基于视觉和PID算法的重载AGV控制系统设计

０ 引言

随着传统制造业逐渐向智能生产转型，AGV（自动导引车）的利用率越来越高。尽管AGV系列产品已趋于多样化，但仍存在磁导航的磁条易损、激光导航成本过高等缺点，而且对于大吨位物料，传统的小型AGV已无法满足运输要求。针对上述问题，本设计中运用先进的视觉技术同时实现循迹和定位的功能，结合PID算法，增强了导引柔性且进一步地提高了循迹精度，设计出一种双向循迹结构、搬运能力在30t级别的重载AGV。

１ 总体结构设计

AGV总体结构如图１所示，前侧为从动轮，后侧为驱动轮，其动力源于减速电机。车体前后各安装１个测障传感器，侧面配置触摸屏，具有调速和设置站点等功能。 由于重载AGV体型庞大，不易调转车头，所以前后均采用转向导引系统（含视觉传感器），便于双向循迹。

2 硬件设计

 2.1 主控及电机选型

控制系统的主控单元采用S7-200 Smart系列PLC，CPU型号为ST30直流输入/直流输出型［1］。 系统由48V蓄电池供电，经开关电源降压后为PLC及其他低压元器件供电。为了避免重载AGV制动困难且电机易损坏的问题，本系统使用摆线针轮减速电机，力矩大且寿命更长，能够更好地控制启停动作，极大提升负载能力。根据AGV载重m₁=30t,自身质量m₂=8t,车速v=20m/min,加速时间t=5s，可爬坡度 α=2°，滚动摩擦系数μ＝0.02。 可计算出所需电机的功率，AGV受力分析如图2所示。

2.2 测障传感器

2.3 触摸屏

2.4 转向导引系统

2.5 视觉传感器

3 软件设计

    3.1 控制流程

    3.2 图像处理

        3.2.1 DM码带处理

            3.2.1.1 图像预处理

            3.2.1.2 DM码定位

            3.2.1.3 解码识别

        3.2.2 色带处理

    3.3 纠偏算法模型

4 运行测试

5 结束语