CN209992864U - 一种光伏行业agv机电控制系统及光伏行业agv - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光伏行业AGV机电控制系统及光伏行业AGV，系统包括导航模块和驱动控制模块等，导航模块包括工控主板，驱动控制模块包括用于控制行走电机的行走伺服驱动器，其特征在于，导航模块包括：用于引导AGV本体朝向任务点行驶的激光雷达；用于在AGV本体到达任务点之后进行视觉定位的导航相机；用于将AGV本体的输送带平台与外部进行对接的对接相机；激光雷达获取实时定位数据，工控主板接收激光雷达上传的实时定位数据并获取定位点坐标信息，再通过工控主板串口将定位点坐标信息下发到嵌入式主板，嵌入式主板通过CAN总线通信方式下达至行走伺服驱动器。本实用新型提供精准可靠的车体模型和最佳的相机坐标系，提高定位和导航精度。
Description
技术领域
本实用新型属于光伏技术领域，具体涉及一种光伏行业AGV机电控制系统及光伏行业AGV。
背景技术
我国正进入人口老龄化的困境，面临劳动力市场紧缺的局面。用人成本持续增高，企业不仅要支付工人工资，也要提供更多的工人福利待遇，智能工厂是企业发展的关键一招。在国家层面上减少了对光伏的扶持后，光伏行业面临转型的关键时期，对产线整合和智能制造是光伏行业发展的新突破口。
AGV(Automated Guided Vehicle)即“自动导引运输车”，是指装备有电磁或光学等自动导引装置，它能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。现代智能车间追求智能高效的趋势，减少人工强度，现有产线，难以实现大规模的生产和减少人工参与。但是对于光伏行业，生产车间空间狭小、生产工艺复杂、AGV跟产线自动上下料对接精度小于±5mm，目前AGV定位精度难以实现，所以需要研究一种光伏行业AGV机电控制系统来实现对接精度从而适用于光伏行业。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种光伏行业AGV机电控制系统，提高定位和导航精度。
本实用新型的技术方案为：一种光伏行业AGV机电控制系统，包括导航模块、驱动控制模块、网络通信模块以及动力模块，所述导航模块包括工控主板，所述驱动控制模块包括用于控制行走电机的行走伺服驱动器，其特征在于，所述导航模块包括：
用于引导AGV本体朝向任务点行驶的激光雷达；
用于在AGV本体到达任务点之后进行视觉定位的导航相机；
用于将AGV本体的输送带平台与外部进行对接的对接相机；
所述激光雷达获取实时定位数据，工控主板接收激光雷达上传的实时定位数据并获取定位点坐标信息，再通过工控主板串口将定位点坐标信息下发到嵌入式主板，所述嵌入式主板通过CAN总线通信方式下达至行走伺服驱动器；
所述任务点地面上设置有用于定位且供导航相机扫描识别的定位二维码，所述外部对接处设置有用于对接且供对接相机扫描识别的对接二维码。
本实用新型中通过网络通信模块中的WIFI模块接收到调度系统分配的任务进行任务执行，任务点之间采用激光雷达进行导航，通过激光雷达获取实时定位数据，通过工控主板进行SLAM算法获取定位点坐标信息，再通过工控主板串口将定位点坐标信息下发到嵌入式主板，所述嵌入式主板通过CAN总线通信方式下达至行走伺服驱动器，从而控制伺服电机实现AGV运动控制。到达任务点后，切换由二维码相机进行对贴在相应任务点地面的特制二维码进行边缘检测实现视觉定位，本实用新型中二维码相机最好设置在车架中心位置处，使得定位精度可以达到±5mm(由于激光雷达精度在±2cm、运动控制误差、机械加工及安装误差，导致激光导航定位精度在±4cm左右无法实现高精度定位)。
在任务点处，本实用新型可以通过视觉定位做姿态调整、自主充电、物料上下料对接等功能，调度发出物料上下料对接信息后，AGV通过激光雷达以及导航相机导航到达指定的点后，开始调整AGV顶部的对接结构，可以通过伺服电机、滚珠丝杆以及滑块来实现对接结构中移动平台运动控制。然后本实用新型中可以通过对接相机进行对外部对接装置上的特制的对接二维码进行定位，来确保AGV对接的精度，对接成功之后，由嵌入式主板通过PWM控制步进驱动器来实现调节输送速度。
