Controllo remoto di un sistema di movimentazione
Autore
Alessandro Di Nitto - Università degli Studi di Cassino - [2005-06]
Documenti
Abstract
La tecnologia usata per gli AGV rimase pressoché la stessa fino alla metà degli anni ’70. L’avvento dei controlli a transistor e dei microcontrollori, in seguito, permise notevoli miglioramenti in prestazioni e flessibilità, ma a parte i miglioramenti tecnologici, fu la richiesta del mercato a permettere la diffusione degli AGVs in tutti i campi relativi alla movimentazione dei materiali, diventando uno standard nelle soluzioni attuali. I nuovi veicoli vennero quindi utilizzati nel trasporto di pallets, nei sistemi di produzioni per prodotti non finiti(work in process), nei sistemi di montaggio automotive.
Oggi la tecnologia continua la sua evoluzione. Il filo nel terreno è ancora utilizzato in applicazioni specifiche, sebbene molti sistemi sono oggi equipaggiati con sofisticati computer in grado di far comunicare, dirigere e gestire il veicolo.
Un veicolo a guida automatica offre notevoli vantaggi. Semplifica l’organizzazione della produzione, ottimizzando gli spazi e la disposizione dei materiali in stoccaggio. Rende possibile l’attivazione di turni non presidiati dal personale e la gestione del tracking delle merci direttamente dal terminale. L'AGV sostituisce l'uomo in compiti ripetitivi e particolarmente gravosi. Può inoltre operare in condizioni di particolare rischio, come ambienti ostili all'uomo. La movimentazione dei carichi nel reparto è più sicura perchè ogni veicolo dispone di appropriati sistemi di arresto al fine di prevenire le collisioni verso persone o infrastrutture. Anche dal punto di vista dell’inquinamento i veicoli a guida automatica sono all’avanguardia, i carrelli AGVs sono azionati elettricamente in ogni loro parte. L'energia elettrica viene fornita da una batteria di cui ogni macchina è dotata. Batterie speciali a basse emissioni permettono l'uso anche nei settori alimentari. Questo rende gli AGVs preferibili ai carrelli manuali azionati ad esempio da motori a combustione.
L’obiettivo di questa tesi sperimentale svolta nel LAI, Laboratorio di Automazione Industriale dell’Università degli Studi di Cassino, è la realizzazione di un veicolo a guida automatica con controllo remoto Bluetooth. Il veicolo dovrà essere dotato di controllo di posizione, velocità e corrente con possibilità di impostare una traiettoria riprogrammabile da un computer remoto o un palmare.
Nel primo capitolo della tesi vengono illustrati i sistemi di movimentazione dei materiali in genere e con particolare attenzione i veicoli a guida automatica. Saranno quindi mostrate le principali applicazioni degli AGV, le tecniche di navigazione dalla più semplice con guida vincolata, alle più complesse con guida inerziale. Saranno inoltre mostrate le tipologie di batterie utilizzate, le diverse componenti di un sistema di supervisione e controllo, e i dispositivi di sicurezza utilizzati per gli AGVs.
Nel successivo capitolo si affronteranno più nel dettaglio le principali tipologie di azionamenti elettrici. Verranno mostrati i principali tipi di motori utilizzati nei sistemi di movimentazione, le tipologie di convertitori statici possibili e le più comuni tecniche di controllo, senza mai entrare troppo nello specifico delle singole tecniche.
Il terzo capitolo è stato dedicato all’esposizione dello stato dell’arte di R.E.Mo.5, così come è stato lasciato prima di questo lavoro di tesi. Sarà a tal proposito mostrata la struttura meccanica, l’elettronica di potenza e il controllo implementato. Il capitolo viene concluso da un paragrafo riguardante le specifiche di progetto della nuova realizzazione del robot.
Il quarto capitolo è stato dedicato all’implementazione del controllo di R.E.Mo. 5. Si simulerà in ambiente Simulink il funzionamento dei motori a corrente continua, si analizzeranno in dettaglio risorse e limiti della scheda di controllo, se ne mostrerà la configurazione motivandone le scelte progettuali. Si darà ampia descrizione del codice utilizzato nella programmazione del microcontrollore, si mostrerà il pannello di controllo realizzato in ambiente Labview spiegandone il funzionamento, infine si illustreranno le varie tipologie di comunicazione utilizzate.
