【正文】 但是恰恰是這樣特性，也導(dǎo)致了出錯(cuò)幾率更高， 這一章主要從電氣方面進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)研究 RFID和 AGV 的集成系統(tǒng)，通過自動(dòng)讀取方式， 降低 掃描出錯(cuò)率，提高工作效率，使 AGV 小車更好的適應(yīng)循環(huán)系統(tǒng)中的工作 [38]。 AGV 循環(huán)系統(tǒng) 如圖 所示中三條線所圍成的區(qū)域是三個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，每個(gè)循環(huán)系統(tǒng)都包括物料裝配區(qū)， 自動(dòng)充電設(shè)備，以 B區(qū)為例 ， 下 圖 里 白色 的部件就是 工作 中的AGV， AGV 使用其裝配 有 的通訊 設(shè)備 和體系 管理 電腦 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞 ，匯報(bào)其工作情況和 運(yùn)行方位 ， 同時(shí)接收各種工作指示 。 當(dāng)接收到貨物搬運(yùn)指令后， AGV 到達(dá)裝載貨物區(qū)域， AGV 從物料裝配區(qū)由工人把所需要的工件配齊，然后按下 AGV上的綠 色放行按鈕， AGV 開始勻速行駛，當(dāng) AGV運(yùn)行到安裝在工位上的定位傳感器時(shí)，觸發(fā)定位傳感器， AGV自動(dòng)執(zhí)行停止動(dòng)作停下來，這時(shí)工位上的工人把所需要的零件取下來，然后按下綠色放行按鈕， AGV 繼續(xù)向前勻速行駛， AGV 自動(dòng)運(yùn)行到下一個(gè)工位，依次重復(fù)上述動(dòng)作，直到最后一個(gè)工位的工人把零件取下來后，按下綠色放行按鈕， AGV 自動(dòng)返回物料裝配區(qū)， 物料配置 部門 工人再次 配置 物料，進(jìn)行二次 循環(huán) 工作 。當(dāng) AGV 電量低時(shí)，由中央管理系統(tǒng)發(fā)出指令， AGV 更換備用路線去充電區(qū)充電，充電完成后繼續(xù)返回物料裝配區(qū)進(jìn)行工件運(yùn)送 [39]。 湖 北 工 業(yè) 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 22 物 料 區(qū)工 作工 位充 電區(qū) 域A G V 小 車 圖 循環(huán)系統(tǒng)示意圖 RFID 與條形碼的區(qū)別 條形碼和 RFID 方式的不同 主要 在于 ： 讀取數(shù)量，讀取施行，信息容量，二次 使用性，讀 寫水平，可靠 性， 高速讀取能力，正確性，抗干擾能力幾個(gè)方面有顯著 差別 [40]，如表 所示。 表 條形碼和 RFID 方式 檢測(cè) 結(jié)果的不同 傳統(tǒng)條形碼 RFID 技術(shù) 讀取數(shù)量 一個(gè) 多個(gè) 讀取 形式 接觸式 非接觸式 信息容量 容量小，約 1100ytes 容量大，約 1288k Bytes 二次 使用性 不能二次 使用 能夠 二次 使用 讀寫能力 只讀 可讀可寫 安全性 低 高 讀取 水平 運(yùn)動(dòng)中一般速度 讀取 能夠高速 讀取 數(shù)據(jù) 信息 正確 率 人工操作，正確率 不高 機(jī)器自動(dòng)工作 ，錯(cuò)誤率很小 抗 外界干擾水平 低（污染 和 破損都不能 讀取） 高 （受 外界 條件 作用小 ） 湖 北 工 業(yè) 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 23 通過表 從各個(gè)方面的比較可以清楚地看到 RFID 與傳統(tǒng)的條形碼之間存在著明顯的優(yōu)劣，容量、安全方面 RFID 高于傳統(tǒng)的掃描條形碼。 工作 速率 也比過去 常用 的 條形碼 掃描 方式 高得多 。 所以接下來我們將進(jìn)行循環(huán)系統(tǒng)中針對(duì) AGV小車的讀取方式優(yōu)化，采用 RDID 方式讀 取， 并 設(shè)計(jì) RFID 和 AGV 的集成系統(tǒng)。 RFID 技術(shù) 從 基本 原理 方面 分析 ， RFID 可以 說是一種條碼，條碼技術(shù) 指的是把 已編碼完善 的條形碼 粘附在 目標(biāo) 物質(zhì) 上，并且 運(yùn)用專門 的掃描 設(shè)備使用 光信號(hào) 把 數(shù)據(jù) 資料 由條形磁 轉(zhuǎn)到 讀寫 設(shè)備 中； RFID 則 是 利用 專門 的 RFID 讀寫 設(shè)備 以及 特別 的 能夠 粘附在目標(biāo) 物質(zhì) 上 的 標(biāo)簽， 使用 頻率 數(shù)據(jù)把數(shù)據(jù)資料 由 RFID 標(biāo)簽 轉(zhuǎn)到 RFID讀寫 設(shè)備 中 [41]。 