淺談如何提升AGV小車(chē)的效率

周正偉　李顯偉　許雙全

摘 要：AGV小車(chē)技術(shù)是當(dāng)今汽車(chē)工業(yè)必不可少的技術(shù)，而三舉升AGV小車(chē)的應(yīng)用更使汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)及后橋的裝配效率得到大大的提高。本文以上汽通用五菱寶駿基地總裝車(chē)間的AGV小車(chē)系統(tǒng)為例，講述了在AGV控制原理基礎(chǔ)上，通過(guò)各種改善，使AGV小車(chē)運(yùn)行效率得到明顯提升。

關(guān)鍵詞：AGV；運(yùn)行效率；原理；改善

中圖分類(lèi)號(hào)：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 AGV小車(chē)系統(tǒng)的控制原理

上汽通用五菱寶駿基地總裝車(chē)間的AGV小車(chē)系統(tǒng)包括13臺(tái)AGV小車(chē)、小車(chē)控制臺(tái)、無(wú)線電臺(tái)、充電器、小車(chē)地圖組成。小車(chē)控制臺(tái)通過(guò)無(wú)線電臺(tái)向13臺(tái)AGV小車(chē)發(fā)射和接收信號(hào)，以小車(chē)在地圖上的運(yùn)行位置，并控制小車(chē)運(yùn)行及停止、故障報(bào)警等。

2 AGV小車(chē)本體的外觀結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)構(gòu)成

AGV是由機(jī)械部分和電氣部分組成。機(jī)械部分包括AGV車(chē)體、舉升機(jī)構(gòu)、控制箱、驅(qū)動(dòng)輪、從動(dòng)輪、保險(xiǎn)杠、電池箱和充電連接器。電氣部分包括AGV控制器（包括主控制器VCU300和運(yùn)動(dòng)控制單元MCU50），伺服驅(qū)動(dòng)器，電源和傳感器。

2.1 機(jī)械部分

AGV小車(chē)的機(jī)械部分主要由車(chē)體部分、舉升部分兩部分構(gòu)成。

車(chē)體部分包括車(chē)體框架、行走驅(qū)動(dòng)輪、行走隨動(dòng)輪、靜電輪、車(chē)體保險(xiǎn)杠、車(chē)體操作面板。舉升部分包括前后舉升機(jī)構(gòu)及舉升操作面板。

2.2 電氣部分

AGV小車(chē)的電氣構(gòu)成主要由電源、控制器、伺服系統(tǒng)、傳感器等構(gòu)成，其控制原理如圖1所示。

控制器包括主控制器VCU300和運(yùn)動(dòng)控制單元MCU50。VCU300使用PC104工業(yè)計(jì)算機(jī)作為核心處理器，WinCE操作系統(tǒng)，配合車(chē)體控制軟件控制AGV運(yùn)行；MCU50可精確控制2路伺服驅(qū)動(dòng)軸，同時(shí)具有增量式編碼器信號(hào)的反饋輸入，完成位置信號(hào)的閉環(huán)控制，另外，MCU50還具有4路模擬信號(hào)輸入、2路模擬信號(hào)輸出、16路數(shù)字信號(hào)輸入和8路數(shù)字信號(hào)輸出，可滿(mǎn)足多種傳感器及外設(shè)信號(hào)的輸入輸出需要。VCU300和MCU50通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信傳輸，高效準(zhǔn)確的控制AGV正常運(yùn)行。伺服系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)AGV車(chē)輪電機(jī)及舉升電機(jī)等直流電機(jī)。傳感器包括導(dǎo)航傳感器、地標(biāo)傳感器、RFID站點(diǎn)識(shí)別傳感器、PSD傳感器、接近傳感器等。

3 AGV小車(chē)運(yùn)行情況

隨著AGV小車(chē)的使用，AGV小車(chē)故障頻繁，運(yùn)行效率低，故障率高達(dá)40%，為總裝車(chē)間所有設(shè)備故障之最，停線率亦高達(dá) 2.14%，經(jīng)實(shí)施各種運(yùn)行效率提升的改善措施，AGV小車(chē)故障率降至2%，停線率也明顯降低，并趨于穩(wěn)定。2015年AGV小車(chē)各月份停線時(shí)間及停線率見(jiàn)表1。

4 AGV小車(chē)運(yùn)行效率提升措施

AGV小車(chē)的高故障率嚴(yán)重影響總裝車(chē)間的汽車(chē)產(chǎn)能輸出，小車(chē)故障主要有控制臺(tái)報(bào)小車(chē)安全距離不夠故障，小車(chē)各驅(qū)動(dòng)伺服軸超差，小車(chē)載人舉升、發(fā)動(dòng)機(jī)舉升、后橋舉升各舉升伺服超差，發(fā)動(dòng)機(jī)舉升或后橋舉升無(wú)法上升，小車(chē)前保險(xiǎn)杠被按下，小車(chē)急停被按下無(wú)法復(fù)位，各小車(chē)舉升上升或下降速度不一致等。針對(duì)各故障，制定了一系列措施，具體如下。

4.1 校正地圖

由于控制臺(tái)地圖各站點(diǎn)之間的距離與小車(chē)實(shí)際運(yùn)行地圖的有較大偏差，但底盤(pán)一通過(guò)不同車(chē)型時(shí)，因軸距不一，控制臺(tái)常報(bào)小車(chē)安全距離不夠，造成大鏈停止，每天至少停線3分鐘。經(jīng)測(cè)量，在發(fā)動(dòng)機(jī)及后橋合裝段的7、8號(hào)站點(diǎn)實(shí)際地圖493cm，控制臺(tái)地圖離僅475cm，誤差達(dá)到18cm，而8到14號(hào)各站點(diǎn)間實(shí)際距離比控制臺(tái)上的少3cm左右。經(jīng)精確計(jì)算，在控制臺(tái)地圖編輯軟件上重新畫(huà)地圖，確定各站點(diǎn)位置，安全距離不夠故障得到解決。

