SK6572Y1 - Remote monitoring method of automatic guided vehicle and system device - Google Patents

Abstract

The central monitoring system enables the operator to first get an overview of what's happening in the object employing the automatic guided vehicles (15) and also intervene if necessary - issue a manual command to the particular automatic guided vehicle (15). It consists on the one side of a server (1), i. e., a hardware correspondent communication between the automatic guided vehicles (15) and an application and on the other side of the AGV monitor to detecting the current status - location and operation of the automatic guided vehicles (15). This application is a logical-imaging part and the hardware is a communication -support part. The separate computers (8) can be connected even more, so that more operators can keep track of the status of all the automatically guided vehicles (15) and also all of them can manually intervene, and can be set, respectively restrict permissions to the individual users - operators to choose their manual commands do not contradict each other, if they were given simultaneously or otherwise inappropriate. A tracks map, and by that a map of the tags, is stored in the monitoring system, and that each RFID tag (18) and each as well the automatic guided vehicle (15) has its own unique identifier, the monitoring system can always make it clear in which the RFID tag (18) which is automatically guided vehicle (15) is and what is its position in relation to other automatic guided vehicles (15). After recording of RFID tags (18) presence automatic guided vehicle (15) reads the command stored in this RFID tag (18) and also sends this information to the monitoring system, which obtains a complete overview of all autom

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa vo všeobecnosti týka spôsobu diaľkového sledovania - monitorovania automaticky vedeného vozidla (AGV - Automatic Guided Vehicle) a systémového zariadenia. Technické riešenie patrí do oblasti informačno-komunikačných technológií a automatizovaných systémov riadenia technických strojárskych zariadení.

Doterajší stav techniky

V súčasnosti zaznamenávajú systémy automaticky vedených vozidiel výrazný vzostup, pretože uľahčujú manipuláciu s materiálom a svojou nezávislosťou šetria náklady na ľudskú obsluhu v logistike. Ich použitie je najčastejšie v podnikoch s vysokým objemom produkcie, kde sa manipuluje s veľkým množstvom materiálu, ako napríklad v závodoch automobilového priemyslu. Pri automaticky vedenom vozidle je rozhodujúci najmä spôsob sledovania a riadenia.

V stave techniky existujú rôzne systémy automaticky vedeného vozidla slúžiace na prepravu materiálov, polotovarov výrobkov vo výrobných a logistických podnikoch. Ich navádzanie po dráhe býva rôzne, napr. vedenie pomocou magnetickej pásky, pomocou kamerového systému, laserov a pod. Činnosť, ktorú majú vykonať na určitom mieste, býva daná napríklad príkazom vo forme programu uloženého v značke, z ktorej automaticky vedené vozidlo príkaz prečíta po priblížení k tejto značke. Prenos dát zo značky do vozíka býva uskutočnený prostredníctvom kontaktov zopnutých dotykom alebo bezdrôtovo, napríklad prostredníctvom RFID (Rádio Frequency Identification Data) technológie. Pri veľkom množstve jednak samotných automaticky vedených vozidiel, a tiež veľkom množstve dráh obsahujúcich križovatky, odbočky, odstavné miesta, vyhýbacie úseky a pod., sa kooperácia značne komplikuje a aj napriek precíznemu návrhu rozloženia dráh a značiek ľahko môže dôjsť ku kolíznemu stavu - napr. dve automaticky vedené vozidlá sa naraz stretnú pred križovatkou a pokiaľ nie je daná prednosť v jazde, nastane patová situácia - obidve zostanú stáť. Takéto a podobné kolízne situácie sleduje a odstraňuje monitorovací systém umožňujúci dohliadajúcemu operátorovi manuálne zasiahnuť a určiť, ktoré automaticky vedené vozidlo má počkať a ktoré sa má pohnúť.

V stave techniky využívané systémy monitorovania automaticky vedeného vozidla majú uzavreté zdrojové kódy a aj samotné sú uzavreté - komunikujú len s automaticky vedenými vozidlami od daného výrobcu. V súčasnosti nie je známe otvorené riešenie umožňujúce napríklad sledovať a riadiť automaticky vedené vozidlá iných výrobcov.

Z uvedených nedostatkov konkurenčných systémov a taktiež zo snahy dodávať zákazníkom ucelený produkt - systém automaticky vedeného vozidla nezávislý od tretích strán vyplynula potreba vyvinúť monitorovací systém, ktorý by mal poskytovať najvyššiu možnú úroveň technickej vyspelosti a spoľahlivosti. Výsledkom tohto úsilia je novovytvorený monitorovací systém realizovaný technickými prostriedkami ďalej opisovanými v tomto úžitkovom vzore.

