虽然上一篇就AGV电池的最优选择作了说明,但实际上在国内的AGV车上,还是存在着各种类型的蓄电池,下面就对几种类型的电池进行简单比较:
1:AGV镍镉蓄电池
内阻大,可供大电流放电,放电时电压变化小与其他种类电池相比之下,镍镉电池可耐过充电或放过电,操作简单方便放电电压依据其放电电流有些差异,大体上是1.2V左右镍镉电池的放电终止电压为1.0V/CELL,实使用温范围在-20度-60度,在此范围内要进行放电,可重复500次以上的充放电。
2:AGV镍氢蓄电池
镍氢电池能量比镍镉电池大二倍,用专门的充电器充电可在一小时快速充电,自放电特性比镍镉电池好,充电后可保留更长时间,可重复500次以上的充放
3:AGV锂电池
拥有高能量密度。与高容量镍镉电池相比,体积能量是其1。5倍,能量密度是其2倍,高电压,
平均使用电压为3.6V,是镍镉电池,镍氢电池的3倍,使用电压平坦而且高容量,广泛的使用温度-20度-60度,充放寿命长,经过500次放电后其容量至少还有70%以上。由于锂电池具备了能量密度高电压高,工作稳定的特点。
4:AGV铅酸蓄电池
铅酸蓄电池是一种使用最广泛的电池,它以海绵状的铅作为负极,二氧化铅作为正极,我们把这两种物质称为活性物质,用硫酸水溶液作为电解液,它们共同参与电池的电化学反应。铅酸蓄电池具有良好的可逆性,电压特性平稳,使用寿命长,适用范围广,原材料丰富,且可再生使用及造价低廉等优点。主要应用在交通运输,矿山,港口,国防,计算机,科研等国已经济各个领域,是社会生产经营活动和人类生活中不可缺少的产品。
作为现代化物资仓储、搬运的重要工具, AGV小车在现代自动化物流管理系统中发挥着越来越重要的作用。如何保证AGV小车的连续工作、稳定工作、安全工作,是设计者一直在考虑的问题。为使AGV车高效率运行,降低AGV成本,选用合适的AGV蓄电池就成为现代设计者的首要问题。为了适应国情,在AGV界一种新型、低成本运行模式正在得到广泛的应用。该AGV运行模式的运行特点是:浅放电模式下,采用较少的电池容量,实现AGV车低功率浅放
电,充电时采用大电流短时充电。因为AGV系统设计在浅放电模式下工作,循环快速充电的损失极少,所以需要定期补偿充电的周期很长,至少超过了2000小时,且每次大电流短时充电不超过12小时,便于AGV电池的维护保养。这样反复充放电,使AGV车实现连续不断地可靠工作。
这种低成本运行模式对AGV蓄电池是有严格要求的,突出的是要求电池具备大电流充电接受能力,不会因为大电流而造成AGV小车的损坏,同时AGV蓄电池能适应较高的环境温度。所以根据上面的条件来看,铅酸电池没法适应这一要求,因为铅酸电池不适用高温环境,有酸雾腐蚀污染,更不具备大电流充电的接受能力,所以通常选择的是高能快速充电电池。该系列电池在适应低成本运行模式上有着得天独厚的优势:
1、 高能快速充电电池具有充放电比大(≥10,而铅酸电池≤3)可实现1-4倍率大电流快速充电。
2、 充电电压低,效率高。在全充电情况下运行,大电流充电效率在95 %以上。
3、 大电流充电效率高,几乎不失水,补水周期在1年以上。 补水时只需蒸馏水,不用电解液。
4、 AGV车可实现不间断,全天候连续运行,工作效率高。
5、 电池耐过充,过放,工作寿命是铅酸电池4倍以上。 (全充全放状况循环充电次数不低于1500次,在设定≤10%的浅放电工作模式下循环充电次数不低于15000次)
6、高能快速充电电池具体积小(较之铅酸电池减少1/3)、重量轻(较之铅酸电池减轻1/3)
7、 电池运行成本低,常规保养简单,是铅酸电池1/3--1/4,维护周期长,运行时间越长,效果越明显。