4.2 調(diào)節(jié)綠伺服（TPM400）

小車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中常報(bào)伺服軸超差故障，為了降低該故障，統(tǒng)一對(duì)所有小車(chē)的伺服進(jìn)行調(diào)節(jié)，使各伺服運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到最佳。

首先連接好TPM400專(zhuān)用數(shù)據(jù)線，通過(guò)PC Probit，選擇“Comm”菜單中的“Connect”，連接TPM400和電腦，可以讀到TPM400的配置。進(jìn)入到Configuration Screen （配置界面），在Throttle Configuration （控制參數(shù)配置）內(nèi)選擇好給定輸入類(lèi)型Bi（雙向）輸入，在Throttle Dead-bands （給定死區(qū)）內(nèi)設(shè)置給定的中點(diǎn)電壓可以通過(guò)按下“Read”的按鈕設(shè)定中點(diǎn)（在AGV主界面下），最大值項(xiàng)設(shè)為0，最小值項(xiàng)設(shè)為5，Stop （停止）設(shè)為90，Run （運(yùn)行）設(shè)為20。同時(shí)啟動(dòng)給定失敗保護(hù)。在Voltage Configuration （電壓設(shè)置）使用原出廠設(shè)置。在Current Configuration （電流參數(shù)設(shè)置）中根據(jù)電機(jī)型號(hào)設(shè)置峰值電流和電機(jī)額定電流，對(duì)于沒(méi)有通過(guò)TPM400控制抱閘的系統(tǒng)可以將Regen Current （再生電流）項(xiàng)設(shè)為20，將Coasting Current （惰性電流）設(shè)為400。Allow Time （允許時(shí)間）和Reset Time （復(fù)位時(shí)間）均設(shè)為0 以避免系統(tǒng)震蕩。點(diǎn)擊Apply All，應(yīng)用所有。

AGV在運(yùn)行過(guò)程中，常因操作工誤碰防撞開(kāi)關(guān)造成伺服軸超差故障，為了減少這一問(wèn)題，對(duì)防撞開(kāi)關(guān)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，縮短開(kāi)關(guān)觸發(fā)桿長(zhǎng)度，如圖2、圖3所示。經(jīng)調(diào)節(jié)綠伺服和優(yōu)化防撞開(kāi)關(guān)，小車(chē)伺服軸超差故障大幅減少。

4.3 更換程序并增加車(chē)型選擇按鈕

AGV使用過(guò)程中，每周都會(huì)AGV小車(chē)在合裝段，出現(xiàn)伺服超差故障，小車(chē)停止，但是大鏈未停，或者小車(chē)舉升將車(chē)身頂起，脫離定位銷(xiāo)，導(dǎo)致吊具上車(chē)身被拉歪，造成停線的同時(shí)也存在安全隱患，后更改AGV小車(chē)程序，增加載人平臺(tái)伺服超差故障報(bào)警，當(dāng)此故障出現(xiàn)時(shí)，小車(chē)控制臺(tái)給大鏈信號(hào)，使大鏈停止，并在小車(chē)上增加車(chē)型選擇按鈕，使各車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)舉升高度受限，基本消除了這一隱患的存在。

4.4 降低舉升碰下限位故障

發(fā)動(dòng)機(jī)及后橋舉升存在零位開(kāi)關(guān)和下限位開(kāi)關(guān)，正常情況下，舉升碰到零位開(kāi)關(guān)就停，但由于慣性，舉升下降經(jīng)常碰到下限位開(kāi)關(guān)，此時(shí)舉升將不能上升，只能屏蔽下限位開(kāi)關(guān)。在分析后，將零位開(kāi)關(guān)上調(diào)，是其到下限位開(kāi)關(guān)的距離由原來(lái)2cm變?yōu)?cm，并將接近零位開(kāi)關(guān)的速度由2cm/s改為1.7cm/s，舉升碰下限位故障基本消除。

4.5 確認(rèn)放行優(yōu)化

AGV在合裝完后需要按等各舉升下降到位，確認(rèn)放行，小車(chē)才能開(kāi)出合裝段，但小車(chē)確認(rèn)放行裝在小車(chē)前部，操作工每次裝配完后都需從小車(chē)后部走到小車(chē)前部按確認(rèn)放行，增加步行10m，浪費(fèi)時(shí)間。將確認(rèn)放行按鈕放在小車(chē)后橋舉升按鈕盒上，并在程序中進(jìn)行更改，操作工無(wú)需等待各舉升下降到位，裝配完后直接按下確認(rèn)放行即可，節(jié)約了時(shí)間，人機(jī)工程也得到改善。

4.6 其他效率提升措施

除此之外，還進(jìn)行了前保險(xiǎn)杠的位置優(yōu)化，防止器刮到地面，地坪的處理，托盤(pán)的改造，載人舉升死擋的調(diào)節(jié)等。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)施各項(xiàng)AGV運(yùn)行效率措施，AGV停線率得到大幅減少，但AGV很多故障的維修難度大，是目前我們遇到的最大困難。如何降低其故障的發(fā)生頻率及在最短時(shí)間將其故障修復(fù)，仍是我們今后重要研究的內(nèi)容。

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