Podstata technického riešenia

Celý systém automaticky vedeného vozidla je tvorený jednak samotnými automaticky vedenými vozidlami a potom monitorovacím systémom. Tento pozostáva na jednej strane zo softvéru zisťujúceho aktuálny stav - polohu a činnosť jednotlivých automaticky vedených vozidiel, ktorý beží na určitom hardvéri - počítači, a na druhej strane z hardvéru sprostredkovávajúceho komunikáciu medzi automaticky vedenými vozidlami a softvérom a hardvérových prvkov definujúcich polohu automaticky vedeného vozidla. Systém zobrazuje na monitore počítača jednotlivé dráhy a automaticky vedené vozidlo po nich premávajúce ako mapu, pričom sú farebne odlíšené. O každom automaticky vedenom vozidle má operátor k dispozícii podrobné údaje o práve prebiehajúcej činnosti, stave nabitia akumulátorov a pod. Okrem toho umožňuje operátorovi manuálne vydať príkazy, ktorými môže aj nahradiť príkazy načítané z RFID značky. Poskytuje tak operátorovi prehľad o situácii v celom objekte, v ktorom sa dané automaticky vedené vozidlo momentálne využíva s právom zasiahnuť v prípade potreby. Softvér predstavuje logicko-zobrazovaciu časť a hardvér komunikačno-podpomú časť. Monitorov môže byť pripojených aj viacero, takže viacej operátorov môže mať prehľad o stave všetkých automaticky vedených vozidiel a takisto všetci z nich môžu manuálne zasiahnuť, pričom je možné nastaviť, resp. obmedziť oprávnenia jednotlivým používateľom - operátorom, aby si ich manuálne príkazy vzájomne neodporovali, ak by boli zadané súčasne alebo inak nevhodne. Softvér je spustený a beží na hardvéri pozostávajúcom z počítača - servera platformy PC s operačným systémom Microsoft Windows XP, ale je možné ho skompilovať aj pre iný operačný systém počítačov.

Komunikácia medzi jednotlivými automaticky vedenými vozidlami a monitorovacím systémom je bezdrôtová. Zabezpečuje ju rádiová sieť. Technicky ju zabezpečujú sieťové prístupové body (sieťové koordiná

SK 6572 Υ1 tory) vytvárajúce rádiový signál a opakovače rádiového signálu rozmiestnené v objekte, v ktorom má monitorovací systém monitorovať automaticky vedené vozidlá. Ich počet, ako aj vzájomná poloha sú dané členitosťou objektu, prekážkami signálu a prípadnými zdrojmi rušenia. Na strane automaticky vedeného vozidla príjem a vysielanie signálu zabezpečujú antény, na strane servera je to uvedený sieťový prístupový bod. Automaticky vedené vozidlo je riadené podľa polohy, ktorú určuje RFID značka (tag) umiestnená (nalepená) na podlahe vedľa navádzacej magnetickej pásky (rovnako nalepenej na podlahe) určujúcej dráhu. Po príchode automaticky vedeného vozidla k príslušnej značke automaticky vedené vozidlo zaznamená jej blízkosť a oznámi to monitorovaciemu systému. Mapa dráh, a tým aj značiek, je uložená v monitorovacom systéme, a keďže každá RFID značka a rovnako každé automaticky vedené vozidlo má svoj jednoznačný identifikátor, monitorovací systém vie vždy jednoznačne určiť, pri ktorej značke sa ktoré automaticky vedené vozidlo nachádza a aká je jeho poloha proti ostatným automaticky vedeným vozidlám. Po zaznamenaní prítomnosti značky automaticky vedené vozidlo prečíta príkaz uložený v tejto RFID značke a aj túto informáciu pošle do monitorovacieho systému, prostredníctvom ktorého obsluhujúci operátor tak získa úplný prehľad o všetkých automaticky vedených vozidlách a ich práve prebiehajúcich činnostiach i nasledovných krokoch.