因为以上原因,现在国内先进的AGV车都是以高能快速充电电池作为AGV小车的蓄电池,而铅酸电池已经在AGV小车上淘汰。
激光导引技术是AGV发展至今最重要的一项技术,它主要包括两部分-AGV激光扫描器和AGV反射板。安装在AGV小车上的激光扫描器以固定的转速旋转360度,经脉冲激光器发射激光到反射板,经反射板反射回来的激光的方向,激光扫描器就能探测到反射板并得到激光光线的角度等信息,AGV车载计算机接收这些信息并加以处理,计算出AGV的位置以及运动的方向,通过和上层控制系统内置的参数进行对比来校正方位,从而引导AGV按照预先设定
的路线运行。另外,在激光导引系统中,一定数量的反射板被有策略地安装在指定区域中,这是为了在一个具备AGV工作区域中,所有反射板数据(包含反射板的X.Y坐标)和反射板面对方向(即反射角度)都能被准确地标识在引系统中。
AGV激光导引技术的应用
烟草企业的卷烟生产主要包括制丝(原料加工),卷接(卷制成型),包装(包装成品)等工艺流程,AGV小车能方便灵活地出入各类生产,装配线,输送线,机台,工位,货架等,能基本满足卷烟生产中卷接,包装等自动化生产线柔性高,物料流动量大,响应时间快等要求。但它需要预先规划好AGV的运行路线,而且生产车间内的各个激光反射板位置不能随意移动,反射板的固定位置也要求准确,只有这样AGV才能准备计算行驶路径。随着生产车间生产设备的维修越来越频繁,激光反射板的位置不可能达到与原来固定点位置一模一样,再加上行驶路径复杂,人为因素影响较多,这就造成了AGV碰撞及停机故障的发生,严重的甚至会造成设备安全事故。为此引入激光导引技术的位置计算和防撞保护两大主要功能来提高AGV行驶稳定
性。
AGV技术的发展前景
激光导引技术是AGV研究领域的重点课题和发展趋势,国内外许多研究者都致力于旨在提高AGV路径识别及位置测算的准确性,实时性和可靠性的研究工作。位置计算与防撞保护功能的引入,提高了AGV的行驶稳定性与运效率,解决了烟草企业柔性制造系统中的灵活性和安全性问题,提高了企业的自动化水平和管理水平,也为AGV的发展开辟了更广阔的应用前景。
AGV小车位置计算功能
AGV行进中,车载的激光扫描器和接收装置不断地发射与接收来自四周反射板的信号,通过控制模块-ACC70分析并估算出各反射板的大概位置,经过与规划好的路线验证最终得到AGV当前所处的精确位置。如果反射板位置发生偏差或规划的路径发生改变,就会影响AGV的正常行驶。
位置计算功能目的就是使AGV小车运行在一个完善的导引系统中,通过进行初始位置计算和连续位置计算,产生一个模拟估算位置,再与规划路径进行对比,不断地进行位置的修正,从而使AGV小车有序,稳定的运行。
AGV小车防撞保护功能
自动导引小车AGV由于无人驾驶,在行驶过程中容易产生碰撞,造成不必要的损坏,故引入防撞保护功能是必要的。AGV防撞保护功能包括:导引级别和安全区。
导引级别
通过对AGV激光导引设置几个级别,作为反射光线强弱的度量。级别范围从0%(接收不到任何反射光线)至100%(全部接收到所有反射光线),当导引级别为0%时,则系统认为小车已脱离正常行驶轨迹。反射光线的强弱与反射板位置有很大的影响,例如在行驶路径中同时有四块反射板被检测到,则导引级别将按一定的百分点增加到100%,若导引级别将按一定的百分点增加到100%,若检测到的反射板少于四块或有错误的反射光线被检测到,系统则认为此关联的几个反射板位置无效的,并极大地降低导引级别。
