AGV系统的制作方法

本发明涉及生产企业内部物料无人化自动搬运系统，尤其涉及一种agv系统。

背景技术：

目前，大部分企业生产车间内的物料搬运是使用人工或固定输送设备来实现。使用人工搬运存在的主要问题是工作强度大，出错率高，管理困难，且人工成本有越来越高的趋势；如使用固定设备，对于复杂的工况，如搬运点多，搬运路径长等，就会存在设备数量多，设备种类多，占用面积大，施工复杂，施工周期长的问题，并且存在系统柔性差，可扩展性差，维护成本高等问题。

自动导引运输车(automatedguidedvehicle，简称agv)系统，是指由多个装备有电磁或光学等导引设备的小车所组成的自动导引运输系统，agv小车能够沿设定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能，可以较好的解决上述问题。

然而，对于玻璃纤维制造车间，其纱架车的搬运工况非常复杂，主要体现在搬运流程比较多，搬运距离长，搬运点很多，并且搬运点数量和位置还需要扩展等。纱架车的搬运流程主要有装纱车的搬运和空纱车的搬运。装纱车的搬运包括从拉丝车间(六个点)到烘干炉，从拉丝车间搬运至短切纱存放处，从拉丝车间到缓存区，从缓存区到烘干炉，以及内部两个车间(从车间1到车间2)之间的搬运；空纱车的搬运包括从合股纱空纱车取车点到拉丝车间，从直接纱空纱车取车点到拉丝车间，从短切纱空纱车取车点到拉丝车间。物料的搬运距离最短为50m，最长有200m。搬运点很多，如拉丝车间的出口点有6个，烘干炉的入口点共26个，空纱架车取车点4个，空纱车 回收线6条，缓存区两个，临时存放区3个。搬运点还需要根据后续生产情况进行扩展。

并且，车间内对接接口多。如与拉丝车间出口的对接，与烘干炉系统的对接，与暂存区和缓存区的接口，与空纱架车回收线的接口，与空纱车回收取车位的接口等。如使用agv系统，以上接口不仅需要考虑agv小车与各个接口的物理尺寸的匹配，还要确保纱架车在各个接口点的定位，并且要保证纱架车的摆放方向，使空纱架车便于传动系统的勾取。

而现有技术的agv系统，并不能应对如此复杂的作业需求。因此需要开发一种能够解决上述技术问题的agv系统，实现车间内物料的无人化搬运，满足提高生产效率的要求。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种agv系统，以实现车间内物料的无人化搬运，提高生产效率。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种agv系统，所述agv系统包括：条码管理系统、agv装置、mas系统和地面光电系统；所述agv装置包括多台agv小车、装载于每一所述agv小车的车载控制装置以及连接各所述车载控制装置的agv调度管理装置；所述mas系统将所述agv系统所需搬运的货物信息和货物可以搬运的点发送给所述条码管理系统；所述地面光电系统，用于反馈各信息点光电占位信号给所述条码管理系统；其中，所述条码管理系统将各所述信息点的作业下发给所述agv调度管理装置，所述agv调度管理装置与所述车载控制装置通信，并调度所述agv小车执行所述作业。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：本发明的agv系统，实现了车间内的物料的无人化搬运，满足了提高生产效率的要求。

对于玻璃纤维制造车间的实际情况，有效的应对了不同的对接设备和接 口，并且能够有一定的扩展性。本发明的agv系统，通过agv装置、mas系统、地面光电系统、条码管理系统等多个系统的协同配合，使得玻璃纤维制造车间内的物料搬运井然有序，及时有效的保证了生产的正常运行，提高了生产效率。同时，借助于条码管理系统，有助于各个搬运动作的精准性，避免出现无效搬运；而借助于地面光电系统，及时了解各信息点的占位信息，可以使得各个搬运动作可以沿着搬运路径，及时快速的到达目的地。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。

