Gedetailleerde uitleg van automatisch geleide voertuigpositionering en geleidingsontwerp op basis van RFID-technologie

0 Voorwoord

Voor object handling AGV (automatisch geleid voertuig) zijn geleiding en positionering de belangrijkste onderzoeksonderdelen. Veelgebruikte geleidingsmethoden omvatten magnetische geleiding [1], visuele geleiding [2], lasergeleiding [3], enz. Positioneringsmethoden omvatten QR-codepositionering [4], RFID radiofrequentie-identificatiepositionering [5], ultrasone positionering, enz. Magnetische geleidingsstrips zijn onder andere eenvoudig te leggen, eenvoudig van pad te veranderen, radiofrequentie-identificatie is niet gemakkelijk te verontreinigen en heeft geen interferentie met geluid en licht. Daarom worden magnetische geleidings-AGV's die RFID-technologie integreren, veel gebruikt in geautomatiseerde productie en tranSport.

Veel wetenschappers hebben onderzoek gedaan naar RFID-technologie in magnetische geleiding. Gu Jiawei et al. [6] implementeerden AGV-navigatie door tagnummers en bewegingsregelparameters in elektronische tags te schrijven. Li Ji [7] gebruikte RFID-ondersteunde positionering en gebruikte horizontale magnetische strips om het draaien van het voertuig, parkeren en andere acties te voltooien. Luo Yujia [8] stelde de AGV-draaiactiemodus vast en gebruikte taginformatie om 90° en 180° bochten te bereiken.

De meeste van de hierboven genoemde literatuur schrijft actie-instructies in elektronische tags. Vanwege de opgeslagen enkele instructie-informatie is de tagbenuttingsgraad laag. Wanneer het werkelijke pad complex is, moeten er meer tags worden gerangschikt, wat niet bevorderlijk is voor padplanning en -geleiding. Op basis van eerder onderzoek is dit artikel gericht op het oplossen van het geleidingsprobleem van AGV onder complexe paden en stelt een algoritme voor voertuigactiecommando's voor. Actiecommando's worden gegenereerd volgens de planningstaak en opgeslagen in het voertuigcontrolesysteem. De tags worden alleen gebruikt als locatie-identificatie om de flexibiliteit van het voertuigrijden te verbeteren.

1. Modellering van rijkaarten

1.1 Samenstelling van de kaart

De kaart bestaat uit magnetische geleidestroken en werkstations, zoals weergegeven in Afbeelding 1. De twee worden respectievelijk weergegeven door lijnen en rechthoeken. g staat voor het werkstation, de hoeveelheid is h en deze is genummerd volgens formule (1) (het nummer aan de rechterkant van de kleine rechthoek in de afbeelding), dan kan de werkstationset worden uitgedrukt als G = {g1, g2, g3,..., gh}. l staat voor een lijn en het nummer is n. Er wordt bepaald dat de horizontale en verticale lijnnummers respectievelijk moeten worden weergegeven door even nummers en oneven nummers en genummerd volgens formule (2) (de nummers in de cirkels in de afbeelding). De lijnset is L={l1, l2,..., ln}.

Op basis van het toepassingsscenario van dit artikel wordt bepaald dat de AGV achteruit rijdt, behalve wanneer de vork naar voren beweegt bij het binnenrijden van het werkstation, en dat het vertraagt bij kruisingen van lijnen en bij het binnenrijden van het werkstation.

1.2 Lay-out van elektronische labels

1.2.1 Plaatsing van labels met betrekking tot werkstations

In Afbeelding 2 vertegenwoordigen pi1, pi2,..., pi7 de positie van het elektronische label. Afbeelding 2(a) toont de AGV die rechtdoor rijdt en het werkstation gi van links binnenrijdt. Het is bepaald om te vertragen bij pi3, pi5, pi4 en pi7, respectievelijk, te veranderen van achteruitrijden naar vooruitrijden, vooruitrijden, rechtsaf slaan en stoppen. Figuur 2(b) toont de AGV die zich terugtrekt en naar links draait om het werkstation te verlaten. Hij trekt zich recht terug, trekt zich terug en draait naar links en versnelt respectievelijk bij pi7, pi6 en pi1. De in- en uitgang van de AGV aan de rechterkant van het werkstation is vergelijkbaar met de in- en uitgang aan de linkerkant. Definieer pik als het k-de label (k∈{1, 2,...,7}) gerelateerd aan werkstation gi, dat is gerangschikt zoals weergegeven in Figuur 2. De samenstelling ervan wordt weergegeven door matrix S1 als:

1.2.2 Lijnlabellay-out

Plaats twee elektronische tags aan beide uiteinden van elke lijn. Sja vertegenwoordigt het a-de label op lijn lj, a={1, 2, 3, 4}. Er wordt bepaald dat Sj1, Sj2, Sj3 en Sj4 opeenvolgend op lj zijn gerangschikt langs de positieve richting van de coördinaatas, en het lijnsegment tussen Sj1 en Sj4 is het bereik van lijn lj. Het voertuig voert draai-instructies uit bij Sj1 en Sj4 om andere lijnen in te gaan, en voert versnellings- of vertragingsinstructies uit bij Sj2 en Sj3 om te versnellen bij het ingaan van lj en te vertragen bij het verlaten van lj. De labels op alle lijnen worden weergegeven door de matrix S2 die wordt weergegeven in vergelijking (4). De lay-out van alle labels in de uiteindelijke kaart wordt weergegeven in afbeelding 3.

2. Actie-instructiealgoritme

Codeer eerst de tags, bepaal vervolgens de volgorde waarin elke tag wordt doorgegeven volgens het planningspad en genereer ten slotte actie-instructies op basis van de tagsortering.

2.1 Elektronische labelcodering

De coderingformaat van de elektronische tag wordt getoond in Figuur 4, waarbij x en y de coördinaten van de tag in de kaart vertegenwoordigen, 'pro' het kenmerk vertegenwoordigt, dat wil zeggen het type actie-instructies dat het voertuig kan uitvoeren op het label, 'line' de lijn vertegenwoordigt en 'sit' het relevante werkstationnummer aangeeft. Volgens de rijmodus van AGV op de lijn is de 'pro'-bit van Sj1 en Sj4 '01', wat draaien betekent, en de 'pro'-bit van Sj2 en Sj3 is '02', wat acceleratie en deceleratie betekent. De 'line'-bit van Sja is het lijnnummer j en de 'sit'-bit wordt weergegeven door nul. De 'pro'-bit van het label pik wordt weergegeven in Tabel 1 volgens de manier waarop de AGV het station in- en uitrijdt. De 'line'-bit is het lijnnummer waar pi1 zich bevindt, en de 'sit'-bit is het stationnummer i dat eraan gerelateerd is.

2.2 Padbepaling en -selectie

Hiervan vertegenwoordigt w het pad, en het nummer is m (m≥m0). Dan kan de matrix die uit alle paden bestaat, worden uitgedrukt als W = [w1, w2,..., wm]T. ltx vertegenwoordigt de x-de lijn van pad wt, waarbij wt={lt1, lt2,…, ltx,…}, t∈{1, 2,…, m}, ltx∈L, ervan uitgaande dat de lijn in het t-de pad is opgenomen. Het grootste nummer is n1, dan is W een m×n1-ordematrix. Als het aantal regels kleiner is dan n1, wordt het onvoldoende deel weergegeven door 0 en wordt de padmatrix weergegeven door vergelijking (6):

2.3 Planningsmethode voor het sorteren van padlabels

Voor de labels op twee verbonden regels worden de eerste en tweede regel respectievelijk weergegeven door lu en lv. De labels op lu zijn Su1, Su2, Su3 en Su4 en de labels op lv zijn Sv1, Sv2, Sv3 en Sv4. r0 vertegenwoordigt de labelsequentie van lu tot lv. Veronderstel dat de coördinaten van Su1 (x1, y1) zijn en de coördinaten van Sv1 (x2, y2). Door de twee coördinaten te vergelijken, kan de relatieve positierelatie tussen lu en lv worden afgeleid:

Het eerste geval: x1》x2, y1》y2, zoals weergegeven in Figuur 5(a) en Figuur 5(b), r0={Su4, Su3, Su2, Su1, Sv4, Sv3, Sv2, Sv1}.

