虛擬區(qū)域定位技術(shù)在人機(jī)混合庫(kù)房中的應(yīng)用

引言

目前大部分倉(cāng)儲(chǔ)、庫(kù)房物料種類(lèi)繁多,大小不一,無(wú)論是采用巷道堆垛機(jī)搬運(yùn)儲(chǔ)存,還是利用鏟車(chē)、天車(chē)人工識(shí)別尋找物料,人工參與搬運(yùn),整個(gè)過(guò)程無(wú)法做到全部無(wú)人化,不僅效率低,而且人員和設(shè)備都在倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn),存在很大的安全隱患。這就促成了一部分市場(chǎng)需求一對(duì)原庫(kù)房管理進(jìn)行升級(jí)改造,該改造響應(yīng)了國(guó)家號(hào)召的工業(yè)4.0戰(zhàn)略,能夠提高用戶的現(xiàn)代化管理水平。

我公司根據(jù)市場(chǎng)需求,與專(zhuān)業(yè)軟件技術(shù)開(kāi)發(fā)公司合作,采用一種新的LocalSense虛擬區(qū)域定位技術(shù)來(lái)解決上述問(wèn)題,它可以設(shè)置虛擬圍欄和通道,人員路線和設(shè)備路線永遠(yuǎn)不會(huì)重疊,既快捷又安全地解決人機(jī)混合庫(kù)房?jī)?nèi)物料區(qū)域/安全通道劃分、人員/物料/設(shè)備定位等管理問(wèn)題。

1LocalSense虛擬區(qū)域定位技術(shù)介紹及系統(tǒng)架構(gòu)

虛擬區(qū)域定位技術(shù)能實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵位置定位,是工業(yè)4.0工業(yè)信息化與智能化的重要組成部分,它很好地解決了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)供應(yīng)鏈組件、設(shè)備、車(chē)輛與人員精確定位的問(wèn)題,而精確定位是生產(chǎn)組織過(guò)程信息化、大數(shù)據(jù)化、智能化的前提。

LocalSense通過(guò)在庫(kù)房建立定位基站,利用無(wú)線脈沖測(cè)距來(lái)實(shí)現(xiàn)位置檢測(cè),將實(shí)際區(qū)域劃分為虛擬區(qū)域網(wǎng)格,通過(guò)人員、設(shè)備及物料佩戴、張貼發(fā)射牌形式,區(qū)別各點(diǎn)位置信息、路徑信息,將各信息反饋上傳監(jiān)控終端來(lái)統(tǒng)一進(jìn)行安全管理、記錄、發(fā)出警告以及上傳管理設(shè)備的MES系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)行干預(yù)停機(jī)。LocalSense虛擬區(qū)域定位系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。

2應(yīng)用實(shí)例

上海某庫(kù)房,長(zhǎng)120m、寬28m,一端為出入口,部分物料由于大小統(tǒng)一可以實(shí)現(xiàn)貨架式巷道堆垛管理,其他物料由于大小、重量、吊裝點(diǎn)無(wú)法統(tǒng)一,采用傳統(tǒng)人工操作行車(chē)搬運(yùn),這一部分區(qū)域第一存在安全隱患,第二通過(guò)人員找尋上萬(wàn)種零部件顯然嚴(yán)重影響工作效率。為解決這兩個(gè)問(wèn)題,我公司采用了虛擬定位管理技術(shù)方案。庫(kù)房區(qū)域規(guī)劃如圖2所示。

2.1物料管理過(guò)程描述

物料管理前必須對(duì)所有種類(lèi)物料進(jìn)行采集,將物料按大小、重量、保證、外型、數(shù)量、常用件等進(jìn)行分類(lèi),對(duì)庫(kù)區(qū)合理劃分區(qū)域,采用地面畫(huà)線對(duì)照軟件虛擬劃分網(wǎng)格,如大件類(lèi)按其最邊界尺寸提前將地面劃分出大格區(qū)域,同時(shí)控制系統(tǒng)內(nèi)也設(shè)定同樣大小的區(qū)域,區(qū)域編號(hào)與虛擬區(qū)域編號(hào)一一對(duì)應(yīng):如帶包裝物可堆放物料,按其重量、尺寸、允許堆放層數(shù)來(lái)劃分區(qū)域位置。