作为优选，还包括安全避障模块，所述安全避障模块包括超声波检测模块、激光避障模块以及急停模块，所述超声波检测模块和激光避障模块检测AGV本体与障碍物的距离。当行驶的AGV前方有障碍物时，激光避障模块和超声波检测模块可以测量障碍物跟AGV的距离，通过设置的安全距离进行障碍物避障，当AGV发生故障及失控时通过迅速拍下急停模块开关，从而提升AGV安全性。
作为优选，所述驱动控制模块还包括用于控制输送装置的输送驱动器以及用于控制移载的移载驱动器。
作为优选，还包括传感器检测模块，所述传感器检测模块包括设置于AGV本体输送带平台底部且用于检测物料输送情况的光电开关。本实用新型中光电开关可以安装在AGV输送带平台底部，通过光电开关检测物料的输送个数来判断物料是否完全输送完成。
本实用新型中嵌入式主板可通过串口485通信采集动力模块(BMS锂电池)信息，实时数据上报给调度系统，当电池电量低于一定值时，调度系统会下发充电任务，AGV通过WIFI模块接收充电信息后，通过激光雷达导航行驶到充电区，再通过视觉定位在充电区任务点精确停车、调整AGV姿态保证装在AGV后面的刷板跟地面上充电机紧密接触，停车稳定后，由工控主板通过串口通信下发开始充电信息给嵌入式主板，然后嵌入式主板通过I/O控制继电器打开，充电通过检测电压再次确定AGV与充电机耦合器(刷板+刷块)连接正常后，充电机输出对应的电压和电流实现AGV自主充电，待AGV电池充满电后，如果此时AGV有新任务关闭充电继电器脱离充电机执行其他任务。
本实用新型还提供了一种光伏行业AGV，包括AGV本体以及电控系统，所述电控系统为上述的光伏行业AGV机电控制系统。
本实用新型中可以采用单排移动平台结构，也可以采用双排移动平台结构，为适应不同的工作平台的间距，单个移动平台需要安装滚珠丝杠模组，两个平台的间距事先根据产线设置成不同模式，本体到达相应的工位后，两个平台在滚珠丝杠的传动下调整成对应的间距，如果本体仍有误差，通过对接相机进行边缘检测，反馈到控制系统，控制系统会向两个平台的伺服电机发出指令，使两个平台整体平移直至实现对接。
作为优选，所述AGV本体坐标系与导航相机以对接相机的坐标系重合。
本实用新型中AGV本体可包括双驱动轮、伺服电机、减速机、3个万向轮。AGV本体中采用机铣的精加工方式安装底板，可以实现底板的平面度，这样驱动轮是以底板为基准，可以保证驱动轮的同轴心，这样可以为导航和定位提供精准可靠的车体结构模型；对接相机的安装同样以底板为基准，可以保证对接相机与地面的平面度以及对接相机坐标系的中心可靠地位于本体中心，多数情况下是本体的姿态需要纠偏，这样本体只需要原地打转就可以调整姿态，降低了控制系统的纠偏难度。
为优先保证对接相机纠偏的方案，AGV本体坐标系最好与对接相机坐标系重合，这样驱动轮选择位于中间的布置方式，直流伺服电机精度高，但输出力矩小，故要增加减速机增大本体驱动动力，不仅如此，减速机还需要避开相机的视野，所以选用直角减速机。
作为优选，还包括与外部进行对接的对接结构，所述对接结构包括两个并排布置的对接单元。本实用新型中对接结构，为提高工作效率，可以采用双排输送的结构。
作为优选，所述对接单元包括移动平台结构，所述移动平台结构包括丝杠模组、与丝杠模组固定连接的移动平台以及驱动丝杠模组移动的驱动机构。为保证传动的精准可靠，传动选用同步带的方式，步进电机经过同步带轮、同步带和同步带轮进行一级减速，增大动力，节省步进电机的成本。为提高对接精度，机械上采用“喇叭口”引导结构，可以补偿2mm的本体对接误差。在物料进入同步带，由于输送带跨度较长且需要支撑物料，很难保证平面度，所以需要在同步带下方安装支撑板，增加防护栏防止物料跌落，并保证皮带平面略低于进料平台的高度，可以使得物料在重力作用下进入同步带。
作为优选，所述驱动机构包括同步带、同步带轮以及用于驱动同步带轮运动的步进电机。伺服电机通过同步带轮和同步带轮传动，同步带轮使动丝杠模组移动，丝杠模组和移动平台固定在一起，所以移动平台最终沿着导轨移动。通过控制步进电机的转速和角度，实现对平台的线速度和线位移的控制。