從 結(jié)構(gòu) 方面來說， RFID 是 一類 操作十分容易的無線 體系 ， 僅有 兩個(gè) 控制 器件， 本 體系 最早 應(yīng)用在 監(jiān)控 、 管理 與 定位物品 中。 體系使用 一個(gè)詢問 設(shè)備 與 多個(gè)應(yīng) 答 設(shè)備構(gòu)成 。 在 剛開始 的技術(shù) 方面 ，應(yīng)答 設(shè)備 指的是 可以傳送數(shù)據(jù) 回復(fù) 數(shù)據(jù) 的電子 裝置 ，近十年來 ， 因?yàn)?射頻技術(shù) 手段的 快速崛起和發(fā)展，應(yīng)答 設(shè)備 開始有了 全新 的 定義 ，又被稱之為智能標(biāo)簽 。 RFID 標(biāo)簽的 閱讀設(shè)備 是使用天線 和 標(biāo)簽 開展 無線 通訊 工作的， 能夠 完成對(duì)標(biāo)簽 數(shù)據(jù) 碼 以及 內(nèi)存 信息 的 讀寫 工作 。 RFID 技術(shù) 能夠辨別出各種 物體 和 標(biāo)簽， 工作 效率很高 [42]。 在 今后 ， 我國互聯(lián) 網(wǎng)校企 認(rèn)為， RFID 技術(shù)的 崛起 和進(jìn)步對(duì) 互聯(lián) 網(wǎng) 方面 的 發(fā)展 具有 十分 關(guān)鍵的 作用 。 RFID 安裝位置說明 RFID 讀卡設(shè)備被 安置 在 AGV 中，它的 正 前方是小車 的運(yùn) 行 方向， RFID 閱讀設(shè)備 安置 在 AGV 的底部，和 路面 距離大約是 五公分 。這樣 以來 ，就能夠 快速讀取錄入標(biāo)簽的數(shù)據(jù)， 如 下 圖 所示，相關(guān) 的 模塊名稱 詳見 下 表 。 湖 北 工 業(yè) 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 24 圖 安裝位置圖 表 安裝位置圖說明 編號(hào) 模塊名稱 編號(hào) 模塊名稱 1 控制設(shè)備 和 電源模塊 7 驅(qū)動(dòng)輪軸 （ 2 個(gè)） 2 RFID 讀卡 設(shè)備 8 無線信號(hào) 傳送 與 模塊天線 3 直流減速電機(jī)（ 2 個(gè)） 9 萬向輪 4 無線信號(hào) 傳送 與錄入 模塊 10 測(cè)速模塊 5 感應(yīng) 設(shè)備 11 電子羅盤 6 光電傳感器模塊（ 2 個(gè)） RFID 和 AGV 集成系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1) RFID 和 AGV 集成系統(tǒng)設(shè)想工作流程： 進(jìn)入物流分配作業(yè)的物品都貼有特定 的 電子標(biāo)簽，當(dāng)物品通過倉庫口 的 閱讀設(shè)備 的時(shí)候 ，電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù) 資料 將會(huì)被讀取 錄入， 閱讀設(shè)備 把 錄入的物品 數(shù)據(jù) 資料 傳送 給物流配送公司的操作 體系 ，操作 體系按照 物品 數(shù)據(jù)資料 給物品 安排位置 ， 并迅速 把 數(shù)據(jù)資料 傳送給 RFID 與AGV 合成 體系 ， AGV 從準(zhǔn)備 狀態(tài) 運(yùn)行到物品 等待 處，使用車身帶有 的 RFID 閱讀設(shè)備 獲取 物品 數(shù)據(jù) 資料，并按照系統(tǒng)提示把物品 運(yùn)輸 到目標(biāo)位置 。當(dāng) AGV 運(yùn)行至規(guī)定 位置之后 ，車身帶有 的 RFID 閱讀設(shè)置 后者 貨 品 數(shù)據(jù) 資料 ， 在和體系 傳送 的 指湖 北 工 業(yè) 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 25 示 對(duì)比 之后，確認(rèn)無誤把物品擺放到位。根據(jù) 上述 工作 流程， 本體系的工作 原理如上 。 2) RFID和 AGV集成系統(tǒng)預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)的效益： 由于 AGV自身的柔性型 ，以及 RFID手段在數(shù)據(jù) 收集 領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，本次 合成體系 計(jì)劃為物流分配 公司 在節(jié)約人力資源，提高 貨物 數(shù)據(jù)的讀取 水平 ，減少工作 量等方面 發(fā)揮出 重要 的作用。 