OMV小車及5G技術在高純石英棒智能制造車間的融合應用

OMV小車及5G技術在高純石英棒智能制造車間的融合應用

引言

高純石英棒主要應用于光纖制造，其外包層生產制造過程中需要經歷四道工序流轉，最初一道工序沉積完成后，棒體呈粉末態，不能磕碰，容易開裂和損傷，單體質量大于100 kg，流轉至第二道工序進行燒結后形成玻璃態，后經拉錐和測試即可形成成品。過程中搬運工作量較大，需 2 人同時操作，不能出現失誤，否則產品報廢，損失較大。因此，外包工序物流系統的自動化水平直接關系到高純石英棒外包層制造成本、效率和質量。經過現場多部門頭腦風暴及綜合評估，制定了多套方案，經過多個機器人、自導航移動機器人、電動單軌小車等成套物流技術應用方案調研和多個廠家實地應用場景參觀，最終選擇使用全向移動車+ 機器人+5G 通信的技術方案進行設計和落地實施。

?非標全向移動小車設計

非標OMV 小車

1）全向移動功能：設備的行走路徑由軟件進行差補計算，可實現二維平面內任意方向的移動功能，包括直行、橫行、斜行、任意曲線移動和小回轉半徑轉向等全向移動形式。車輪轉彎不損傷地面，不會在地面留下輪胎的摩擦痕跡。

3）過溝坎能力：車輪結實耐用，承載能力強，不損傷地面，運行時能夠越過高度差 4 mm 的障礙，能通過 20 mm 寬的溝槽。

4）維護要求：采用免維護設計。

6）報警功能：設備運行時有聲光警示，當電量低于 20% 時有電量低位報警功能，并設有系統故障診斷及電量顯示功能。

7）狀態顯示功能：在設備控制面板顯示屏上實現設備狀態顯示，并顯示故障信息。

8）自動導引功能：通過二維碼、激光等導航方式自動導引。

調度系統

5G 網絡搭建的目標是建立大帶寬、低時延、高可靠的網絡環境，以滿足準確的運動控制需求。網絡拓撲圖如圖 6 所示。

5G 網絡性能測試

定點CQT測試

DT 測試

利用專業儀器在OMV 行走路線上進行網絡信號測試， 經過路測數據統計和分析，整個A 工序和B 工序全區域5G 信號覆蓋率為100%，5G 信號強度平均值為－ 69.21 dBm， 全區域內散布5G小基站可以滿足覆蓋要求，路線覆蓋良好，PING 時延指標良好。具體DT 測試結果見表 3。

基于5G 網絡路徑調度

A 工序和B 工序涉及生產場景共分為6 個區域，包含多類生產設備、三臺OMV 小車、若干獨立六軸機器人及兩臺七軸機器人。針對該區域的系統方案搭建，原計劃通過SCADA 系統實現數據打通，但由于車間內SCADA 數據采集頻率為1 s，且設計時為了生產控制的安全性， 設置不可以對生產設備寫操作，無法滿足設備動態交互及實時快速準確通信。針對此，5G 網絡的低延遲特性就特別適合生產現場實際使用要求。組建基于5G 網絡的多機協同系統，可有效實現A、B 工序中多設備與OMV 小車及服務器之間實時數據交互，并能夠在異常發生的情況下實現小于0.5 s 的響應速度，確保系統的安全可靠性。

現場采用二維碼準確定位，實現了OMV 小車與機器人銜接的全自動化裝卸作業，再輔以麥克納姆輪全向移動，實現全流程的自動化運輸作業。實施規劃路徑如圖 8 所示。

結束語

本文以解決高純石英棒生產工序間產品自動化流轉為目標，通過實踐探索出“5G +OMV 多機交互”創新應用模式，為高純石英棒制造行業提供可復制推廣的實施案例。

審核編輯 ：李倩

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