Het tweede geval: x1》x2, y1》y2, als lu een oneven getal is, r0={Su1, Su2, Su3, Su4, Sv4, Sv3, Sv2, Sv1}, overeenkomend met Figuur 5(c); anders r0={Su4 , Su3, Su2, Su1, Sv1, Sv2, Sv3, Sv4}, overeenkomend met Figuur 5(d). Op dezelfde manier kan de rangschikking van r0-elementen in andere gevallen worden afgeleid.

Selecteer voor het pad wβ eerst de labels op elke regel volgens vergelijking (4) en rangschik ze vervolgens in de volgorde waarin de voertuigen elk label op het pad passeren. De stappen zijn als volgt:

(1) Beschouw lβ1 en lβ2 als respectievelijk de eerste en tweede regel en bepaal hun positierelatie op basis van de coördinatenrelatie. Sorteer volgens de twee regellabelsorteerregels en plaats de gesorteerde resultaten in array r1;

(2) Behandel lβ2 en lβ3 als respectievelijk de eerste en tweede regel voor sortering en voeg het sorteerresultaat van het lβ3-label toe aan de array r1;

(3) Rangschik de labels voor de lijnen lβ3, lβ4, lβ4, lβ5,..., jsj3-t6-s1.gif op een manier die vergelijkbaar is met stap (2).

Verwijder de tags in r1 die niet door lj1 en lj2 zijn gegaan, afhankelijk van de manier waarop de AGV het werkstation in- en uitgaat. Op dit moment wordt het aantal elementen in r1 weergegeven door b1.

2.4 Actie-instructies

Het formaat van de actieopdracht wordt weergegeven in Afbeelding 6. De eerste 5 cijfers zijn de elektronische tagcode en de 'ins' bit is de actieopdracht die door de AGV wordt uitgevoerd bij de tag die overeenkomt met de eerste 5 cijfers. De code is gecodeerd volgens zijn functie, zoals weergegeven in Tabel 2. Wanneer de AGV van het startstation gs naar het doelstation ge reist, reist hij in de volgorde van het verlaten van het station, het rijden op het pad en het binnengaan van het station. De RFID-lezer blijft de grondtaginformatie lezen en verzendt deze naar het voertuigbesturingssysteem. Voer instructies sequentieel uit volgens de voorwaarden om de planningstaak te voltooien. De voorwaarde is dat de taginformatie die momenteel wordt gelezen, consistent is met de tagcoderingsbit van de uit te voeren instructie.

2.4.1 Verlaat station actieopdracht

R1 vertegenwoordigt de set werkstationactie-instructies. Als de AGV het station van links verlaat, voegt u '00', '01' toe en '05' respectievelijk na de labelcodering met 'pro'-bits van '09', '08' en '03' in rij S van S1, anders Voeg '00', '02' en '05' respectievelijk toe na het coderen van de tags waarvan de 'pro'-bits '09', '08' en '07' zijn in rij S van S1, en gebruik ze als de 1e, 2nd en 3rd in R1 in volgorde. actie-instructies.

2.4.2 Padactie-instructies

Bepaal de actie-instructies volgens de 'pro'-bit voor b1-tags in r1. R2 vertegenwoordigt de padactie-instructieset en Afbeelding 7 toont het beoordelingsproces.

2.4.3 Werkstation-invoeractieopdracht

R3 vertegenwoordigt de set werkstationactie-instructies. De AGV betreedt het werkstation vanaf links en voegt '06', '07' en '04' toe. respectievelijk na de labelcodes van '05', '07', '06' en '09' in de 'pro' positie van rij e van S1. , '08'; anders, voeg '06', '07', '03', '08' respectievelijk toe na de labelcodering van '05', '03', '04' en '09' in de rij. En opeenvolgend als de 1e, 2e, 3e en 4e instructies in R3.