Technické riešenie opisovaného monitorovacieho systému má niekoľko výhod v porovnaní s konkurenčnými systémami:

- modulárnosť - monitorovací systém pozostáva z modulov, ktoré je možné dopĺňať alebo odoberať podľa potreby, čím je možné rozšíriť funkčnosť systému o modul Jadro - hlavný program, sprostredkováva všetku komunikáciu, o komunikačné moduly s rozhraniami: UDP, sériový port a iné o používateľské moduly: monitorovací modul AGV Monitor, prídavný riadiaci modul AGV Control;

- otvorená architektúra: systém dokáže monitorovať aj automaticky vedené vozidlá od iných výrobcov, jediné, čo na to potrebuje, je znalosť komunikačného protokolu;

- platformová prenositeľnosť: systém môže bežať na rôznych operačných systémoch, nie je teda viazaný len na jeden konkrétny typ;

- spoľahlivosť: vďaka použitiu protokolov TCP/IP v komunikácii medzi jednotlivými modulmi so zaručeným prenosom je spoľahlivosť systému veľmi vysoká;

- flexibilita vďaka modulárnosti a použitiu štandardného komunikačného protokolu TCP môžu jednotlivé moduly bežať buď na jednom fyzickom počítači, alebo na rôznych fyzických počítačoch prepojených sieťou, či už drôtovou alebo bezdrôtovou, vzdialených aj niekoľko kilometrov od seba. Používateľský modul AGV Monitor umožňuje obsluhe manuálne zadávať priame riadiace príkazy jednotlivým automaticky vedených vozidiel. Používateľský modul AGV Monitor môže byť naraz spustený aj viackrát na tom istom počítači, pričom každý môže mať výstup na ten istý monitor alebo na iný monitor, alebo môžu byť spustené každý na inom počítači, čo umožňuje napr. viacerým operátorom sledovať situáciu v objekte a prípadne zasiahnuť, alebo tiež napr. vzdialené monitorovanie objektu a technickú podporu zo strany dodávateľa systému bez nutnosti fyzického navštívenia. Automaticky vedené vozidlá je možné manuálne ovládať aj pomocou diaľkového ovládania nezávisle od monitorovacieho softvéru - na to stačí vybudovať rádiovú sieť, pričom na dané diaľkové ovládanie bude reagovať len to automaticky vedené vozidlo, ktoré ho má pridelené v príkaze značky.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Spôsob diaľkového monitorovania automaticky vedeného vozidla a systémového zariadenia na diaľkové monitorovanie automaticky vedeného vozidla na tento spôsob tohto technického riešenia bude bližšie ozrejmené na priloženom obr. 1, kde je znázornená bloková schéma vyjadrujúca spôsob. Na obr. 2 je znázornené rámcové usporiadanie systémového zariadenia.

Rozumie sa, že technické riešenie zobrazené na obrázkoch je predstavované pre ilustráciu a nie ako obmedzenie konkrétnych realizácií. Taktiež sa rozumie, že sú zhotovené z materiálov známych odborníkom zo stavu techniky. Odborníci znalí stavom techniky nájdu alebo budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania ekvivalentné uskutočnenia technického riešenia. Aj takéto ekvivalenty budú patriť do rozsahu nasledujúcich nárokov na ochranu.

Príklady uskutočnenia

Príklad 1

Prvým príkladom technického riešenia zariadenia na diaľkové monitorovanie automaticky vedeného vozidla je použitie pasívnych RFID značiek 18, t. j. s mikročipom a vinutou anténou ako nositeľov príkazov v súčinnosti s magnetickou páskou 17 a magnetickým poľom 19, s RFID signálom 20 a reakciou 21 RFID značky 18. Automaticky vedené vozidlo 15 s bezdrôtovým rozhraním 16 po priblížení RFID značku 18 prečí

SK 6572 Υ1 ta. Ďalej je v zariadení použitý server 1 - počítač s operačným systémom Windows XP, s distribučným uzlom 2 s nainštalovanými potrebnými ovládačmi pre všetky zariadenia s komunikáciou 5 prostredníctvom sústavy protokolov TCP/IP. Server 1 ďalej obsahuje aplikáciou 7 AGV Monitor, komunikačné rozhranie 3 proti inej komunikačnej sieti a komunikačné rozhranie 4 proti bezdrôtovej sieti. Ďalej zariadenie obsahuje koordinátory ZigBee s anténou 12 pracujúce s komunikáciou 6 so sieťou IEEE 802.15 (PAN) ako sieťového prístupového bodu 11, prípadne aj opakovača 14 rádiového signálu pre rádiovú sieť 13 IEEE 802.15 a antén 12 na AGV na príjem/vysielanie dát v sieti IEEE 802.15, pričom aplikácia 7 AGV Monitor je nainštalovaná na spomínanom serveri 1.

