AGV系统在生产车间的应用:数量规划、路径设置、物料对接…… |
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用微信扫码二维码 分享至好友和朋友圈 导语 大家好,我是智能仓储物流技术研习社的社长,你的老朋友,老K。 新书《》 作者:湖南红太阳光电 廖源泉/谢振勇 来源: 本文以某太阳能电池车间为例,设计一套分离式AGV系统,提升车间整体自动化生产水平。 一、车间介绍 太阳能单晶perc电池生产工艺流程有硅片上料机、制绒、扩散、激光SE、刻蚀、退火、背钝化、正面镀膜、激光开槽、丝网印刷、烧结、分选等,其中激光开槽到分选工艺已经实现自动化生产,无需增加系统。 整个电池车间设备布局按照工艺流程从前到后依次布置,如图1所示。 图1 电池车间设备布局图 车间按照花篮流转分为两个循环路线,从制绒上料到刻蚀上料为一个循环;从刻蚀下料到激光开槽为一个循环,两个循环的花篮不可共用。 花篮进出方式如下: (1)制绒上料机下层进空花篮; (2)制绒下料机上层出满花篮; (3)扩散上层进满花篮,下层出满花篮; (4)激光SE下进下出满花篮; (5)刻蚀下层进满花篮,上层出空花篮; (6)刻蚀下料上层进空花篮,下层出满花篮; (7)退火下进下出满花篮; (8)玛雅下进下出满花篮; (9)正膜PECVD下进下出满花篮; (10)激光开槽下层进满花篮,上层出空花篮。花篮循环及流转示意图如图2所示。 图2 花篮流转及循环示意图 目前,车间生产靠人工进行硅片上下料和花篮搬运工作,重复性的耗体力工作导致员工工作积极性不高,致使生产过程中存在以下几点影响: (1)各工序之间生产衔接性降低; (2)车间整体产能达不到最佳效果; (3)碎片率增高; (4)产品质量不稳定; (5)增加公司人力成本和管理成本的支出。 二、分离式AGV系统设计 为解决上述问题,结合行业实践的相关经验,设计了一套分离式AGV系统,代替人工上下料,实现从制绒到丝网印刷整线全自动化生产。 分离式AGV的设计提高了对AGV的使用效率,减少了AGV运行过程中因花篮传输导致的等待时间,降低了企业的成本投入,具有一定的创新性。 分离式AGV系统主要由AGV机身本体、移动货架、电耦合机构三部分组成。 2.1 AGV本体设计 考虑AGV搬运物体的重量、体积和搬运形式,AGV本体设计有顶升装置和旋转装置,方便AGV搬运物体和行驶。 由于AGV工作时处于货架的下方,视线受到影响,为避免AGV在行驶过程中发生碰撞,在AGV四周设计有激光传感器,使AGV具备自主避障功能,起到安全保护作用。 AGV本体设计如图3所示,AGV参数设计如表1所示。 图3 AGV本体图 表1 AGV基本参数 2.2 AGV导航方式 AGV常用的导航方式有电磁导航、磁条导航、二维码导航、激光导航、视觉导航等。 结合车间地面环境、定位精度、技术成熟度等因素,本设计采用激光SLAM导航方式,它定位精确,无需增加定位设施,柔性高,维护简单。 2.3 移动货架 移动货架分上下两层双轨道,单条传输轨道可装载5个花篮,总容量为20个花篮;货架底部预留对接接口;货架轨道中心距326mm,下层线体皮带离地面高度450mm,上层线体皮带离地面1160mm。 移动货架设计如图4所示,货架每层都设计有花篮防倾倒装置,防止货架运输过程中遇到紧急情况导致摔篮; 皮带输送线上带有电机,当与耦合机构对接时,电极接触,给货架供电; 货架底部装有定位销和二维码,AGV与托盘上的销孔配合,起到固定货架的作用,通过识别二维码记录当前货架编号; 货架底部设计有滚轮,方便二次定位和异常情况处理。 图4 移动货架 2.4 电耦合机构 电耦合机构设计如图5所示,主要由机架、电柜、拉紧装置、定位装置、耦合电极等部分组成,它安装在自动化设备的上下料口处,起到桥梁作用,为移动货架传输线提供动力,实现花篮的传输。 它的工作流程为:带有移动货架的AGV行驶到下料位,AGV放下货架后驶离,此时,拉紧气缸工作,通过单向挂钩将货架拉至与V型定位槽契合,耦合电极接触,给货架供电带动皮带转动,开始花篮的传输。 相对齿轮啮合机构来说,电耦合机构有以下几个特点:加工、安装、调试简单;运行稳定无噪音;使用寿命更长。 