圖爾克（天津）傳感器有限公司

項目介紹

位于荷蘭Apeldoorn的卡車(chē)及汽車(chē)供應商VDL Weweler希望將需要手工操作的運輸作業(yè)自動(dòng)化，但是必須按照生產(chǎn)系統的要求完成。該公司研發(fā)和生產(chǎn)板簧懸掛系統、空氣懸掛系統以及公共汽車(chē)、卡車(chē)和卡車(chē)拖車(chē)的專(zhuān)用車(chē)軸。位于其總部的生產(chǎn)區域大部分是自動(dòng)化的。否則多用途車(chē)領(lǐng)域所需的可靠性和即時(shí)可用性是無(wú)法實(shí)現的。

負責的生產(chǎn)計劃員發(fā)現卡車(chē)拖車(chē)支撐元件和懸掛系統的運輸需要優(yōu)化。直到2015年年中，這些部件仍然通過(guò)叉車(chē)在基本生產(chǎn)區域與噴漆線(xiàn)間運輸。在基本生產(chǎn)過(guò)程結束后，機器人將支撐元件和懸掛系統放置在框架上。隨后，通過(guò)叉車(chē)去除滿(mǎn)載框架，并放置在噴漆生產(chǎn)線(xiàn)兩個(gè)拾取工作站的其中一個(gè)上。在這里機器人將部件從框架上提起，懸掛在輸送帶上并送入噴漆線(xiàn)。懸掛部件重35公斤，每個(gè)框架裝有36個(gè)部件。因此，包括框架在內的滿(mǎn)載叉車(chē)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(wú)法始終像自動(dòng)化車(chē)輛一樣精確工作，操作兩噸重叉車(chē)時(shí)就更不奇怪。支架必須精確放置在導向標記中，以便機器人可以正確放置或提起支架。如果它們的位置稍微出錯，機器人就會(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輸自動(dòng)化。除了基本生產(chǎn)區中的拾取站（A和B），還有兩個(gè)移出站（C和D）位于噴漆線(xiàn)中。所需的運輸系統無(wú)法按照固定循環(huán)控制。有些框架必須從A運輸到D，而有時(shí)空框架必須從C運輸到A等。希望實(shí)現運輸解決方案盡可能的靈活。

Movexx開(kāi)發(fā)新AGV

VDLWeweler的決策者轉向Movexx International B.V.的運輸專(zhuān)家，要求開(kāi)發(fā)一種自動(dòng)化運輸解決方案。Movexx是一家荷蘭的工業(yè)卡車(chē)制造商，提供許多客戶(hù)定制產(chǎn)品。該制造商已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)和制造了自動(dòng)導引車(chē)（AGV）。然而此次，必須為該任務(wù)開(kāi)發(fā)一個(gè)新的解決方案。

“AGV具有多個(gè)新特點(diǎn)：雙向驅動(dòng)功能，用于在下方移動(dòng)框架的超低結構，以及液壓重載提升平臺?！盇ndreas Versteeg說(shuō)道，他是Movexx公司的AGV產(chǎn)品經(jīng)理，負責為VDL Weweler研發(fā)新車(chē)輛。AGV必須能沿兩個(gè)方向移動(dòng)，因為它只能反向移出目標工作站。液壓提升平臺將框架從地面抬起2厘米，以便進(jìn)行運輸。

來(lái)自Turck B.V.的全面自動(dòng)化解決方案

為了開(kāi)發(fā)運輸車(chē)輛，Andreas Versteeg讓圖爾克在規劃階段就參與進(jìn)來(lái)。Movexx以前在其產(chǎn)品中使用過(guò)圖爾克傳感器和LED燈。該項目還需要解決方案和可用部件，最大的挑戰是AGV在工廠(chǎng)地面上的雙向控制。圖爾克建議使用組合RFID對比帶控制。在車(chē)間地面上繪制三條色帶：一條白色帶位于中間，左側和右側各一條黑色帶。三個(gè)已連接光纖放大器的光纖監測色帶并測量亮度。閾值經(jīng)過(guò)設置，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在導引帶中央移動(dòng)，則右側光纖和左側光纖都檢測到黑色，中間光纖檢測到白色。如果對比帶向右彎曲，則右側光纖將檢測到白色。這將通知AGV向右轉彎。適當的控制信號通過(guò)控制器被發(fā)送到轉向軸的執行器系統。因此，通過(guò)這種方式AGV將沿著(zhù)“軌道”通過(guò)工廠(chǎng)車(chē)間。由于A(yíng)GV必須向前或向后行駛，轉向軸和控制器傳感器必須重復安裝。

最佳線(xiàn)路追蹤與RFID標簽相結合，RFID標簽被粘貼在線(xiàn)路關(guān)鍵點(diǎn)處的工廠(chǎng)地面上。轉折點(diǎn)處的標簽向AGV發(fā)出是繼續行駛還是停止的指示。AGV的速度也通過(guò)這些RFID標簽控制。慢速模式用于曲線(xiàn)段和工作站中的?？?，高速模式用于直線(xiàn)段。這種情況下的高速意味著(zhù)1km/h的速度。盡管這不是真的很快，但是也完全滿(mǎn)足應用的需要，并且是AGV的最大法定允許速度。

AGV本身不做決定。智能來(lái)自于A(yíng)GV與更高級IMS系統（集成制造系統）的聯(lián)網(wǎng)，該系統指示AGV移動(dòng)到特定點(diǎn)。AGV的邏輯電路將目的地轉換成標簽號，并在每個(gè)檢測到的標簽處檢查是否應該停止、減速，還是加速。AGV的控制器通過(guò)RFID標簽操控，并檢測AGV何時(shí)到達其目標位置。隨后，AGV放下框架，然后移動(dòng)到單元外的預設位置，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(chē)間。

除了IMS系統外，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(guò)低，則將由SCADA系統向操作人員發(fā)出通知。它們將命令AGV移動(dòng)到充電站，然后由操作人員手動(dòng)用滿(mǎn)電量電池更換扁平蓄電池。

圖爾克的VT250 HMI-PLC在A(yíng)GV上運行。它通過(guò)無(wú)線(xiàn)連接與IMS通訊，并作為帶BL20網(wǎng)關(guān)的PROFIBUS主站響應，BL20網(wǎng)關(guān)包含連接車(chē)輛所有信號的輸入和輸出。

圖爾克的VT250集成在開(kāi)關(guān)箱的蓋板中，通過(guò)Modbus TCP與IMS無(wú)線(xiàn)通訊，幾乎可以控制車(chē)輛的所有系統

項目分析

在配備運輸車(chē)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，用于測量轉向軸的角度。在本項目中，圖爾克甚至完成了AGV控制器的編程。所有導航、傳感器數據的處理以及與其他系統的接口，包括與更高級IMS系統的通訊都已經(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向系統中電機的轉向角度

VDL Weweler的產(chǎn)品經(jīng)理表示，自2015年中AGV引入以來(lái)，生產(chǎn)變得更加安靜和平穩。以前，如果機器人由于手推車(chē)位置不正確而無(wú)法拾取零件或者其他故障導致中斷，始終需要停止生產(chǎn)并進(jìn)行維修和校正。由于A(yíng)GV承擔了生產(chǎn)中的運輸職責，部件運輸的錯誤率快速下降，目前，VDL Weweler已經(jīng)計劃其他運輸過(guò)程的自動(dòng)化改造。

摘自《自動(dòng)化博覽》2017年6月刊