物料進(jìn)場(chǎng)采用自動(dòng)外形掃描來(lái)對(duì)物料進(jìn)行外邊界尺寸采集,吊鉤電子秤顯示物料重量,人工輸入打碼掃碼一體機(jī),對(duì)物料打出二維碼條并貼在物料醒目處,此二維碼信息也在后臺(tái)自動(dòng)記錄:待物料輸入完成后,設(shè)備自動(dòng)吊入庫(kù)區(qū)位置,定位精度在10cm范圍內(nèi),由于物料吊裝無(wú)法自動(dòng)完成,人員要進(jìn)入倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域輔助卸吊具,擺放完成后,遙控器確認(rèn)發(fā)送給上級(jí)MES系統(tǒng)進(jìn)行屬性標(biāo)定:出庫(kù)時(shí),在系統(tǒng)內(nèi)調(diào)出出庫(kù)物料信息,點(diǎn)擊物料編號(hào)輸出出庫(kù)指令,此指令通過(guò)MES系統(tǒng)提交給PLC控制的起重設(shè)備,根據(jù)編程路線到達(dá)指定物料位,人員根據(jù)起重設(shè)備所停放位置手持遙控器進(jìn)入物料區(qū)域,人工干預(yù)掛鉤,在確認(rèn)給出指令后,起重設(shè)備自動(dòng)通過(guò)編程路線到達(dá)設(shè)備發(fā)貨區(qū)域并等待,等人員掃碼確認(rèn)后將其裝車(chē)運(yùn)走,同時(shí)給出任務(wù)完畢指令,后臺(tái)自動(dòng)記錄此次發(fā)貨完成。

2.2基礎(chǔ)位置、電子圍欄

在貨物兩側(cè)劃分出安全通道,中間規(guī)劃成貨物吊裝通道,從管理上做到人物分離。

2.3人員安全管理

人員虛擬通道設(shè)定:在電腦上畫(huà)出人員安全通道,與實(shí)地通道對(duì)應(yīng),當(dāng)人員越過(guò)通道邊線時(shí),庫(kù)房墻壁上的警報(bào)響起,如果人員太靠近吊運(yùn)設(shè)備,吊運(yùn)設(shè)備報(bào)警并隨時(shí)停車(chē):人員通過(guò)安全帽帶的或身上佩戴的工作卡(含鋰電池)進(jìn)入工作區(qū),人所走路線被記錄。

2.4設(shè)備安全管理

設(shè)備也可攜帶發(fā)射裝置,從而獲得實(shí)時(shí)位置信息,在行車(chē)的吊具上安裝就可讓其避讓人員、物料及設(shè)備。

2.5攝像頭聯(lián)動(dòng)、軌跡記錄

在設(shè)定區(qū)域內(nèi)行進(jìn)的人和設(shè)備在系統(tǒng)內(nèi)全部記錄,以備后期查詢:如在必要處安裝攝像頭,還可做到攝像頭跟隨移動(dòng)影像轉(zhuǎn)動(dòng),更大范圍地記錄現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)。

2.6庫(kù)存模擬顯示

系統(tǒng)在軟件界面依據(jù)庫(kù)存規(guī)劃情況動(dòng)態(tài)顯示行車(chē)運(yùn)行狀態(tài),同時(shí)物料屬性、系統(tǒng)的通信狀態(tài)、行車(chē)定位坐標(biāo)、故障信息等在界面其他空間靜態(tài)顯示。

2.7起重設(shè)備升級(jí)改造

對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造(圖3),改造內(nèi)容如下:(l)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立中控室,遠(yuǎn)程無(wú)線控制起重設(shè)備:(2)電機(jī)全部更換為變頻電機(jī),并加裝編碼器:(3)鉤頭部位安裝車(chē)載型發(fā)射裝置:(4)吊鉤組加裝電子秤,并通過(guò)信號(hào)發(fā)送到中控室:(5)起重設(shè)備加裝PLC控制系統(tǒng):(6)設(shè)計(jì)加裝多功能遙控器:(7)電控加裝防搖擺功能。

2.8功能

(1)能根據(jù)用戶設(shè)置自動(dòng)生成規(guī)劃界面,庫(kù)房管理監(jiān)控界面能清晰反映整個(gè)料場(chǎng)物料存放狀態(tài):

(2)能按照用戶自定義方式規(guī)劃料場(chǎng):

(3)監(jiān)控界面能動(dòng)態(tài)顯示行車(chē)作業(yè)模擬情況及行車(chē)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)、位置信息:

(4)界面能顯示物料屬性,當(dāng)鼠標(biāo)點(diǎn)擊物料時(shí),此物料的全部屬性數(shù)據(jù)如位置信息、入庫(kù)時(shí)間等能即時(shí)顯示。

3結(jié)語(yǔ)

目前,人機(jī)混合庫(kù)房非常普遍,其升級(jí)改造市場(chǎng)潛力很大。LocalSense虛擬區(qū)域定位技術(shù)為新興技術(shù),對(duì)比其他區(qū)域管理及精確定位技術(shù)具有明顯的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì),合理運(yùn)用可以很好地滿足用戶要求,市場(chǎng)空間巨大。