RGV軌道穿梭車在船廠無人化鋼板庫中的應用

前言

近年來，國內各大船廠加快了裝備智能化升級改造的步伐。一直以來，傳統鋼板庫區作業均是由人工操作行車對鋼板庫區的鋼板進行吊運作業，不僅浪費了很多人力資源，且存在工作效率低下，易出現安全事故等問題。不久的將來國內各大船廠鋼板庫區，都將逐步使用智能化裝備來替代傳統人工操作模式進行庫區作業，這會較大提高鋼板庫區的作業效率以及庫區利用率。

一、RGV軌道穿梭車應用簡述

船用鋼板庫區內板材規格差異較大，為了滿足無人化庫區標準人庫的必要條件，可通過RGV軌道穿梭車作為解決多規格鋼板標準入庫的問題。

無人化鋼板庫區自動人庫采用低壓供電RGV軌道穿梭車作為主體，應用PLC進行數據采集和處理，通過激光測距與絕對值編碼器復合校驗作為定位手段，采用工業級無線網絡進行數據通信。實現了鋼板庫區多種規格鋼板人庫的標準化，降低了人庫時間，提高了庫區作業效率，既滿足自動入庫時對輸人標準化的需求，又解決了非標船用鋼板人庫效率低的難題。

如圖1所示，一套標準的RGV軌道穿梭車人庫系統應由RGV軌道穿梭車本體機械及電控系統、位置檢測系統、地面管理服務器(小車調度系統)以及無線通信系統組成。

圖1 RGV軌道穿梭車入庫系統框圖

二、 RGV軌道穿梭車

2.1 RGV軌道穿梭車簡介

RGV軌道穿梭車為有軌制導車輛，通過程序控制實現取貨、運送、放置等任務，并可與上位機或 WMS 系統進行通信,結合激光定位、RFID或條碼識別等技術實現智能化運行的功能。

RGV軌道穿梭車按運動方式可分為環形往復和直線往復,適用于多種類型的無人化自動倉儲系統，可進行單個貨物存放、多個貨物連續存放、貨物人庫定位、單個貨物撿取、指定數量撿取、貨品AB面轉換等功能。

RGV軌道穿梭車的特點是:加速度和移動速度都比較快,適合運送重型工件;因導軌固定,行走平穩,停車定位精度較高;控制系統簡單、可靠性好、制造成本低廉、便于推廣應用;RGV軌道穿梭車可以連接多個物流節點,具有快速、配置簡單、便于維護的特性,在一些物流方案中可以取代配置相對復雜而且機動性差的輸送機系統;根據不同的物流規模和頻度,系統可以選用多臺RGV軌道穿梭車同時工作以滿足實際作業需求。RGV軌道穿梭車的控制由上級調度控制系統完成,如物流路徑和工作方式的變更，只需要重新設定控制系統的有關參數就可以實現。

2.2 RGV軌道穿梭車機械構成

RGV軌道穿梭車主要由車架、模塊化箱型車輪組、變頻制動減速電機、導電裝置(鋼軌滑塊式)、清軌器等部件組成。

1)車架為RGV軌道穿梭車的主體結構,需要有足夠的剛性與韌性,一般采用額定載荷的 150%設計,避免存在裂紋、氣孔、夾渣等缺陷。

2)為了保證車輪在軌道上的平穩運行,克服和消除車架在空載、重載情況下的彈性變形量和軌道橫向平行度的偏差，一般一側車輪組采用雙輪緣結構(見圖2),另一側車輪采用無輪緣結構,且車輪對的軸承座的一側通蓋、悶蓋留有空隙,能夠使軸承在軸承座內軸向微量游動。而RGV軌道穿梭車減速電機空心軸齒直接套裝在主動車輪軸上，通過防轉扭力臂和車架連接。

圖2 雙輪緣車輪組

RGV軌道穿梭車機械總裝精度需達到軸距極限偏差為±2.0mm;兩輪對軸線的平行度公差為2.0mm;兩輪對角線之差不大于30mm;被動輪與基準軌道面的間隙不大于2.0mm。另外，自動控制模式下的RGV軌道穿梭車重復定位精度應滿足±20mm。

2.3 RGV軌道穿梭車電氣控制構成

RGV軌道穿梭車電氣控制系統具有智能、環保的特點。控制系統高度自動化能可靠地完成作業的各種控制動作，具有完善的操作保護功能、操作提示、操作警告、誤操作鎖止等功能。主要由地面供電系統、車載控制系統、遠程自動控制系統組成。