Príklad 2

Druhý príklad technického riešenia zariadenia na diaľkové monitorovanie automaticky vedeného vozidla je v podstate opísaný v príklade 1 s tým rozdielom, že je použitá sieťová karta s anténou 12 pracujúcou s komunikáciou 6 so sieťou IEEE 802.11 (WiFi LAN) ako sieťového prístupového bodu 11, prípadne aj opakovača 14 rádiového signálu pre sieť 13 IEEE 802.11 a antén 12 na AGV na príjem/vysielanie dát v sieti IEEE 802.11, pričom aplikácia 7 AGV Monitor je nainštalovaná na spomínanom serveri 1.

Príklad 3

Tretí príklad technického riešenia zariadenia na diaľkové monitorovanie automaticky vedeného vozidla je v podstate opísaný v príklade 1 s tým rozdielom, že je použitá sieťová karta s anténou 12 pracujúcou s komunikáciou 6 so sieťou IEEE 802.11 (WiFi LAN) ako sieťového prístupového bodu 11, prípadne aj opakovača 14 rádiového signálu pre sieť 13 IEEE 802.11 a antén 12 na AGV na príjem/vysielanie dát vsieti IEEE 802.11, pričom aplikácia 9 AGV Monitor #2 je nainštalovaná na inom počítači 8.

Príklad 4

Štvrtý príklad technického riešenia zariadenia na diaľkové monitorovanie automaticky vedeného vozidla je v podstate opísaný v príklade 1 s tým rozdielom, že koordinátor ZigBee s anténou 12 pracujúci so sieťou IEEE 802.15 (PAN) ako sieťového prístupového bodu 11, prípadne aj opakovača 14 rádiového signálu pre sieť 13 IEEE 802.15 a antény 12 na AGV na príjem/vysielanie dát vsieti IEEE 802.15, pričom aplikácia 9 AGV Monitor #2 a prípadne aj aplikácia 10 AGV Control je nainštalovaná na inom počítači 8, s operačným systémom Windows 7, komunikujúcim so serverom 1 prostredníctvom bezdrôtovej siete 5 IEEE 802.11 (WiFi LAN) a prípadne obsahuje iné spolupracujúce zariadenie 22.

Priemyselná využiteľnosť

Spôsob diaľkového monitorovania automaticky vedeného vozidla podľa tohto technického riešenia predstavuje technológiu využiteľnú v priemyselných podnikoch s vysokým objemom produkcie, v logistických centrách, ale aj na letiskách, v nemocniciach a všade, kde je potrebné transportovať väčšie množstvo nákladu po buď často sa opakujúcich trasách, alebo po rutinných trasách.

Claims (2)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Spôsob diaľkového monitorovania automaticky vedeného vozidla, vyznačujúci sa tým, že automaticky vedené vozidlo (15) je monitorované systémovým zariadením pozostávajúcim z hardvérových a softvérových prostriedkov, do ktorého vstupujú informácie z automaticky vedeného vozidla (15) bezdrôtovo, kde bezdrôtový prenos signálov zabezpečuje rádiová sieť (13) tvorená sieťovým prístupovým bodom (11) reprezentovaným buď samostatným zariadením pripojeným k hardvérovým prostriedkom, alebo ako súčasť hardvérových prostriedkov a opakovačmi (14) rádiového signálu, nástennými smerovačmi, kde monitorovanie sa uskutočňuje na počítači - serveri (1) s ľubovoľným operačným systémom, pričom informáciu o polohe automaticky vedeného vozidla (15) určujú RFID značky (18) prilepené na podlahe využívajúce RFID technológiu na prenos signálu do automaticky vedeného vozidla (15).
2. 2. Systémové zariadenie na diaľkové monitorovanie automaticky vedeného vozidla, vyznačujúce sa t ý m , že pozostáva z modulov, kde základ tvorí hlavný modul - server (1) s aplikáciou (7) AGV Monitor a kde ostatné moduly - samostatné počítače (8) s aplikáciami (9) AGV Monitor #2 a AGV Control (10) sú serveru (1) podriadené a od seba navzájom nezávislé, pričom jednotlivé moduly sú prevádzkované na spoločných hardvérových prostriedkoch alebo na ďalších hardvérových prostriedkoch a sú medzi sebou komunikačné prepojené komunikačnou sieťou (5) prostredníctvom protokolov TCP/IP.