Sistemul de conducere al sistemului de robocare

Sistemul de conducere al sistemului de robocare

Tehnici de comunicare in domeniul robocarelor

Indiferent de tehnica de ghidare utilizata, este esential ca fiecare robocar in parte sa fie capabil sa comunice cu sistemul de conducere (de comanda si control). Fiecare robocar trebuie sa receptioneze comenzi privind sarcina primita, destinatia sa, traiectoria de parcurs, frecventa de lucru, viteza de deplasare, instructiuni de blocare, momentul pornirii sau opriri, precum si comenzi ale echipamentelor cu care conlucreaza. In mod similar robocarul trebuie sa fie capabil sa transmita informatii privind starea sa sistemului de conducere, informatii care sa se refere la identificarea robocarului, amplasarea sa la un moment dat, stare sa, incarcatura transportata, viteza de deplasare, starea bateriei de acumulatoare etc.

Sistemul de comunicare al robocarelor poate functiona continuu sau discret.

Sistemul de comunicare continuu, asigura legatura continua a fiecarui robocar, dintr-un sistem de robocare, cu sistemul de control zonal, in speta controlerul de trafic, in tot timpul ciclului de lucru. Transmiterea comenzilor si retransmiterea informatiilor privind starea fiecarui vehicul, se face utilizand comunicarea prin unde radio sau metoda inductiva (prin fire).

In cazul comunicarii prin unde radio, robocarul este echipat cu o antena de emisie - receptie si in domeniul in care opereaza, sunt dispuse in mod strategic un numar de antene de receptie - emisie. Fiecarui robocar i se atribuie o anumita frecventa de comunicare. In aplicatiile industriale prezenta motoarelor mari si a posturilor de sudare in vecinatatea sistemului de robocare, creeaza perturbatii ale acestui sistem de comunicare.

Sistemul de comunicare continuu inductiv utilizeaza sau un set suplimentar de fire, amplasate in suprafata de rulare alaturi de firul (firele) de ghidare pe traiectorie, sau datele sunt transmise prin multiplexare digitala chiar prin firul de ghidare ce materializeaza traiectoria robocarului.

Sistemul de comunicare discreta, permite schimbul de informatii intre un singur robocar si controlerul de trafic zonal. Comunicarea are loc intr-o anumita pozitie din zona de operare, pozitie denumita punct de comunicare, caz in care comunicarea robocar - controler de trafic se face prin metode inductive sau optice.

a) metoda de comunicare inductiva utilizeaza un set de fire ingropate in suprafata de rulare, care delimiteaza punctul de comunicare. Fiecare punct de comunicatie are alocata o singura adresa direct in domeniul controlat. Comunicarea se realizeaza in punctele de comunicare, cand robocarul stationeaza deasupra unei bucle de comunicare, sau in timp ce robocarul se deplaseaza deasupra unei bucle de comunicare alungite, desigur in directia de deplasare. De asemenea controlerul de trafic zonal poate dispune de o singura bucla de comunicare pentru emisie /receptie, sau de bucle de comunicare separate alaturate, una pentru emisie si cealalta pentru receptie, dupa cum rezulta si din Fig. 10.36. Frecventa de comunicare uzuala este de 70 - 10 kHz.

b) metoda de comunicare optica implica oprirea robocarului in statii aflate de-a lungul caii de ghidare, in care informatiile corespund luminii infrarosii utilizate de vehicul. Un alt mod de comunicare optica consta in utilizarea fotodiodelor (LED), localizate in punctele de comunicare ale cai de ghidare, pentru pozitionarea si ghidarea robocarului pe o traiectorie programata. Pozitionarea vehiculului este realizata de un detector montat pe vehicul, care determina unghiul sub care emite sursa de lumina, in raport cu vehiculul. Detectorul inregistreaza intensitatea luminoasa maxima si genereaza un semnal, care convertit digital sau analogic, ofera o informatie privind directia robocarului. Comunicarea cu vehiculul poate fi realizata de o succesiune de LED-uri amplasate in punctele de comunicare. Aceasta tehnica de ghidare poate fi utilizata daca robocarul necesita parasirea cai de ghidare, care poate fi o cale de ghidare clasica pasiva sau activa. Ambele tehnici de comunicare, cu unde radio sau pe cale optica, asigura schimbul continuu de informatii si comenzi intre robocar si controlerul de trafic zonal.