图5 电耦合机构 2.5 AGV对接流程 AGV收到任务后,通过内部程序计算找到最近的空货架,运行到货架下方,通过举升旋转等动作,把货架搬运到自动化上下料处的二维码上方,放下货架,AGV驶离,接驳机构上的拉紧气缸动作,将货架拉至对接,并给货架供电,货架上的输送线开始动作,花篮传输至货架上,花篮传输完成后,接驳机构上的拉紧气缸工作,释放拉紧装置,AGV将装满花篮的货架搬运至下一个工艺进行上料。 AGV系统对接示意图如图6所示。 图6 AGV对接示意图 2.6 AGV路径规划 AGV系统可独立运行,具备与MES系统对接功能,可由MES端直接调度AGV。为提高AGV使用率和调度系统的稳定性,并结合车间生产花篮流转规则,将AGV分两个循环区域进行单独调度,从制绒上料机到刻蚀上料机为一个循环;从刻蚀下料机到激光开槽为一个循环。AGV循环路径示意图如图7所示。 图7 AGV循环路径示意图 2.7 AGV数量计算 引入的最终目的是为了企业降本增效,AGV数量的多少决定了项目的成败,数量多了会增加成本投入,数量少了会导致车间生产产能不匹配进而影响生产效率。 目前AGV数量计算没有统一的标准化计算软件,主要依靠实际项目经验,综合考虑车间产能、配置、路径规划、缓存需求、车间空间大小、定位方式、对接方式等因素。 车间按照每小时最大产能18000片(180个花篮)计算。AGV理论数量计算公式: 式中,t1:AGV行驶时间;t2:对接时间;t3:交通管制时间。 已知AGV对接一次的时间45s,行驶速度0.5m/s,路径循环1需要对接12次,路径循环2需要对接14次,计算方法及结果如表2所示。 由表中结果可知,AGV理论需求数量为19台,考虑到AGV工作中需要充电及其他因素,循环1增加充电备用AGV2台,循环2增加充电备用AGV2台,因此,整个车间一共需要AGV数量为23台。 表2 AGV理论需求数量计算表 三、改造后车间配置 结合上述AGV系统设计方案,增加分离式后AGV的电池车间新增配置如表3所示。 其中,电耦合机构数量是根据各工艺上下料口数量得到;货架数量按照耦合机构的1.5倍配用,其中部分货架可作为缓存使用; 机器人分别用于扩散自动化、激光SE、退火自动化、激光开槽出上下料;固定架的目的是对接AGV和机器人上下料; 目前制绒下料无法匹配AGV直接对接,因此需要增加两台制绒下料自动化设备; 为匹配分离式AGV系统,车间自动化设备需要做细微调整,以满足对接需求和信号交互。 表3 改造后车间新增配置表 四、总结 随着光伏行业的迅速发展,自动化程度需求不断提高,AGV系统的应用势在必行。 本文在某太阳能电池生产车间基础上,设计了一套分离式AGV系统,在AGV本体设计、电耦合机构设计、移动货架设计、导航方式、AGV数量计算、路径规划、配置需求等方面做了简要阐述,分析了分离式AGV系统应用的优势。 此设计可为企业减少人力成本投入、提高自动化生产水平和产品质量提供参考,提升企业的市场竞争力。 知名企业 甲乙双方人脉互配神器---> 企业信用修复---> 知识社区:主要包含智能仓储物流自动化规划设计,自动化立体库、智能机器人,自动化拣选系统,仓储管理软件WMS,AGV/AMR应用等。 免费提供一些解决方案、行业报告、PPT、电子书、手册、技术资料等干货(目前30G+,并实时更新),全部可下载。 工厂规划方法流程:137页 最全提升机大盘点:12种! 2023年中国物流信息软件系统行业概览 AGV系统设计解析:布局-车体-对接-对接-数量计算-路径规划 建设“库架合一”立体库|你必须要知道的细节! 自动化箱式存储系统设计与系统构架 立体库的好基友|各类自动化输送系统 AGV智能仓储管理系统的设计思路 实例剖析--自动化立体库效率提升方案 货架计算与设计 收藏|堆垛机故障大全及解决办法 巷道堆垛机基本知识要点 特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。 Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services. /阅读下一篇/ 返回网易首页 下载网易新闻客户端 |
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