图1a为本发明实施例的agv系统的纱架车的主视示意图。

图1b为本发明实施例的agv系统的纱架车的俯视示意图。

图1c为本发明实施例的agv系统的纱架车的右视示意图。

图2a为本发明实施例的agv系统装载有纱架车的agv叉车的主视示意图。

图2b为本发明实施例的agv系统装载有纱架车的agv叉车的俯视示意图。

图2c为本发明实施例的agv系统的agv叉车的立体示意图。

图3a为本发明实施例的agv系统的取车点的主视示意图。

图3b为本发明实施例的agv系统的取车点的俯视示意图。

图4a为本发明实施例的agv系统的缓存位的主视示意图。

图4b为本发明实施例的agv系统的缓存位的俯视示意图。

图4c为本发明实施例的agv系统的缓存位的右视示意图。

图5a为本发明实施例的agv系统的纱架车进入烘干炉的主视示意图。

图5b为本发明实施例的agv系统的纱架车进入烘干炉的俯视示意图。

图5c为图5a中的a向视图。

图6a为本发明实施例的agv系统的烘干炉的导向装置的主视示意图。

图6b为本发明实施例的agv系统的烘干炉的导向装置的俯视示意图。

图6c为本发明实施例的agv系统的烘干炉的导向装置的右视示意图。

图7a为本发明实施例的agv系统的烘干炉空纱车取车点的主视示意图。

图7b为本发明实施例的agv系统的烘干炉空纱车取车点的俯视示意图。

图8a为本发明实施例的agv系统的空纱车回收点的主视示意图。

图8b为本发明实施例的agv系统的空纱车回收点的俯视示意图。

图9为本发明实施例的agv系统的示意图。

图10为本发明实施例的agv系统的agv搬运流程图。

其中，附图标记说明如下：

1、纱架车

11拉块

12万向轮

13固定轮

2、agv叉车

21导向装置

22货叉

23前支腿

24导向定位块

241斜面部

242水平部

3、取车点

31平台秤

32第一导轨

33条码阅读器

34工作站

35第二导轨

4、缓存位

41导向框架

42侧框

43顶框

44检测开关

45开口

5、烘干炉

51炉门

52气缸连杆

53推拉块

54万向轮导向装置

55拉块导向支架

56第四导轨

57固定轮导向装置

571内侧板

572外侧板

6、空纱车回收点

61推拉块

62拉块导向支架

63固定轮导向装置

64第三导轨

65气缸连杆

66万向轮导向装置

7、烘干炉空纱车取车点

70第五导轨

71入口导向装置

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达 给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

在说明本发明或本发明优选实施例的元件时，词“一”、“一个”、“该”以及“所述”意欲指的是存在着一个或更多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”等意欲是开放性的且指的是除了所列出的元件之外还可存在其它元件。

本发明实施例的agv系统，可包括mas系统、条码管理系统、地面光电系统和agv装置。这其中，条码管理系统是核心控制系统，由条码管理系统来控制整个系统的可靠高效运行。其中，agv小车装置包括多台agv小车、车载控制装置及agv调度管理装置。

本发明实施例的agv系统，可用于玻璃纤维制造行业，完成拉丝车间中纱架车在烘干炉前的搬运及进入烘干炉的对接搬运、与拉丝车间出口的对接搬运、与暂存区和缓存区的接口、与空纱车回收线的接口搬运、与空纱车回收取车位的接口搬运等问题。

本发明实施例的agv系统，优选的是用于整个玻璃纤维制造车间的agv系统，但本发明并不局限于用于玻璃纤维制造车间，也可以用于其他的需要进行物料搬运的场合。

本发明实施例的agv系统，用于完成拉丝车间中装纱车(装纱的纱架车1)和空纱车(空的纱架车1)的搬运等作业。工人将装纱的纱架车1从控制室拉出并推到取车点3进行称重、读取条码并确认信息。agv调度管理装置控制agv小车到取车点3将纱架车1搬运到指定位置，指定位置有可能是任何一个烘干炉5前，有可能是暂存区或缓存区，也有可能是其它车间的任何一个提前设置的点。搬运的位置根据货物的属性和当前各个点的占位情况由agv调度管理装置确定，搬运路径根据搬运点目标位置和当前行驶道路情况进行计算优化确定。agv小车在从取车点3搬运走装纱车后，还需从空纱车回收点6再搬运相同数量的空纱车回到车间以供循环使用。具体的搬运流程如图10所示。

其中的agv小车，优选的是使用agv叉车2，agv叉车2可采用托盘式叉车进行改造而得。如图2a-图2c所示，agv叉车2包括导向装置21、一对前支腿23和一对货叉22，其中，导向装置21优选的是使用激光进行导 向，设置于agv叉车2顶端的位置。而前支腿23向内侧移动，使agv叉车2在宽度方向尺寸尽量小。两前支腿23的间距大于两货叉22的间距，两货叉22的间距大于agv叉车2所装载的纱架车1的固定轮(又称定向轮)13的轮距。

