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圖爾克（天津）傳感器有限公司 只凱

作者簡介

只凱（1983-），男，天津人，工程師，天津大學工程碩士，現任圖爾克（天津）傳感器有限公司高級產品經理，研究方向為工業4.0及RFID技術。

摘要：本文結合AGV行業的發展現狀，介紹了AGV系統和RFID技術，以及圖爾克RFID產品在AGV系統中的應用。

關鍵詞：AGV；圖爾克；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　行業背景

AGV是（Automated Guided Vehicle）的英文縮寫，中文含義為“自動導引運輸車”，是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠按規定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。

現今，在“工業4.0”和《中國制造2025》的背景下，傳統生產制造企業正面臨著升級改造的壓力，改造步伐慢或猶豫不決的企業將逐漸被淘汰，智能制造的勢頭已經勢不可擋。這也加速了AGV需求的增長。且隨著“數字化車間”和“智能物流”趨勢的加快，AGV市場需求的增長勢頭愈發迅猛。

目前，AGV的發展趨勢主要體現在以下幾個方面：一是AGV與周邊設備將更加緊密地結合，AGV必須與應用行業領域的“工藝要求”相結合；二是AGV需求多樣化，如側出叉式、貨架式、多車協調式以及高位取貨式等；三是AGV導航方式多樣化，混合導航、磁帶導航、自由路徑導航將成為需求熱點；四是中低端AGV市場的增長及應用迅速普及，市場銷售額在未來幾年會接近高端市場；五是適合戶內、戶外應用的重載AGV需求將呈幾何倍數增長。

2　AGV系統與RFID技術

2.1　AGV系統

AGV是伴隨著柔性生產系統、柔性裝配系統、計算機集成制造系統、自動化立體倉庫而產生并發展起來的。從應用的行業來看，其分布面非常廣，涉及汽車、飛機制造、家用電器、煙草、機械加工等行業，這說明AGV有一個廣闊的應用前景。

AGV主要由以下幾個系統模塊組成：主控系統、導航系統、驅動系統、通訊系統、安全與輔助系統和供電系統等，如圖2所示。

圖2 AGV的系統組成圖

AGV系統特點是：

（1）可以實現對生產線物流的智能控制。

（2）可以提高生產線設備的靈活性，便于重新布置和調整。

（3）可以與機器人、加工中心等其他設備配合工作。

（4）可及時地跨越故障工位，保證生產線的連續運轉。

（5）相對于固定的物料輸送線，具有更強的適應和調度能力。

（6）便于組成高精度的動態跟蹤系統。

2.2　RFID技術

無線射頻識別技術（RFID，Radio Frequency Identification）是一種非接觸式的自動識別技術，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合（電感或電磁耦合），實現對被識別物體的自動識別和數據交換。RFID射頻識別的基本原理框圖如圖3所示。

圖3 RFID基本原理框圖

根據應用環境的不同，RFID系統的組成也會略有區別，但基本都是由讀寫器、電子標簽和通信接口等組成。電子標簽和讀寫器都裝有天線，電子標簽工作所需要的能量可從讀寫器的射頻場內直接獲得。

根據電子標簽和讀寫器之間傳輸信息所使用的頻率，工業現場RFID系統常用的工作頻率包括：高頻（HF）和超高頻（UHF）。由于高頻產品抗工業現場干擾能力強，所以是工業現場主要使用的RFID頻率；而超高頻產品的特點是感應距離遠，可以同時讀取多個載碼體的EPC碼，并且價格相對便宜。具體項目選擇哪種頻率的產品，主要還是要根據實際的工作環境和生產工藝來決定。

2.3　圖爾克RFID系統的應用

導航系統是AGV小車的核心之一，而磁帶導航憑借其定位精確、靈活性好、改變或擴充路徑容易、磁帶鋪設相對簡單、導引可靠、便于控制通訊、抗聲光無干擾、成本低等優點，已經成為很多中低端AGV應用的主要導航系統。

但是，對于路徑復雜、工作站點較多的應用場合，單靠磁帶導航就顯得有些力不從心了。經過與相關設備及工藝人員的交流溝通，認為RFID系統的引入可以很好的解決這個問題。通過配合RFID進行站點的可靠識別，可以保證多站點的最合理路徑規劃和小車的路由選擇。AGV系統中RFID實現的主要功能如下：

（1）AGV小車的位置區間檢測。

（2）AGV小車調整行進速度的標志。

（3）AGV小車各操作工位的識別。

（4）AGV小車行進的路徑選擇標志。

經過項目前期的實地調研與技術交流，確定AGV系統的硬件設備類型如下：

（1）控制器為基于單片機開發的專用控制器。

（2）RFID讀寫器選用圖爾克公司BLident系列高頻（HF）產品。

（3） 通訊接口為RS485。

圖4 RFID讀寫頭安裝圖

車載控制器采用的是基于單片機開發的控制器，實現AGV小車的控制，保證車輛系統的穩定運行，控制器連接RFID讀寫頭的通訊協議為RS485。AGV小車底部安裝圖爾克公司IP67防護等級的BL ident系列高頻RFID產品。控制器操作的所有讀寫過程，都經由RS485接口完成，并將載碼體數據傳輸到控制器。

系統安裝調試過程中，會在磁帶導航路徑的關鍵位置（如加減速位置、停止位置、分道位置等）的地面上安裝RFID載碼體，AGV設備運行時，通過車身底部的RFID讀寫頭讀取地標RFID載碼體內的數據，來判斷AGV小車所處的控制點位，并根據系統需要進行加速、減速、轉彎、分道等操作，而且還可以實時掌握車輛的運行區間。

圖5 現場使用圖

AGV系統中使用圖爾克RFID產品，具有以下優勢：

（1）地標載碼體數據寫入方便，可以在現場實時寫入；

（2）地標載碼體可重復寫入數據，使用中可隨時修改；

（3）抗干擾能力強；

（4）IP67防護等級，不易受水、油污等影響；

（5）工作溫度寬，-25℃~70℃；

（6）感應距離遠。

2.4　RFID系統的使用效果

通過使用圖爾克的RFID系統，提高了整個AGV系統的工作效率和系統穩定性，系統設計的各項功能都得到了很好的實現，并且通過了長時間的連續不間斷運行考驗。得益于RFID系統卓越的性能和顯著的特點，現場的整個物料輸送系統在生產運行過程中穩定性、可靠性和高效性得到進一步優化和提升，達到了用戶的期望。

3　展望

對于讀寫距離要求較近的地標應用，可選用圖爾克高頻（HF）RFID產品，并將載碼體（TAG）安裝在地面上，通過讀取載碼體信息，實現小車的定位識別功能；針對讀寫距離要求較遠的AGV車身及貨物識別應用，可選用圖爾克超高頻（UHF）RFID產品，并將載碼體（TAG）安裝在小車、載具或包裝箱上，進行相應的識別操作。

總之，針對AGV行業，圖爾克基于現場總線技術的BL ident系列RFID產品，憑借其多協議支持、多通道集成、兼容常規IO以及擁有多種防護等級等特點，在地標定位、車身識別及物流管理等應用中，擁有更廣闊的使用空間。

摘自《2017今日自動化技術應用在中國》