3. Testresultaten en analyse

Selecteer stations 12, 13, 17 en 18 voor het testen. De labelcodering wordt weergegeven in Afbeelding 8. De eerste twee cijfers zijn de x-coördinaat, het 3e tot en met 4e cijfer zijn de y-coördinaat, het 5e tot en met 6e cijfer vertegenwoordigen de kenmerken, het 7e tot en met 8e cijfer zijn de regelnummers waar ze zich bevinden en de laatste twee cijfers zijn hieraan gerelateerd. Stationnummer.

Het voertuigactiecommandoprogramma is geschreven in VC++6.0 en een modelauto gebaseerd op de ARM-architectuur en geïntegreerd met de RC522 radiofrequentie-identificatiemodule werd geselecteerd als het testobject. Figuur 9 toont het werkelijke voertuigbedieningsdiagram na het leggen van de richtlijnen en het plaatsen van labels. De test toont aan dat het voertuig de dispatchingtaak kan voltooien zoals verwacht. Figuur 10 toont de begeleidingsmethode voor het schrijven van actie-instructies in de tag. De AGV voltooit acties zoals acceleratie en deceleratie door de instructies in de tag uit te voeren. Omdat de interne commando-informatie van de grondtags is bepaald na de plaatsing, kan het voertuig alleen een bepaalde vaste actie voltooien bij het passeren van elke tag. De begeleidingsmethode is relatief eenvoudig en heeft weinig flexibiliteit.

Selecteer verschillende startstations en doelstations om te combineren, die verschillende planningstaken vertegenwoordigen. In C++6.0 worden de resultaten van elke bewerking weergegeven in Figuur 11. De eerste 10 cijfers van elke actie-instructie zijn de elektronische tagcodes en de laatste twee De bit geeft de actie aan die door de AGV op de tag wordt uitgevoerd.

De rijroutes van taken 1 en 2 zijn respectievelijk 20→22→24, 20→22→21→18. De AGV is het label 4610012200 gepasseerd. Er is geen instructie die overeenkomt met dit label in taak 1. De AGV voert hier geen instructies uit. Regel 22 gaat rechtdoor en gaat naar regel 24; de opdracht die overeenkomt met dit label in taak 2 is 461001220002, en de laatste twee cijfers '02' geven aan dat de AGV achteruitrijdt en hier rechtsaf slaat, en regel 21 binnengaat vanaf regel 22. Vergelijking toont aan: AGV voert de instructie alleen uit bij de tag die voldoet aan de uitvoeringsvoorwaarden van de actie-instructie.

De rijroutes van taken 3 en 4 zijn respectievelijk 24→21→16→14, 24→21→18. De AGV's passeerden allemaal het label 4722012100. In taak 3 is het overeenkomstige commando van de AGV op dit label 472201210002, en de laatste twee cijfers '02' vertegenwoordigen De AGV rijdt achteruit en draait hier rechtsaf, en gaat vanaf regel 21 naar regel 16; het commando dat overeenkomt met dit label in taak 4 is 472201210001, en de laatste twee cijfers '01' geven aan dat de AGV hier achteruitrijdt en linksaf slaat en vanaf regel 21 regel 18 inrijdt. Vergelijking toont aan: AGV kan verschillende instructies uitvoeren op hetzelfde label bij het voltooien van verschillende taken, waardoor de rijflexibiliteit toeneemt.

4 Samenvatting

Dit artikel gebruikt elektronische tags als locatie-identificatie en actie-instructies worden gegenereerd door algoritmen op basis van specifieke taken en opgeslagen in het voertuigcontrolesysteem, zodat het voertuig verschillende actie-instructies kan uitvoeren bij het passeren van dezelfde elektronische tag tijdens verschillende taken, wat de traditionele In de navigatiemethode is de rijroute vast en zijn de instructies die op het label worden uitgevoerd enkelvoudig. Deze methode lost het probleem van voertuiggeleiding op complexe paden op, verbetert de rijflexibiliteit en het labelgebruik en heeft een bepaalde toepassingswaarde.