而货叉22上增加导向定位块24，用于叉取纱架车1的底框架，如图2c所示，导向定位块24包括设置在相对内侧的水平部242和设置在相对外侧的斜面部241，斜面部241越向内高度越低，以便于纱架车1的底框架能够顺利并平稳地滑入货叉22中。

每一agv叉车2上都装载有车载控制装置，以控制对应agv叉车2的移动、停止、货叉22提升等动作以及与外部装置的通信，agv叉车2的数量可以根据实际情况来确定，例如为四个。各个agv叉车2的车载控制装置，又都连接并受控于agv调度管理装置，由agv调度管理装置来确定由哪一台agv叉车2来执行某一具体的任务。

在玻璃纤维制造车间，agv叉车2的主要任务就是搬运纱架车1，包括搬运装载有货物的装纱车和没有装载货物的空纱车。

如图1a-图1c所示，纱架车1具有拉块11、一对万向轮12和一对固定轮13，其中，拉块11设置在纱架车1的底面上，横向上看，是设置在纱架车1的纵向中间位置，在纵向上看，是设置在车尾的位置，而固定轮13则是设置在车头的位置，万向轮12在前后方向上是靠近拉块11的位置设置。

上面介绍了本发明实施例的agv系统的agv装置，以下介绍其他的三个组成部分。

mas系统可以是玻璃纤维制造车间的生产管理系统或生产信息系统，或者是上述系统的一部分，mas系统的作用是将纱架车1所搬运的货物信息和货物可以搬运的点发送给条码管理系统，而对于空纱车可以搬运的点，则既可以由mas系统提供，也可以由条码管理系统根据设定的算法计算得出。

地面光电系统主要的作用是反馈信息点光电占位信号给条码管理系统，地面光电系统主要包括实体地面光电组和地面光电系统控制器。其中，实体地面光电组可为光电开关、红外传感器等，而地面光电系统控制器可以由plc(可编程控制器)来实现，将实体地面光电组的感测结果传输给条码管理系统，以由条码管理系统来根据各个信息点的占用情况来统筹出如何将需要搬 运的货物搬运至可以搬运的点。而上述的信息点，则包括但不限于取车点3、空纱车回收点6、烘干炉5等可能是搬运的目的地及所可能经过的点，还可能是暂存点等等待区域，以及agv叉车2的充电点等与系统运行直接相关的点。

所述地面光电系统，可以将玻璃纤维制造车间的地面划分为多个区域，每个区域设置若干个检测点，每个所述检测点布置一个或两个光电开关，并布置与所述光电开关相连接的可编程控制器(plc)。

上述信息点中，包括用于存放或取用纱架车1的存取点，例如取车点3、缓存区、烘干炉5和空纱车回收点6等，上述各所述存取点均具有用于纱架车1移动导向的导向装置，纱架车1在各所述存取点通过人工移动或由所述存取点的移动机械移动，这里的移动机械，例如为连接有推拉块的气缸连杆，在这些有移动机械的存取点，移动机械和agv叉车2有可能同时对纱架车1进行动作，因此条码管理系统需与所述agv调度管理装置交互，以通过所述移动机械的控制装置与所述agv小车的车载控制装置，来依序控制agv叉车2与所述移动机械对纱架车1的动作，避免损坏纱架车1或纱架车1所装载的货物。

本发明实施例的agv系统，条码管理系统负责将各点的作业下发给agv调度管理装置；agv调度管理装置负责与车载控制装置通信，并调度agv叉车2执行作业；条码管理系统可以根据与agv调度管理装置交互的信息，只要是在agv叉车2到达目标位置的入口点前，就可以修改目标位置，以让agv叉车2到达更适合的目标位置。agv叉车2完成工作后，上报给条码管理系统，以待条码管理系统发出下一控制指令。

以下，依次以agv小车与主要的几个存取点之间的交互，来介绍本发明实施例的agv系统。

一、取车点

如图3a和图3b所示，取车点3设置有平台秤(或称地秤)31、第一导轨32、条码阅读器33、工作站34和第二导轨35。平台秤31安装在地坑内，平台秤31上表面与地面水平同高。平台秤31上焊接有两条第一导轨32，在平台秤31两边的地面上安装有第二导轨35，平台秤31上的第一导轨32与地面上的第二导轨35对接，第一导轨32与第二导轨35之间的间隙约10mm， 第一导轨32、第二导轨35及今后提到的导轨等均可使用槽钢制作。在第一导轨32的一侧安装条码阅读器33和工作站34。