作为优选，还包括用于调节皮带张紧力的同步带张紧结构，所述移动平台上开设有U型孔，所述驱动机构包括与同步带轮相配合的轴承以及位于U型孔内且用于安装轴承的轴承安装座，所述同步带张紧结构包括与轴承安装座相配合的张紧螺丝，旋紧张紧螺丝时，张紧螺丝顶着轴承座在U型孔内移动。长期工作，同步带会松动，本实用新型中增加同步带张紧结构，在移动平台上开U型孔，松动轴承安装座上的固定螺丝后，旋紧张紧螺丝，张紧螺丝顶着轴承座向外移动，皮带被张紧，最后旋紧轴承支撑座上的固定螺丝。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：
本实用新型提供精准可靠的车体模型和最佳的相机坐标系，提高定位和导航精度；对接结构可以适应多种产线平台，从纯粹机械结构和控制补偿的方式多途径实现产线可靠的对接。
附图说明
图1为本实用新型的流程示意图。
图2为本实用新型中AGV本体的结构示意图。
图3为本实用新型中对接结构的结构示意图。
图4为本实用新型中移动平台结构的结构示意图。
图5为本实用新型中同步带张紧结构的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供实现物料运输和产线物料上下料对接，其包括AGV本体、对接结构、电控系统。AGV本体实现携带物料并在车间内自由移动，为提高定位和导航精度，AGV本体本体需要提供精准可靠的车体模型，即保证驱动轮之间同轴度和与非平整路面间的贴合。为提高工作效率，物料对接结构采用双排输送结构；为适应不同对接产线上平台输送带间距，单个输送均设计为可控和可移动的，实现“一对多”的对接模式，在满足功能的情况下，节省了成本和减轻了对调度系统的负担；由于定位导航难以保证精度及对接的成功率，一旦本体与对接工位对接不准时，可通过对接视觉相机实现单个输送带微调实现精准对接，从而提高产线产能。
如图1所示，本实用新型中电控系统由导航模块(工控主板、对接相机、导航相机、SICK激光、IMU)、驱动控制模块(2个行走驱动器+电机、2个输送驱动器+电机、2个移载驱动器+电机)、安全避障模块(超声波测距、激光避障、急停)、传感器检测模块(2个光电开关)、网络通信模块(串口转WIFI)、动力模块(BMS锂电池)。
本实用新型中通过网络通信模块中的WIFI模块接收到调度系统分配的任务进行任务执行，任务点之间采用激光雷达进行导航，通过激光雷达获取实时定位数据，通过工控主板进行SLAM算法获取定位点坐标信息，再通过工控主板串口将定位点坐标信息下发到嵌入式主板，所述嵌入式主板通过CAN总线通信方式下达至行走伺服驱动器，从而控制伺服电机实现AGV运动控制。到达任务点后，切换由二维码相机进行对贴在相应任务点地面的特制二维码进行边缘检测实现视觉定位，本实用新型中二维码相机最好设置在车架中心位置处，使得定位精度可以达到±5mm(由于激光雷达精度在±2cm、运动控制误差、机械加工及安装误差，导致激光导航定位精度在±4cm左右无法实现高精度定位)。
在任务点处，本实用新型可以通过视觉定位做姿态调整、自主充电、物料上下料对接等功能，调度发出物料上下料对接信息后，AGV通过激光雷达以及导航相机导航到达指定的点后，开始调整AGV顶部的对接结构，可以通过伺服电机、滚珠丝杆以及滑块来实现对接结构中移动平台运动控制。然后本实用新型中可以通过对接相机进行对外部对接装置上的特制的对接二维码进行定位，来确保AGV对接的精度，对接成功之后，由嵌入式主板通过PWM控制步进驱动器来实现调节输送速度。
本实用新型中安全避障模块包括超声波检测模块、激光避障模块以及急停模块，所述超声波检测模块和激光避障模块检测AGV本体与障碍物的距离。当行驶的AGV前方有障碍物时，激光避障模块和超声波检测模块可以测量障碍物跟AGV的距离，通过设置的安全距离进行障碍物避障，当AGV发生故障及失控时通过迅速拍下急停模块开关，从而提升AGV安全性。
本实用新型中传感器检测模块包括设置于AGV本体输送带平台底部且用于检测物料输送情况的光电开关。本实用新型中光电开关可以安装在AGV输送带平台底部，通过光电开关检测物料的输送个数来判断物料是否完全输送完成。
本实用新型中嵌入式主板可通过串口485通信采集动力模块(BMS锂电池)信息，实时数据上报给调度系统，当电池电量低于一定值时，调度系统会下发充电任务，AGV通过WIFI模块接收充电信息后，通过激光雷达导航行驶到充电区，再通过视觉定位在充电区任务点精确停车、调整AGV姿态保证装在AGV后面的刷板跟地面上充电机紧密接触，停车稳定后，由工控主板通过串口通信下发开始充电信息给嵌入式主板，然后嵌入式主板通过I/O控制继电器打开，充电通过检测电压再次确定AGV与充电机耦合器(刷板+刷块)连接正常后，充电机输出对应的电压和电流实现AGV自主充电，待AGV电池充满电后，如果此时AGV有新任务关闭充电继电器脱离充电机执行其他任务。