3) RDIF 和 AGV 集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想： 在 對(duì) RFID 方式 以及 AGV 的論述 之后，我們能夠獲得 如下的總結(jié) 。 RFID 能夠 完成 目標(biāo)物品的數(shù)據(jù)資料 讀取 工作，這就是 RFID 方式 供應(yīng) 的 一類 認(rèn)識(shí)物品 的 全新形式，這類 形式 就像人類 的眼睛。 AGV的“眼睛 ”是安置在小車下部的傳感裝置，這類感應(yīng)裝置 只 能感應(yīng)之前 設(shè)置 好的路線，從而為 AGV 供應(yīng) 形式 的依據(jù)。然而 AGV對(duì)物品 是 沒有認(rèn)識(shí)的，也可以說它只能被動(dòng)的接受物品，不能 自動(dòng) 的 讀取 數(shù)據(jù)。綜上所述，如果 把 RFID 方式 加入到 AGV 中，這個(gè) 思路 將給 AGV 添加全新 的工作模式 ，為 AGV自動(dòng) 獲取 物品數(shù)據(jù) 資料 供應(yīng)了技術(shù)支持 。 而這樣帶來的好出也顯而易見。 例如 ，在 叉車中駕駛員的任務(wù) 是 駕駛車輛 把 物品運(yùn)送 到 目的地，之后必須 依靠人工來獲取物品 的數(shù)據(jù) 資料 ，如果 這種 的方式被上文 中論述 到的 RFID 與 AGV 的合成體系 代 替 ，不僅具有了 叉車的 作用，還可以 大大降低 人力成本，同時(shí) 還 為工作環(huán)境創(chuàng)造了更大的靈活性 。 4) RFID 和 AGV 集成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)條件： AGV的核心就是控制系統(tǒng)。 通常情況下，管理 體系 存在于工控式系統(tǒng)中，或者 在 單片機(jī)中 。 這就為兩者的實(shí)現(xiàn)提供了客觀條件。 在此，把 RFID 閱讀設(shè)備 安置 在 AGV 車中，同時(shí) 把 閱讀設(shè)備的接口 與 AGV管理 體系 的接口相互 連接起來 ，就完成 了 RFID 與 AGV 之間的通信 工作 ， RFID 錄入的標(biāo)簽數(shù)據(jù) 使用 接口傳送到 AGV 管理體系，管理 體系 接收 處理 數(shù)據(jù)之后 ， 根據(jù)任務(wù)計(jì)劃 完成 對(duì)應(yīng) 的 系統(tǒng)功能 。 RFID 和 AGV 集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 根據(jù)上文所述的設(shè)計(jì)方案 與 實(shí)際情況 ， 在 下文中筆者主要 通過功能要求、系統(tǒng)配置、標(biāo)簽選型以及頻率選用四個(gè)方面 完成 對(duì)本 次合成 體系 的設(shè)計(jì) 工作 。 1) 功能需求 本 次 合成體系 的使用范圍是物流分配公司。物流分布公司負(fù)責(zé) 物流 分配與 項(xiàng)目 管理的工作 。物流 分配也就是 各類 物品的分配流動(dòng)，物品 要 流動(dòng)就必須 進(jìn)行 搬運(yùn)與裝載 作業(yè) 。因此本次 合成體系 實(shí)現(xiàn)的首個(gè)功能就是完成物品的搬運(yùn)與裝載 作業(yè) 。在此 所說 的管理指的是物流分配 公司 貨物的分配 工作 。要開始貨物分配 工作的基礎(chǔ) 就是對(duì)貨物 的 信息資料 進(jìn)行 錄入 采集 工作。因此，本次 合成體系 的次要任務(wù)就 是完成 數(shù)據(jù)資料 的收集 錄入工作 。 湖 北 工 業(yè) 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 26 2) 系統(tǒng)配置 按照上文中 描述 的兩個(gè) 基本功能要求 ，開始 本合成體系 的配置 工作。第一步需要完成搬運(yùn)與裝載的工作，第二步是完成數(shù)據(jù) 資料的 收集 工作 。為了完成本項(xiàng) 工作 ，必須 開始 標(biāo)簽選擇，閱讀設(shè)備 配置 以及通信 方式 設(shè)計(jì)。 標(biāo)簽選型及配置 因?yàn)槲锪鞣职l(fā)中心必須登記錄入很多的物品 數(shù)據(jù) ，因此在標(biāo)簽選擇 的時(shí)候， 首先需要考慮成本問題，完成的困難系數(shù) 。這里 使用 的標(biāo)簽都是被動(dòng)式標(biāo)簽。 主要粘貼在以下幾個(gè)地方 。 