分离式AGV系统设计：助力太阳能电池车间实现高效自动化生产
近年来，随着智能制造的快速发展，AGV（自动导引车）作为实现柔性制造、装配和自动化物流的关键设备，其应用范围不断扩大，已渗透到物流、新能源、汽车、制药等多个行业。AGV系统在结构、调度、导航方式等方面不断创新，在稳定性、灵活性、安全性、智能化等方面展现出巨大优势，能够有效满足各行各业的需求。
本文将以某太阳能电池车间为例，探讨如何设计一套分离式AGV系统，以提升车间整体自动化生产水平。
一、太阳能电池车间现状分析
太阳能单晶PERC电池的生产工艺流程复杂，包括硅片上料、制绒、扩散、激光SE、刻蚀、退火、背钝化、正面镀膜、激光开槽、丝网印刷、烧结、分选等多个环节。目前，从激光开槽到分选的工艺已实现自动化生产，而其他环节仍依赖人工进行硅片上下料和花篮搬运。
这种依赖人工操作的生产模式存在诸多弊端，例如：
- 各工序之间生产衔接性差，影响生产效率。
- 车间整体产能受限，无法达到最佳效果。
- 由于人工操作误差，导致碎片率增高，产品质量不稳定。
- 人工成本和管理成本居高不下。
二、分离式AGV系统设计方案
为了解决上述问题，本文提出一种分离式AGV系统设计方案，用以替代人工上下料，实现从制绒到丝网印刷的整线全自动化生产。
2.1 分离式AGV系统优势
与传统AGV系统相比，分离式AGV系统将AGV与物料转运货架分离，能够显著提高AGV的使用效率，减少AGV因等待物料转运而产生的闲置时间，从而降低企业成本投入。
2.2 系统构成
分离式AGV系统主要由以下三个部分组成：
- AGV本体： 考虑到搬运物体的重量、体积和搬运形式，AGV本体配备顶升装置和旋转装置，方便AGV搬运物体和行驶。为确保安全，AGV四周还安装了激光传感器，使其具备自主避障功能。
- 移动货架： 移动货架采用上下两层双轨道设计，单条轨道可装载5个花篮，总容量为20个花篮。货架底部预留对接接口，并设计有花篮防倾倒装置、皮带输送线、定位销、二维码和滚轮等，方便AGV搬运和定位。
- 电耦合机构： 电耦合机构安装在自动化设备的上下料口处，起到桥梁作用。它为移动货架传输线提供动力，实现花篮的传输。与传统的齿轮啮合机构相比，电耦合机构加工、安装、调试简单，运行稳定无噪音，使用寿命更长。
2.3 系统工作流程
- AGV接收MES系统下发的任务指令。
- AGV根据任务指令，找到最近的空货架，将其搬运至自动化设备的下料口处。
- AGV放下货架后驶离，电耦合机构启动，将货架拉至对接位置，并为货架供电。
- 货架上的输送线开始工作，将花篮传输至指定位置。
- 花篮传输完成后，电耦合机构释放货架，AGV将装满花篮的货架搬运至下一个工艺流程进行上料。
2.4 导航方式
本方案采用激光SLAM导航方式，该技术定位精确，无需额外铺设导航设施，柔性高，维护简单，能够满足车间环境要求。
2.5 路径规划
为了提高AGV使用率和调度系统的稳定性，结合车间生产花篮流转规则，将AGV分为两个循环区域进行单独调度，确保AGV高效有序地运行。
2.6 AGV数量计算
AGV数量的确定直接影响项目的成本和效率。本方案综合考虑车间产能、路径规划、缓存需求等因素，并预留一定的冗余量，最终确定AGV数量为23台。
三、改造后的车间配置
实施AGV系统改造后，电池车间新增了AGV、移动货架、电耦合机构、机器人、固定架等设备，并对部分自动化设备进行了调整，以满足AGV对接需求和信号交互。
四、总结
随着光伏行业的快速发展，自动化生产已成为必然趋势。本文提出的分离式AGV系统设计方案，能够有效解决传统人工操作模式存在的弊端，提高生产效率、产品质量和自动化水平，降低人力成本，提升企业市场竞争力。
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