)致中斷，始終需要停止生產(chǎn)并進(jìn)行維修和校正。由于AGV承擔(dān)了生產(chǎn)中的運(yùn)輸職責(zé)，部件運(yùn)輸?shù)腻e(cuò)誤率快速下降，目前，VDL Weweler已經(jīng)計(jì)劃其他運(yùn)輸過程的自動(dòng)化改造。

摘自《自動(dòng)化博覽》2017年6月刊