图尔克（天津）传感器有限公司 只凯

作者简介

只凯（1983-），男，天津人，工程师，天津大学工程硕士，现任图尔克（天津）传感器有限公司高级产品经理，研究方向为工业4.0及RFID技术。

摘要：本文结合AGV行业的发展现状，介绍了AGV系统和RFID技术，以及图尔克RFID产品在AGV系统中的应用。

关键词：AGV；图尔克；RFID

Abstract: Combined with the development of AGV industry, this article mainly introduces the AGV system and RFID technology, and the application of TURCK RFID product in AGV system.

Key words: AGV; TURCK; RFID

1　行业背景

AGV是（Automated Guided Vehicle）的英文缩写，中文含义为“自动导引运输车”，是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够按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。

现今，在“工业4.0”和《中国制造2025》的背景下，传统生产制造企业正面临着升级改造的压力，改造步伐慢或犹豫不决的企业将逐渐被淘汰，智能制造的势头已经势不可挡。这也加速了AGV需求的增长。且随着“数字化车间”和“智能物流”趋势的加快，AGV市场需求的增长势头愈发迅猛。

目前，AGV的发展趋势主要体现在以下几个方面：一是AGV与周边设备将更加紧密地结合，AGV必须与应用行业领域的“工艺要求”相结合；二是AGV需求多样化，如侧出叉式、货架式、多车协调式以及高位取货式等；三是AGV导航方式多样化，混合导航、磁带导航、自由路径导航将成为需求热点；四是中低端AGV市场的增长及应用迅速普及，市场销售额在未来几年会接近高端市场；五是适合户内、户外应用的重载AGV需求将呈几何倍数增长。

2　AGV系统与RFID技术

2.1　AGV系统

AGV是伴随着柔性生产系统、柔性装配系统、计算机集成制造系统、自动化立体仓库而产生并发展起来的。从应用的行业来看，其分布面非常广，涉及汽车、飞机制造、家用电器、烟草、机械加工等行业，这说明AGV有一个广阔的应用前景。

AGV主要由以下几个系统模块组成：主控系统、导航系统、驱动系统、通讯系统、安全与辅助系统和供电系统等，如图2所示。

图2 AGV的系统组成图

AGV系统特点是：

（1）可以实现对生产线物流的智能控制。

（2）可以提高生产线设备的灵活性，便于重新布置和调整。

（3）可以与机器人、加工中心等其他设备配合工作。

（4）可及时地跨越故障工位，保证生产线的连续运转。

（5）相对于固定的物料输送线，具有更强的适应和调度能力。

（6）便于组成高精度的动态跟踪系统。

2.2　RFID技术

无线射频识别技术（RFID，Radio Frequency Identification）是一种非接触式的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合），实现对被识别物体的自动识别和数据交换。RFID射频识别的基本原理框图如图3所示。

图3 RFID基本原理框图

根据应用环境的不同，RFID系统的组成也会略有区别，但基本都是由读写器、电子标签和通信接口等组成。电子标签和读写器都装有天线，电子标签工作所需要的能量可从读写器的射频场内直接获得。

根据电子标签和读写器之间传输信息所使用的频率，工业现场RFID系统常用的工作频率包括：高频（HF）和超高频（UHF）。由于高频产品抗工业现场干扰能力强，所以是工业现场主要使用的RFID频率；而超高频产品的特点是感应距离远，可以同时读取多个载码体的EPC码，并且价格相对便宜。具体项目选择哪种频率的产品，主要还是要根据实际的工作环境和生产工艺来决定。

2.3　图尔克RFID系统的应用

导航系统是AGV小车的核心之一，而磁带导航凭借其定位精确、灵活性好、改变或扩充路径容易、磁带铺设相对简单、导引可靠、便于控制通讯、抗声光无干扰、成本低等优点，已经成为很多中低端AGV应用的主要导航系统。

但是，对于路径复杂、工作站点较多的应用场合，单靠磁带导航就显得有些力不从心了。经过与相关设备及工艺人员的交流沟通，认为RFID系统的引入可以很好的解决这个问题。通过配合RFID进行站点的可靠识别，可以保证多站点的最合理路径规划和小车的路由选择。AGV系统中RFID实现的主要功能如下：

（1）AGV小车的位置区间检测。

（2）AGV小车调整行进速度的标志。

（3）AGV小车各操作工位的识别。

（4）AGV小车行进的路径选择标志。

经过项目前期的实地调研与技术交流，确定AGV系统的硬件设备类型如下：

（1）控制器为基于单片机开发的专用控制器。

（2）RFID读写器选用图尔克公司BLident系列高频（HF）产品。

（3） 通讯接口为RS485。

图4 RFID读写头安装图

车载控制器采用的是基于单片机开发的控制器，实现AGV小车的控制，保证车辆系统的稳定运行，控制器连接RFID读写头的通讯协议为RS485。AGV小车底部安装图尔克公司IP67防护等级的BL ident系列高频RFID产品。控制器操作的所有读写过程，都经由RS485接口完成，并将载码体数据传输到控制器。

系统安装调试过程中，会在磁带导航路径的关键位置（如加减速位置、停止位置、分道位置等）的地面上安装RFID载码体，AGV设备运行时，通过车身底部的RFID读写头读取地标RFID载码体内的数据，来判断AGV小车所处的控制点位，并根据系统需要进行加速、减速、转弯、分道等操作，而且还可以实时掌握车辆的运行区间。

图5 现场使用图

AGV系统中使用图尔克RFID产品，具有以下优势：

（1）地标载码体数据写入方便，可以在现场实时写入；

（2）地标载码体可重复写入数据，使用中可随时修改；

（3）抗干扰能力强；

（4）IP67防护等级，不易受水、油污等影响；

（5）工作温度宽，-25℃~70℃；

（6）感应距离远。

2.4　RFID系统的使用效果

通过使用图尔克的RFID系统，提高了整个AGV系统的工作效率和系统稳定性，系统设计的各项功能都得到了很好的实现，并且通过了长时间的连续不间断运行考验。得益于RFID系统卓越的性能和显著的特点，现场的整个物料输送系统在生产运行过程中稳定性、可靠性和高效性得到进一步优化和提升，达到了用户的期望。

3　展望

对于读写距离要求较近的地标应用，可选用图尔克高频（HF）RFID产品，并将载码体（TAG）安装在地面上，通过读取载码体信息，实现小车的定位识别功能；针对读写距离要求较远的AGV车身及货物识别应用，可选用图尔克超高频（UHF）RFID产品，并将载码体（TAG）安装在小车、载具或包装箱上，进行相应的识别操作。

总之，针对AGV行业，图尔克基于现场总线技术的BL ident系列RFID产品，凭借其多协议支持、多通道集成、兼容常规IO以及拥有多种防护等级等特点，在地标定位、车身识别及物流管理等应用中，拥有更广阔的使用空间。

摘自《2017今日自动化技术应用在中国》