由人工将纱架车1推向平台秤31上的第一导轨32，由条码阅读器33自动扫条码并由平台秤31称重，人工在工作站34确认信息后，将纱架车1推到前面一个取车位。人工推纱架车1时需要保证纱架车的摆放方向，即万向轮12朝外，人工推纱架车1的方向如图3a中的箭头所示。

二、缓存区

如图4a、图4b和图4c所示，一个缓存区可以有多个缓存位4，缓存区可布置在拉丝车间相对靠墙的位置，在地面上可设置钢结构的导向框架(或称固定框架)41来用于相对固定纱架车1，导向框架41上具有导向斜面，保证agv叉车2在放置纱架车1时能够顺利滑入导向框架41内，导向框架41的形状为倒u形，从u形的开口45一侧，将纱架车1放入导向框架41。导向框架41具有两侧框42和一顶框43，侧框42上还设有检测开关44，以检测缓存位4的占位信息。其中，检测开关44实质上是地面光电系统的一部分。

三、烘干炉

本发明实施例的agv系统，在与烘干炉5的对接中，需要借助烘干炉5的炉前传输装置及导向装置。

如图5a-图5c所示，炉前传输装置，包括设于烘干炉5入口的传输组件以及用于控制传输组件的传输控制装置，本实施例中，传输组件优选的由气缸连杆52和推拉块53组成，而传输控制装置则是气缸控制装置。气缸连杆52自烘干炉5之外，经过炉门51而延伸至烘干炉5内，同一气缸连杆52上连接有多个推拉块53，通过推拉块53与纱架车1的拉块11的配合，来实现对纱架车1的拉动。其中，推拉块53具有斜面状结构。

在纱架车1被agv叉车2搬运到位后，气缸控制装置控制气缸连杆52伸缩，这时推拉块53会向拉块11的方向运动，其斜面状结构被拉块11压下，在推拉块53越过拉块11之后，推拉块53的斜面状结构弹起，这时气缸控制装置再控制气缸连杆52缩回，从而使得推拉块53拉动纱架车1向烘干炉5的方向运动。在行程较长时，可由多个推拉块53依次拉动纱架车1运动。

在推拉块53进行上述对纱架车1的勾取动作时，需要由气缸控制装置与车载控制装置或agv调度管理装置进行交互，以使agv叉车2对纱架车1 的操作完成后再由气缸连杆52将纱架车1勾取至烘干炉5内，防止两者同时作用于纱架车1时对纱架车1造成损害。

为了控制气缸连杆52和推拉块53钩取纱架车1动作与agv小车放置纱架车1动作的相互锁定，气缸控制装置的plc和agv调度管理装置的plc之间可通过西门子profinet(工业以太网)接口和profinet进行通信。气缸控制装置的plc在气缸动作前，例如为1分钟前，发出推拉块53即将在对应纱架车1传送位勾取动作指令信号，并在气缸动作完成并回位后，将此信号解除。

当agv调度管理装置检测到气缸控制装置的plc有勾取动作指令信号输出时，则agv调度管理装置不得执行装卸纱架车1的相关操作，也即控制agv叉车2不动作。而agv调度管理装置在agv叉车2装卸纱架车1前，也首先发出对应纱架车1传送位的agv装卸货指令信号，并在装卸货完成后，将agv装卸货指令信号解除。当气缸控制装置检测到agv装卸货指令信号有输出时，则控制气缸不得执行勾取纱架车1的操作。为防止通信故障或其它问题导致信号长时间锁定，当勾取动作指令信号输出时间超过第一设定时间，例如3分钟，或者agv装卸货指令信号输出时间超过第二设定时间，例如2分钟时，气缸控制装置和agv调度管理装置可同时发出报警信息，提醒工作人员进行故障诊断及问题排除。以有利于整个agv系统的顺利运行。

如图6a-图6c所示，烘干炉5的导向装置包括第四导轨56和纱架车导向装置，纱架车导向装置包括固定轮导向装置57、万向轮导向装置54和拉块导向支架55。

第四导轨56可以由槽钢实现，槽钢上设置有一段垂直导向(例如导向斜面)，用于纱架车1的固定轮13放入第四导轨56的垂直方向导向，用于固定轮13水平导向的是内侧板571和外侧板572，如图6c所示。其中，内侧板571和外侧板572均倾斜设置，且内侧板571略高于外侧板572，内侧板571也略宽于外侧板572。