本实用新型中可以采用单排移动平台结构，也可以采用双排移动平台结构，为适应不同的工作平台的间距，单个移动平台需要安装滚珠丝杠模组，两个平台的间距事先根据产线设置成不同模式，本体到达相应的工位后，两个平台在滚珠丝杠的传动下调整成对应的间距，如果本体仍有误差，通过对接相机进行边缘检测，反馈到控制系统，控制系统会向两个平台的伺服电机发出指令，使两个平台整体平移直至实现对接。
如图2所示，本实用新型中AGV本体可包括双驱动轮1、伺服电机2、减速机3、3个万向轮。AGV本体中采用机铣的精加工方式安装底板4，可以实现底板4的平面度，这样驱动轮是以底板4为基准，可以保证驱动轮的同轴心，这样可以为导航和定位提供精准可靠的车体结构模型；对接相机的安装同样以底板4为基准，可以保证对接相机5与地面的平面度以及对接相机坐标系的中心可靠地位于本体中心，多数情况下是本体的姿态需要纠偏，这样本体只需要原地打转就可以调整姿态，降低了控制系统的纠偏难度。
为优先保证对接相机纠偏的方案，AGV本体坐标系最好与对接相机坐标系重合，这样驱动轮1选择位于中间的布置方式，直流伺服电机精度高，但输出力矩小，故要增加减速机增大本体驱动动力，不仅如此，减速机还需要避开相机的视野，所以选用直角减速机。
如图3所示，本实施例中对接结构包括两个并排布置的对接单元。本实用新型中对接结构，为提高工作效率，可以采用双排输送的结构。步进电机1经过同步带轮7、同步带8和同步带轮9进行一级减速，增大动力，节省步进电机1的成本。为提高对接精度，机械上采用“喇叭口”引导结构1，可以补偿2mm的本体对接误差。在物料进入同步带10，由于输送带跨度较长且需要支撑物料，很难保证平面度，所以需要在同步带10下方安装支撑板6，增加防护栏防止物料跌落，并保证皮带平面略低于进料平台的高度，可以使得物料在重力作用下进入同步带。
如图4所示，本实用新型中移动平台结构采用伺服电机15通过同步带轮13和同步带轮14传动，同步带轮13使动丝杠模组移动，丝杠模组和移动平台12固定在一起，所以移动平台12最终沿着导轨11移动。通过控制步进电机的转速和角度，实现对平台的线速度和线位移的控制。
如图5所示，本实用新型中还包括用于调节皮带张紧力的同步带张紧结构，所述移动平台上开设有U型孔，所述驱动机构包括与同步带轮相配合的轴承以及位于U型孔内且用于安装轴承的轴承安装座，所述同步带张紧结构包括与轴承安装座相配合的张紧螺丝，旋紧张紧螺丝时，张紧螺丝顶着轴承座在U型孔内移动。长期工作，同步带会松动，本实用新型中增加同步带张紧结构，在移动平台12上开U型孔，松动轴承安装座16上的固定螺丝后，旋紧张紧螺丝17，张紧螺丝17顶着轴承座16向外移动，皮带被张紧，最后旋紧轴承支撑座16上的固定螺丝。
Claims (10)
1.一种光伏行业AGV机电控制系统，包括导航模块、驱动控制模块、网络通信模块以及动力模块，所述导航模块包括工控主板，所述驱动控制模块包括用于控制行走电机的行走伺服驱动器，其特征在于：所述导航模块包括：
用于引导AGV本体朝向任务点行驶的激光雷达；
用于在AGV本体到达任务点之后进行视觉定位的导航相机；
用于将AGV本体的输送带平台与外部进行对接的对接相机；
所述激光雷达获取实时定位数据，工控主板接收激光雷达上传的实时定位数据并获取定位点坐标信息，再通过工控主板串口将定位点坐标信息下发到嵌入式主板，所述嵌入式主板通过CAN总线通信方式下达至行走伺服驱动器；
所述任务点地面上设置有用于定位且供导航相机扫描识别的定位二维码，所述外部对接处设置有用于对接且供对接相机扫描识别的对接二维码。
2.根据权利要求1所述的光伏行业AGV机电控制系统，其特征在于：还包括安全避障模块，所述安全避障模块包括超声波检测模块、激光避障模块以及急停模块，所述超声波检测模块和激光避障模块检测AGV本体与障碍物的距离。
3.根据权利要求1所述的光伏行业AGV机电控制系统，其特征在于：所述驱动控制模块还包括用于控制输送装置的输送驱动器以及用于控制移载的移载驱动器。