第一 ， 本合成 體系 要完成對(duì)物品 的 信息 收集 ，因此第一類標(biāo)簽必須粘在物品上。這里需要 強(qiáng)調(diào)的 是，上述 粘貼 的不單單是一般概念 上 的粘貼 作業(yè)，還涵蓋懸掛以及電子標(biāo)簽等等。第二，必須在托盤中 粘附 相關(guān) 的 電子標(biāo)簽 。最后，在貨架中 粘附 對(duì)應(yīng)的電子標(biāo)簽，如此一來 ，可以 為物品 與 AGV 的定位 追蹤 供應(yīng) 依據(jù) 和 幫助 。 a) 閱讀器選型及配置 按照 上文 中 所述 的本次系統(tǒng)的實(shí)際 需要 ，閱讀設(shè)備基本 完成 對(duì) 電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù) 收集工作 。物流分配部門的數(shù)據(jù) 資料 獲取主要 有 兩類。一類 是閱讀設(shè)備 錄入 ，另一類是上文 所述 的 RFID 與 AGV 合成 體系 的錄入。在庫房的入口位置 使用 前者，前者 需要 大功率 ，廣泛 讀取 作業(yè) 的 閱讀設(shè)備。而后者 只需要一般工業(yè)級(jí)別的閱讀設(shè)備 就可以 ，這種閱讀設(shè)備 必須 安 置 在 AGV 車中 。 b) 集成系統(tǒng)工作頻率選擇 在本系統(tǒng)中， 設(shè)備的 工作頻率依據(jù) RFID 體系的運(yùn)行 頻率 來 制定 。按照上文 中所描述 的 使用了被動(dòng)式的數(shù)據(jù)標(biāo)簽，但 被動(dòng)式 標(biāo)簽通常 劃分 為低頻、高頻與超高頻三類。上述的低頻、高頻以及超高頻正是體系的運(yùn)行頻率。結(jié)合各種成本問題，完成的困難 系數(shù) 以及 RFID 閱讀設(shè)備的安置 地點(diǎn) 與 錄入 點(diǎn)必須 小于一米 ， 所以 在 本文 中 ，使用的 是 工作 頻率 的被動(dòng)式標(biāo)簽，會(huì)因此 ， 本次 收據(jù) 收集 設(shè)備 使用 的 工作 頻率是 。 c) RFID 閱讀設(shè)備 與 RFID 電子標(biāo)簽的選擇 通過 電子標(biāo)簽 的擺放位置我們 能夠 得知 ， AGV 中的閱讀設(shè)備 主要 用于讀取 錄入前方電子標(biāo)簽的信息。因此， 在 本文 中，集成體系 里的 讀取設(shè)備 的天線安裝在 AGV 小車的正前端。按照讀取距離 規(guī)定， 必須 小于 一米，因此在AGV 正應(yīng)對(duì)貨物的時(shí)候，可以 準(zhǔn)確 無誤 的獲得 前方電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù) 資料 。 湖 北 工 業(yè) 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 27 集成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖示 如 下 圖 所示， RFID 閱讀設(shè)備的接口 與 AGV 關(guān)系 體系 的接口 開始 通信 工作 ，這樣一來 ，使用 閱讀設(shè)備 收集 到的信息 就 可以使用對(duì)應(yīng)的通信 規(guī)定 傳輸 到AGV 操作 體系中 ，而管理 體系 又把信息 傳送 到上位機(jī)開始 分析 處理 ，這樣就實(shí)現(xiàn)了 AGV 和 RFID 系統(tǒng)集成。 無 線 通 訊 接 口防 撞 與 剎 車 控制故 障 檢 測(cè) 與 車身 診 所轉(zhuǎn) 向 電 機(jī) 控 制驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) 控 制主控制器MCU讀 寫 控 制基 帶 處 理射 頻 前 段數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 及 備份 圖 系統(tǒng)集成原理圖 如 下 圖 所示， RFID 與 AGV 綜合 體系能夠 在同時(shí)完成 上文 中論述的物流管理部門的兩項(xiàng) 基本工作 要求 ： 搬運(yùn)裝卸和信息采集。 圖 綜合 體系的工作 示意 圖 實(shí)驗(yàn) 結(jié)果 下面我們用安裝傳統(tǒng)掃描條形碼的方式的 AGV 小車和安裝 RFID 與 AGV 集成系統(tǒng)的 AGV 小車，同時(shí)運(yùn)行 1筆數(shù)據(jù)， 10 筆數(shù)據(jù)， 100 筆數(shù)據(jù)， 200 比數(shù)據(jù)進(jìn)行湖 北 工 業(yè) 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論