Codificarea cai de ghidare constituie o alta metoda de comunicare a unor comenzi unui robocar, metoda care nu permite insa schimbarea prompta a comenzilor. Codificarea cai de ghidare consta in adaugarea de impulsuri scurte, perpendiculare pe calea de ghidare, impulsuri care furnizeaza un cod binar de forma celor prezentate in Fig. 10.37.

Impulsurile furnizate de codurile binare sunt detectate de senzorii optici sau magnetici montati pe robocar (Fig. 10.25 si Fig. 10.26) si decodificate de microcalculatorul de bord.

Codurile binare formate din mai putin de 4 impulsuri (Fig. 10.37 a) sunt utilizate pentru comenzi de oprire a robocarului, cele care au 4 impulsuri (Fig. 10.37 b) sunt destinate pentru transmiterea comenzilor functionale ale robocarului, cum ar fi de exemplu: reducerea sau cresterea vitezei de deplasare, activarea unei sirene etc., iar codurile cu mai mult de 4 impulsuri (Fig. 10.37 c) servesc la identificarea posturilor de lucru servite. In acest din urma caz ultimul semnal al codului poate fi utilizat pentru comanda unor dispozitive periferice, de exemplu pentru comanda unui dispozitiv de deschidere a unei usi. Aceste cai de ghidare codificate se utilizeaza, in general, impreuna cu tehnicile de ghidare pasiva, bazate pe detectia optica sau magnetica, dar pot fi utilizate si cu sistemele de ghidare activa, caz in care este agreata codificarea cu marcaje magnetice plasate de-a lungul traiectoriei.

Arhitectura sistemului de conducere al sistemului de robocare

Sistemele de conducere avansate, ierarhizate pe mai multe niveluri, ofera solutia optima in corelarea multiplelor si variatelor interfete ce le implica un sistem de robocare, ca parte componenta a unui hipersistem CIM.

Prin structura ierarhizata a sistemului de conducere se asigura transmiterea informatiilor de stare ale sistemului, de la nivelul inferior spre cel superior si a comenzilor pentru actiuni in sens invers. Marimea volumului de informatii in cele doua directii mentionate, continutul lor, forma si modalitatea practica de realizare efectiva a acestei circulatii intense in reteaua informatica, au facut obiectul studiului si standardizarii cuprinse in facilitatea MAP - Manufacturing Automation Protocol.

In cazul sistemelor de robocare se pot identifica (Fig. 10.38) trei niveluri ale sistemului de conducere: sistemul de conducere al robocarelor. controlerul de trafic si

calculatorul de bord imbarcat pe fiecare robocar.

a) Conducerea sistemului de robocare se realizeaza de catre facilitatea CAPS, care asigura integrarea in mod automat a tuturor factorilor implicati in asigurarea materiala a procesului de fabricatie prin calculator, incepand cu aprovizionarea si terminand cu depozitarea /regasirea (facilitatea AS/RS), manipularea si transferul (facilitatea AGVS).

In acest context, la acest nivel, sistemul de conducere va asigura comanda si controlul sistemului de robocare (destinat transferului automat al materialelor, pieselor si subansamblurilor), integrat cu depozitele automate (AS/RS) si sistemele de fabricatie si de asamblare automata (FMS si FAS).

Principala functie a sistemului de conducere si control este de a asigura diagnoza fabricatiei asistate de calculator, prin supravegherea permanenta a functionarii depozitelor automate, a sistemului de robocare si a sistemelor flexibile de fabricatie si de montaj. Sistemele de programe instalate pe calculatorul pentru conducerea si controlul in timp real al fabricatiei, asigura flexibilitatea informationala a fabricatiei. Astfel la lansarea in fabricatie a unei piese noi, pe baza codului de identificare, se apeleaza pachetul de programe adecvat pentru comanda prelucrarii si a conducerii logisticii interne a piesei in sistem .