而万向轮导向装置54包括槽钢的入端端头设置的呈喇叭口状的水平与垂直导向装置，用于当推拉块53拉动纱架车1时，将纱架车1的万向轮12 导入第四导轨56中，而一对第四导轨56之间设置的拉块导向支架55，用于纱架车1的拉块11的垂直和水平导向。

在烘干炉5附近，由于使用的需要，还需设置有空纱车取车点，如图7a和图7b所示，烘干炉空纱车取车点7设置有第五导轨70和入口导向装置71，其中，入口导向装置71设置在第五导轨70的右端，如图7b中的箭头方向为人工推空纱车的方向，这时，万向轮12在前，先到达入口导向装置71，入口导向装置71既有喇叭口的形状，起到水平方向导向作用，又具有导向斜面，起到垂直导向作用。在万向轮12导入第五导轨70之后，随后的固定轮13自然也会顺利导入第五导轨70，如图7a中的箭头方向为agv叉车2叉取空纱车的方向。

四、空纱车回收点

空纱车回收点6也可以称为空纱车回收线。如图8a和图8b所示，空纱车回收点6可以布置在拉丝车间烘干炉5的合适位置，空纱车回收点6设置有第三导轨64和通过气动传动系统传动的气缸连杆与推拉块61。第三导轨64使用槽钢制作，槽钢上方有固定轮导向装置(优选的为导向斜面)63，槽钢前端(图8a中左端)有万向轮导向装置66，其为喇叭口状的导向斜面。在推拉块61的两侧设置有钢结构的拉块导向支架62，用于纱架车1的拉块11的垂直和水平导向，且在空纱车取车点6的两端部位置，均可设置有用于占位检测的光电检测开关，光电检测开关是地面光电系统的一部分。

第三导轨64的所述第一端(图8a中的左端)可设置有第一占位检测装置，以检测当前回收位的占位情况，第三导轨64的第二端(图8a中的右端)可设置有第二占位检测装置，以检测第三导轨64是否已被空纱车占满。占满时需报告给条码管理系统。

空纱车回收点6中的上述气缸连杆65与推拉块61，可与烘干炉5中的气缸连杆52和推拉块53相同，但是这里的推拉块53，可以只设置一个。空纱车回收点6中的上述各导向装置，均可与烘干炉5的相应导向装置相同。

如图8a和图8b所示，agv叉车2在将空的纱架车1搬运至空纱车回收点6的指定位置，或者说接口点以后，操作货叉22，将纱架车1放下，并将agv叉车2退出空纱车回收点6，向条码管理系统报告本次搬运任务完成，此时，条码管理系统下达指令给气缸连杆的控制装置，该控制装置控制气缸 连杆和气缸连杆所连接的推拉块61动作，在各个导向装置的作用下，由推拉块61将当前纱架车1沿第三导轨64拉动，使得纱架车1离开当前回收位，第三导轨64依次停放有多台空纱车，在推拉块61拉动最左端的空纱车时，其右侧的空纱车可以随之滑动，从而空出位于第四导轨64左端端头的当前回收位，以便回收下一台空纱车。

本发明实施例的agv系统，通过agv装置、mas系统、地面光电系统、条码管理系统等多个系统的协同配合，使得玻璃纤维制造车间内的物料搬运井然有序，及时有效的保证了生产的正常运行，提高了生产效率。同时，借助于条码管理系统，有助于各个搬运动作的精准性，避免出现无效搬运；而借助于地面光电系统，可以使得各个搬运动作可以沿着搬运路径，及时快速的到达目的地。

应理解，以上描述的多个示例可沿多个方向(如倾斜、颠倒、水平、垂直，等等)并且以多个构造被利用，而不背离本发明的原理。附图中示出的实施例仅作为本发明的原理的有效应用的示例而被示出和描述，本发明并不限于这些实施例的任何具体的细节。

当然，一旦仔细考虑代表性实施例的以上描述，本领域技术人员就将容易理解，可对这些具体的实施例做出多种改型、添加、替代、删除以及其他变化，并且这些变化在本发明的原理的范围内。因此，前面的详细描述应被清楚地理解为是仅以说明和示例的方式来给出的，本发明的精神和范围仅由所附权利要求书及其等同物限定。