背負舉升式AGV在感光膠片行業的規劃和應用

文/ 韓立志

AGV即自動導引車，是自動化物流系統中的核心組件之一，它在生產線各組成部分之間起到了橋梁紐帶作用。感光膠片行業雖然隨著數碼相機和智能手機的興起已經沒落，但是在如醫學、軍工等領域依然有其存在的價值。感光膠片在坯料復合卷生產過程中有兩個環節智能化程度有待升級，一是從坯料庫房需要運送原坯料卷至供卷機處，上料至氣脹軸上以供供卷機消耗，二是從收卷機氣脹軸處需要卸成品料卷運送至成品倉庫內，目前均為人工推車搬運費時費力。現方案規劃使用AGV來進行搬運，從而提升工作效率，降低人工勞動強度，提高生產安全性。

本項目的基礎數據如下：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，生產線的工作節拍要求為一供卷機處8.5分鐘完成一次上料，二供卷機處25分鐘完成一次上料，收卷機處8.5分鐘完成一次下料。圖1為供卷機處上下料的情況，圖2為倉庫內坯料卷和成品料卷擺放的情況。

圖1 供卷機處上下料

一、方案規劃

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

在工作區有1～2名工作人員駐守，即隨時監護各供卷機的工作情況。當發現哪一個供卷機已殘料不多時，即可按下設備附近設有的叫料按鈕，隨即AGV得到系統指令后去庫房取新原坯料卷，并自動送至供卷機側，工作人員操作執行上料程序；當工作人員發現收卷機已滿卷時，即可按下設備附近的送料按鈕，隨機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

本應用方案中選用磁導航帶舉升背負式AGV，此款為根據項目非標定制型，額定負載1000kg，車體尺寸為：長1150mm，寬880mm，高770mm。AGV的運行速度為0～45m/min，采用雙輪差速驅動可實現車體的前進、后退、左右轉彎等功能。車體上方安裝有剪刀叉式液壓升降臺，其控制電機的供電也是由AGV車體內的鋰電池供電，升降臺主要是為了實現料卷的自動取放功能，舉升高度范圍在770～1500mm。AGV車采用的是磁條導引，可實現±10mm的導引精度和重復定位精度。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，可保障產線的連續運轉使用。AGV基于總線的驅動器和控制器，可實現系統自動控制和手動控制的模式切換。并且AGV設有多重的安全防護機制（激光雷達檢測、機械防撞模塊、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可以穩定、有效地滿足工作需要。

圖3 方案規劃圖

圖4 AGV運送原坯料至供卷機附近

三、供卷收卷的上下料方式

在供卷過程中，AGV運送原坯料至供卷機附近，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下方，進行微動對接裝卡料卷。同理，收卷機處當料卷已滿卷時，設備信號燈閃爍提示工作人員進行下料卷，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、系統架構

在庫房內，有原坯料卷的倉儲區、有成品料卷的倉儲區、有殘卷的緩存區，統一依靠WMS倉庫管理軟件進行統一的倉位物料管理，每一個物料倉位下方均設置有檢測傳感器，即該位置是否有物料，可實時反饋更新給系統。AGV的調度系統也是根據實時更新的倉位信息去計算選擇最優的倉位和路徑分派給AGV指令。圖6為系統信息流架構。

RCS調度系統軟件可以執行地圖管理、服務管理、設備管理、任務管理、告警管理、日志管理、系統管理、使用向導等八大系統功能。

表1 生產節拍的匹配計算

圖5 AGV自動取料并送至庫房存儲

圖6 系統信息流架構

五、生產節拍的匹配計算

生產節拍的匹配計算，如表1。結論：根據生產的需要，共需要至少2臺AGV，能滿足產線使用節拍需求。

六、自動門的設計

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

本刊重點關注的物流展會

七、總結

本規劃根據項目現場的實際環境，采用了合理的路線設計和優化系統，有效地減少AGV小車的空跑時間和等待時間，提高了效率。非標的車體設計結合了目前AGV車的多方面技術，使整個系統的運行更穩定。本項目通過對非標背負帶舉升AGV的應用，解決了行業內料卷搬運智能物流設備的從無到有的應用，為今后感光膠片行業內更多智能設備的應用起到一定的示范意義。