Pentru a asigura conducerea si controlul sistemului de robocare in timp real, calculatorul de la acest nivel, dispune si de programe cu elemente de inteligenta artificiala (sisteme expert), care permit luarea unor decizii in situatii neprevazute, cum ar fi: prezenta accidentala a unui obiect sau operator pe calea de ghidare a unui robocar din sistem, defectiuni in functionarea unui robocar etc.

Pe baza informatiilor furnizate de calculatoarele aflate la bordul robocarelor si a controlerului de trafic, privind amplasarea vehiculelor, tipul incarcaturii etc., sistemul de conducere al robocarelor asigura:

monitorizarea situarii robocarelor;

gradul de utilizarea al robocarelor;

supervizarea traficului de robocare;

traiectoriile incarcaturilor;

stabilirea destinatiei incarcaturilor;

date privind statiile de lucru servite.

b) Controlerul de trafic, aflat la al doilea nivel al sistemului de conducere, constituie un concentrator, care serveste drept 'manager de trafic' comunicand direct cu robocarele si furnizand acestora comenzi detailate. In esenta controlerul de trafic proceseaza comunicatiile intre calculatorul central al sistemului si robocare. Functiile controlerului de trafic sunt urmatoarele:

furnizeaza traseul selectionat, bazandu-se pe factori, cum ar fi: rangul restrictiilor, specificul sarcinii, urgenta deservirii unui anumit post de lucru etc.;

asigura selectia transportului bazat pe vehicule ocupate /disponibile, caracteristicile adecvate sarcinii de transportat etc.;

transmite informatii robocarelor, cum ar fii: destinatia exacta, timpul de stationare, inaltimea de ridicare /coborare etc.;

furnizeaza sistemului de robocare informatii privind: selectia unei anumite cai de ghidare pentru un robocar, prioritatile in deplasarea robocarelor, secventele necesare parcurgerii traiectoriei etc.;

asigura frecventa necesara cai de ghidare;

asigura evitarea producerii coliziunilor;

transmite sistemului de conducere starea intrarilor /iesirilor echipamentelor sistemului, cum ar fi: depozite automate AS/RS, conveiere, panouri de comanda ale masinilor-unelte sau utilajelor sistemelor de fabricatie flexibile si a liniilor de montaj.

c) Calculatorul imbarcat pe robocar, de fapt procesorul vehiculului, care, in general, contine toate datele privind situarea robocarului, poate intercepta comenzile primite de la controlerul de trafic si poate monitoriza dispozitivele de siguranta de la bord. Se cunosc doua variante de baza ale procesorului imbarcat pe robocar:

procesorul clasic, fara elemente de inteligenta artificiala;

procesorul 'inteligent', dotat cu elemente de inteligenta artificiala.

Procesorul clasic, nu este capabil sa ia decizii si solicita toate informatiile, cum ar fi: start /stop, comenzi de accelerare /decelerare, control extern pentru a expedia robocarul la destinatia sa etc. Aceste informatii sunt uzual furnizate de calea de ghidare in buclele de comunicatie, la intrarea si iesirea din punctele de decizie.

Procesorul 'inteligent' ofera mai multe facilitati decat un procesor clasic. Aceste facilitati se refera la:

pornirea sau oprirea robocarului;

evitarea coliziuni cu alte robocare;

selectarea automata a traiectoriei;

controlul vitezei, acceleratiei /deceleratiei robocarului;

evitarea coliziunii cu alte    echipamente;

controlul asupra platformei robocarului, privind ridicarea /coborarea ei, rotirea obiectului manipulat intr-un sens sau altul sau activarea /dezactivarea mecanismului de incarcare /descarcare;

eliberarea unui robocar dintr-o statie de lucru intr-un interval de timp prescris;

furnizarea de informatii privind timpul de incarcare /descarcare manual, informatii utilizate la selectarea traiectoriei robocarelor si la monitorizarea lor;

afisarea informatiilor necesare operatorului;

diagnoza starii robocarului, ceea ce permite reducerea timpului de intretinere si de reparatii.