Nel quinto ed ultimo capitolo vengono invece mostrati i rilievi sperimentali. Nel primo paragrafo verranno illustrati gli steps fondamentali che hanno portato alla realizzazione definitiva di R.E.Mo.5. Verranno poi commentate prove termiche per mostrare il corretto funzionamento dei motori e convertitori chopper, saranno illustrate le acquisizioni di corrente e tensione in diverse condizioni di funzionamento. Si mostrerà in ultimo l’acquisizione di posizione e velocità effettuata in ambiente LabView.
Oggi la tecnologia continua la sua evoluzione. Il filo nel terreno è ancora utilizzato in applicazioni specifiche, sebbene molti sistemi sono oggi equipaggiati con sofisticati computer in grado di far comunicare, dirigere e gestire il veicolo.
Un veicolo a guida automatica offre notevoli vantaggi. Semplifica l’organizzazione della produzione, ottimizzando gli spazi e la disposizione dei materiali in stoccaggio. Rende possibile l’attivazione di turni non presidiati dal personale e la gestione del tracking delle merci direttamente dal terminale. L'AGV sostituisce l'uomo in compiti ripetitivi e particolarmente gravosi. Può inoltre operare in condizioni di particolare rischio, come ambienti ostili all'uomo. La movimentazione dei carichi nel reparto è più sicura perchè ogni veicolo dispone di appropriati sistemi di arresto al fine di prevenire le collisioni verso persone o infrastrutture. Anche dal punto di vista dell’inquinamento i veicoli a guida automatica sono all’avanguardia, i carrelli AGVs sono azionati elettricamente in ogni loro parte. L'energia elettrica viene fornita da una batteria di cui ogni macchina è dotata. Batterie speciali a basse emissioni permettono l'uso anche nei settori alimentari. Questo rende gli AGVs preferibili ai carrelli manuali azionati ad esempio da motori a combustione.
L’obiettivo di questa tesi sperimentale svolta nel LAI, Laboratorio di Automazione Industriale dell’Università degli Studi di Cassino, è la realizzazione di un veicolo a guida automatica con controllo remoto Bluetooth. Il veicolo dovrà essere dotato di controllo di posizione, velocità e corrente con possibilità di impostare una traiettoria riprogrammabile da un computer remoto o un palmare.
Nel primo capitolo della tesi vengono illustrati i sistemi di movimentazione dei materiali in genere e con particolare attenzione i veicoli a guida automatica. Saranno quindi mostrate le principali applicazioni degli AGV, le tecniche di navigazione dalla più semplice con guida vincolata, alle più complesse con guida inerziale. Saranno inoltre mostrate le tipologie di batterie utilizzate, le diverse componenti di un sistema di supervisione e controllo, e i dispositivi di sicurezza utilizzati per gli AGVs.
Nel successivo capitolo si affronteranno più nel dettaglio le principali tipologie di azionamenti elettrici. Verranno mostrati i principali tipi di motori utilizzati nei sistemi di movimentazione, le tipologie di convertitori statici possibili e le più comuni tecniche di controllo, senza mai entrare troppo nello specifico delle singole tecniche.
Il terzo capitolo è stato dedicato all’esposizione dello stato dell’arte di R.E.Mo.5, così come è stato lasciato prima di questo lavoro di tesi. Sarà a tal proposito mostrata la struttura meccanica, l’elettronica di potenza e il controllo implementato. Il capitolo viene concluso da un paragrafo riguardante le specifiche di progetto della nuova realizzazione del robot.
Il quarto capitolo è stato dedicato all’implementazione del controllo di R.E.Mo. 5. Si simulerà in ambiente Simulink il funzionamento dei motori a corrente continua, si analizzeranno in dettaglio risorse e limiti della scheda di controllo, se ne mostrerà la configurazione motivandone le scelte progettuali. Si darà ampia descrizione del codice utilizzato nella programmazione del microcontrollore, si mostrerà il pannello di controllo realizzato in ambiente Labview spiegandone il funzionamento, infine si illustreranno le varie tipologie di comunicazione utilizzate.
Nel quinto ed ultimo capitolo vengono invece mostrati i rilievi sperimentali. Nel primo paragrafo verranno illustrati gli steps fondamentali che hanno portato alla realizzazione definitiva di R.E.Mo.5. Verranno poi commentate prove termiche per mostrare il corretto funzionamento dei motori e convertitori chopper, saranno illustrate le acquisizioni di corrente e tensione in diverse condizioni di funzionamento. Si mostrerà in ultimo l’acquisizione di posizione e velocità effettuata in ambiente LabView.
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