1)地面供電系統:低壓軌道供電式RGV軌道穿梭車配置地面供電系統,AC380V電源通過降壓變壓器降壓至三相AC36V安全電壓，送至經絕緣處理的2根行走導電鋼軌和中間導電軌,再通過受電靴引至RGV軌道穿梭車上的升壓變壓器，將三相AC36V升壓至三相AC380V作為RGV軌道穿梭車的驅動電源。

2)車載控制系統:RGV軌道穿梭車車載控制系統采用變頻制動電機和變頻器來實現電機低速柔性啟動、減速柔性制動并滿足電動平車走行機構的加速度要求，使平車的行走平穩無沖擊。

3)遠程自動控制系統:RGV軌道穿梭車遠程自動控制系統由車載PLC、絕對值編碼器、小車激光定位系統、無線通信系統及自動控制軟件組成。該系統可以有效地保證自動控制模式下RGV軌道穿梭車的穩定**運行。除應急控制和其他公用設備外，所有控制信號及故障報警信號均通過車載PLC發出。

三、關鍵技術

3.1 RGV軌道穿梭車定位系統

RGV軌道穿梭車需要將待入庫鋼板根據其規格送至庫區內指定吊運點,由于RGV軌道穿梭車與自動化行車工作時均為無人作業，重復定位精度要求高。考慮到船廠的工作環境與RGV軌道穿梭車定位的重要性，采用激光測距傳感器+絕對值編碼器雙重定位組合的方式確保RGV軌道穿梭車的運行精度和終端定位。激光測距作為主要的定位方式，編碼器作為輔助和校正定位方式,在RGV軌道穿梭車的總行程中設置若干校正零點，用于消除編碼器的累積誤差，確保對編碼器對輔助轉運裝置的定位精度準確無誤。

激光測距傳感器一般由激光器、檢測器以及測量電路構成,檢測精度較高,可滿足對檢測精度比較嚴格的要求。

激光測距作為RGV軌道穿梭車的定位方式具有以下幾個優點:

1)非接觸式檢測;

2)檢測精度高;

3)抗干擾能力強;

4)體積小、防護等級IP65;

5)安全激光對人眼無害。

絕對值編碼器作為RGV軌道穿梭車的定位輔助裝置，根據行走軌道上設置的數據校正點更新位置數據，向車載PLC反饋位置信息2ms/次，確保了較佳精度,與激光測距定位數據互為校對。

3.2 網絡通信系統

RGV軌道穿梭車為移動設備，并且其無人化運行需要接收地面管理系統發出的調度指令，需要構建無線網絡通信系統與地面控制服務器進行通信。無線網絡通信技術要求:

1)滿足船廠復雜的工業使用環境以及沿海地區潮濕、多雨的地理環境;

2)保證數據通信及RGV小車的運行穩定性，實現實時數據傳輸通信無中斷無通信死角;

3)支持2.4GHz/5GHz2 種制式，可避免同頻干擾;

根據網絡系統的各項技術要求，無線網絡系統采用如圖3所示的工作原理。

圖3 無線網絡工作原理圖

無線AP設備和Clint設備均支持網線帶Poe供電，配置安裝簡單方便。每隔一定的距離沿軌道布置一定數量的AP，可以保證設備運行時通信無死角以及數據傳輸的穩定性，完全滿足于船廠車間對于系統網絡配置的技術要求。

3.3 RGV軌道穿梭車調度系統

RGV軌道穿梭車調度系統運行在軌道穿梭車車載服務器內，主要負責與上級自動化行車管理系統進行數據交流，并與自動化行車系統內其他設備接口管理以及各類安全裝置聯鎖功能，包括但不限于RGV軌道穿梭車行走目標接收、RGV軌道穿梭車定位信息發送，主要對上級管理系統下發的指令進行指令分解、指令計算以及少量的數據存儲。

四、結語

船廠無人化鋼板庫區是建設船廠智能物流系統不可或缺的智能單元，而RGV軌道穿梭車的合理應用是無人化庫區滿足船廠多種規格鋼板標準化入庫問題的有效解決方案，本方案的實施符合船舶行業進行智能化升級的發展趨勢，伴隨國內船舶制造業向著智能制造轉型的機遇，該方案的推廣應用具有廣闊的前景。

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