当导引级别小于50%时,小车将开始减速,当导引级别降为0时,小车停止,同时报告错误代码。此时导引系统将切换到初始位置计算模式,在重新确定小车在坐标系中位置后,小车重新开始行驶,否则将保持停机状态。
AGV小车位置计算
AGV小车行进中,车载的激光扫描器和接收装置不断地发射与接收来自四周反射板的信号,通过控制模块分析并估算出各反射板的大概位置,经过与规划好的路线验证最终得到AGV小车当前所处的精确位置。如果反射板位置发生偏差或规划的路径发生改变,就会影响AGV小车的正常行驶。
位置计算功能目的就是使AGV小车运行在一个完善的导引系统中,通过进行初始位置计算和连续位置计算,产生一个模拟估算位置,再与规划路径进行对比,不断地进行位置修正,从而使AGV小车有序,稳定的运行。
2.1.1初始位置计算模式
当一台AGV小车插入调度队列中,若AGV小车位置处于初始位置或未知位置时,将开始进行初始化位置计算,此时激光扫描器通过测量从 发射激光到 接收反射光的时间差,通过飞行时间测距原理便可计算出距离和角度,即S=1/2(VT),其中V为光速,T为飞行时间,这里需要先确定几个条件-AGV小车不能移动,AGV小车至少可看到四块反射板。激光扫描器计算出的距离和角度被用于初始位置计算,它包含以下两个步骤:
首先进行最后已知位置测试,如果从激光扫描器到反射板的角度和最后一个已知反射板的角度匹配,那么就认为这个位置是目前位置。
汽车电瓶如何充电 如果不能匹配或没有已知位置,则用三角测量法来计算。三角测量法就是在激光扫描器旋转一周后从接收到角度信息中选取三个分布较好的角度,利用三角计算可以算出当前激光扫描器所在的位置,从而确定当前AGV小车在坐标系中的位置.
1)主控单元
即AGV小车的车载计算机。主要的任务是对车体进行总体控制,是小车的“神经中枢”,主要完成的功能为:接受主控计算机下达的命令、任务;向主控计算机报告小车自身状态(包括小车目前所处的位置,运行的速度、方向、故障状态等);根据所接受的任务和运行路线自动运行到目的装卸站,在此过程中,自动完成运行路线的选择,运行速度的选择。
(2)导引单元
也就是车体的引导方式。导引单元的功能在于保证小车沿正确路径行走,并保持一定精度要求。近几十年来,随着研究的深入,许多新的导引定位方式被逐渐采用,使得AGV 的性能
得到长足发展,主要表现在路径设定更加灵活机动、变更更加简单易行,同时赋予机器人感知和回避障碍性能以及多辆小车协调工作等许多方面。AGV 的导引方式按有无导引路线可分为三种,一是固定路径方式,包括电磁制导方式、光学控制带制导方式、激光制导方式和超声波制导方式;二是半固定路径方式,包括标记跟踪方式和磁力制导方式;三是无路径方式,包括地面帮助制导方式、用地图上的路线指令制导方式和在地图上搜索最短路径制导方式。本文采用有导引线路的电磁导引方式。
(3)驱动单元
根据主控信号完成小车的加速,减速,制动和转弯。主要由车轮、制动器、电机及速度控制器等部分组成。AGV 驱动命令由计算机或人工控制器发出,它激励主动力接触器线圈将电源接通驱动电机速度控制器。驱动的速度与方向是两个独立的变量,分别由计算机控制。为了安全,制动器的制动力由弹簧力产生,这样在紧急断电故障时仍能提供制动能力。采用电气解脱松开是这类制动器通常的做法。速度调节可采用不同的方法,如用脉宽调速或变频调速等。AGV 在直线行走、拐弯和接近停位点时要求不同的车速,直线行走速度可高达1.2 m/s,拐弯时为0. 2m/s-0. 6m/s,接近停位点时为0. 1 m/s 。
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