Consideratii privind controlul fluxului de materiale

In cazul unui sistem de robocare, obiectivul principal al controlului fluxului de materiale, consta in furnizarea de informatii in timp real privind depozitarea, manipularea si transportul materialelor. Aceste informatii trebuie sa se refere la toate materialele ce compun un produs, aflate in diferite faze pe intregul flux tehnologic de fabricatie al produsului. Prin materiale se inteleg: semifabricate, componente sau subansambluri aprovizionate, piese aflate in diferite faze ale fluxului tehnologic de fabricatie, componente si subansambluri realizate in colaborare, piese sau materiale tehnologice utilizate in procesul de fabricatie si de montaj etc. Nu vor fi neglijate nici facilitatile care vin in sustinerea functionarii optime a unui sistem de robocare si anume: furnizarea utilitatilor, intretinerea si repararea robocarelor, aprovizionarea in timp util, evidenta rebuturilor etc.

Controlul fluxului de materiale se face pe baza:

informatiilor de control privind inventarul de materiale, adica raspunsuri la intrebarile: ce avem, cat avem si unde se gaseste;

controlului fizic privind necesarul de materiale, adica informatii care ne permit sa raspundem la intrebarile: ce vrem, unde vrem si cand vrem.

Aceste informatii vor fi reunite numai atunci cand materialul se gaseste in depozit, pe robocar sau in procesul de fabricatie. Controlul fluxului de materiale se poate realiza in doua moduri: prin procesare centralizata sau prin procesare distribuita.

In schema procesarii centralizate comanda, conducerea si controlul functiilor esentiale ale fluxului de materiale si anume: de depozitare si de manipulare (in depozite si pe /de pe conveiere) si de transport al materialelor (prin robocare), sunt indeplinite de un procesor central care controleaza toate aceste echipamente.

In cazul procesarii distribuite, procesarea informatilor este indeplinita la nivelul subsistemelor. Aceasta permite fiecarui subsistem in parte, si anume subsistemului de depozitare, de manipulare si de transport, sa indeplineasca o mare parte din sarcinile procesorului de manipulare al materialelor, fiind chiar capabil sa functioneze ca o unitate independenta.

Avantajele schemei de procesare centralizata constau in faptul ca solicita mai putin echipament si personal, prezinta informatiile in mod centralizat, permite o modernizare mai facila etc.

Avantajele schemei de procesare distribuita rezida din faptul ca au unitati individuale de procesare, ceea ce la face sa fie mai rapide. Organizarea pe subsisteme permite functionarea intregului sistem, chiar daca unul din subsisteme sale este deconectat, pentru a se efectua depanari sau teste. De asemenea este mai usoara extinderea sistemului, prin adaugare unui nou subsistem.

In ambele cazuri procesorul pentru controlul fluxului de materiale trebuie sa fie capabil sa detina o interfata si cu facilitatile calculatorului de proces. Este foarte important sa se specifice in mod foarte clar si exact interblocarile aferente sistemului de robocare, in functie de interfetele cu celelalte facilitati, modul in care se realizeaza comunicarea si toate informatiile necesare. De asemenea este foarte important ca procesorul pentru controlul fluxului de materiale sa fie astfel proiectat /ales incat sa se adapteze implementarii unor viitoare automatizarii. Procesorul pentru controlul fluxului de materiale, permite afisarea grafica pe ecran, in timp real, printr-o imagine animata a sistemului de robocare.

Informatiile afisate pe monitor se refera la:

amplasarea robocarelor la un moment dat;

robocarele aflate in miscare si cele stationare;

urmatoarea destinatie a robocarelor in miscare;

robocarele defecte;

starea bateriei de alimentare a robocarelor etc.

robocarele aflate in statia de incarcare a bateriei.

Aceste date pot furniza informatii privind performantele sistemului de robocare. In cazul sistemelor complexe, calculatorul de proces contine informatii privind starea curenta a sistemului de robocare, cum ar fi: numarul de robocare operationale, robocare aflate in intretinere /reparatii sau in statia de incarcare a bateriei, amplasarea fiecarui robocar, destinatia robocarelor etc., dar si informatii privind starea componentelor interfatate cu robocarele, cum ar fi: a depozitelor automate, a conveierelor, a masinilor-unelte etc.