4.根据权利要求1所述的光伏行业AGV机电控制系统，其特征在于：还包括传感器检测模块，所述传感器检测模块包括设置于AGV本体输送带平台底部且用于检测物料输送情况的光电开关。
5.一种光伏行业AGV，包括AGV本体以及电控系统，其特征在于：所述电控系统为权利要求1～4任一所述的光伏行业AGV机电控制系统。
6.如权利要求5所述的光伏行业AGV，其特征在于：所述AGV本体坐标系与导航相机以对接相机的坐标系重合。
7.如权利要求5或6所述的光伏行业AGV，其特征在于：还包括与外部进行对接的对接结构，所述对接结构包括两个并排布置的对接单元。
8.如权利要求7所述的光伏行业AGV，其特征在于：所述对接单元包括移动平台结构，所述移动平台结构包括丝杠模组、与丝杠模组固定连接的移动平台以及驱动丝杠模组移动的驱动机构。
9.如权利要求8所述的光伏行业AGV，其特征在于：所述驱动机构包括同步带、同步带轮以及用于驱动同步带轮运动的步进电机。
10.如权利要求9所述的光伏行业AGV，其特征在于：还包括用于调节皮带张紧力的同步带张紧结构，所述移动平台上开设有U型孔，所述驱动机构包括与同步带轮相配合的轴承以及位于U型孔内且用于安装轴承的轴承安装座，所述同步带张紧结构包括与轴承安装座相配合的张紧螺丝，旋紧张紧螺丝时，张紧螺丝顶着轴承座在U型孔内移动。
Priority Applications (1)
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| CN201920997359.9U CN209992864U (zh) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | 一种光伏行业agv机电控制系统及光伏行业agv |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201920997359.9U CN209992864U (zh) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | 一种光伏行业agv机电控制系统及光伏行业agv |
Publications (1)
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| CN209992864U true CN209992864U (zh) | 2020-01-24 |
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ID=69297045
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| CN201920997359.9U Active CN209992864U (zh) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | 一种光伏行业agv机电控制系统及光伏行业agv |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN209992864U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110147110A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-08-20 | 天合光能股份有限公司 | 一种光伏行业agv机电控制系统及光伏行业agv |
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2019
- 2019-06-28 CN CN201920997359.9U patent/CN209992864U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110147110A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-08-20 | 天合光能股份有限公司 | 一种光伏行业agv机电控制系统及光伏行业agv |
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