完全自動化ターミナル AGV アプリケーションにおける超音波センサー

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出版社: Zoe

発表時間: 2024/12/6

概要

超音波センサーは、青島港のような完全に自動化されたターミナルでの AGV 操作の安全性と効率性を確保する上で極めて重要な役割を果たします。その正確な測定とリアルタイムの監視機能により、超音波センサーはコンテナ処理システムにとって信頼性が高く、コスト効率の高いソリューションとなります。自動化が進化し続ける中、超音波センサーはスマート港の運用の将来において重要なコンポーネントであり続けるでしょう。

プロジェクトの背景

世界有数の完全自動化ターミナルである山東青島港は、トップクラスの貨物処理能力を誇ります。同港は、高度な自動化技術を統合することで、現場での手動介入なしに高効率な運用を実現しました。従来の港湾運用では、橋形クレーンとAGVに少なくとも3人のオペレーターが必要でした。しかし、自動化により、現場での労働力が80%削減され、経済効率が30%向上しました。

この自動化コンテナターミナルでは、超音波センサーを使用して AGV とコンテナの正確な位置合わせを行います。これにより、輸送中のコンテナのずれや落下による潜在的な危険を防止します。

AGVの動作環境

1️⃣ 作戦地域:

AGV は、次のようなゾーンで稼働し、岸壁とヤード間の水平輸送タスクを処理します。

◾水平輸送ゾーン：コンテナを岸壁クレーンから保管ヤードに移送します。

◾陸側交換ゾーン: コンテナの積み下ろしを行うトラックとのインターフェース。

Horizontal Transport Zone in port terminal

Landside Exchange Zone in Automated container terminals

2️⃣ 運用特性:

◾高精度: AGV はコントロールセンターから事前に定義されたパスとタスク要件に従い、正確なナビゲーションとドッキングを保証します。

◾リアルタイム通信: コントロールセンターとの継続的なデータ交換により、効率的なタスク実行が保証されます。

◾困難なワークフロー: コンテナの取り扱いプロセスには、持ち上げ、スライド、積み込み、回転が含まれるため、非常に正確な監視システムが必要です。

システムアーキテクチャ

超音波センサーはデータケーブルを介して AGV の制御システムに接続され、測定データをリアルタイムで送信します。制御システムはセンサーデータを処理して AGV とコンテナの相対位置を計算し、AGV の軌道を調整して正確なドッキングと輸送を保証します。

動作原理

1️⃣ 信号の発信と受信:

AGV がコンテナに近づくと、超音波センサーが超音波信号を発します。この信号はコンテナに当たると反射され、センサーによって受信されます。

2️⃣ 距離計算:

システムは超音波信号の往復時間を測定して、AGV とコンテナ間の距離を計算します。制御システムは 4 つのセンサーすべてからのデータを使用して、AGV の正確な位置を決定し、コンテナの位置を正確に合わせます。

3️⃣ 動的調整:

制御システムは、リアルタイムの測定に基づいて AGV の軌道を動的に調整し、適切なドッキングとスムーズなコンテナ処理操作を保証します。

リアルタイム監視とアラーム

1️⃣ 監視機能:

このシステムは、AGV とコンテナ間の相対位置をリアルタイムで監視し、センサー出力と測定データをインターフェースに表示します。

2️⃣ アラームの仕組み:

AGV が指定された位置から外れたり、コンテナの位置が不適切であることが検出されたりすると、システムはアラームを発し、オペレーターに是正措置を講じて安全上のリスクを回避するよう警告します。

超音波センサーの主な機能

各 AGV には 4 つの超音波センサーが装備されており、車両の四隅に設置され、コンテナの四隅の鋳物と一直線に並んでいます。主な機能は次のとおりです。

1️⃣ コンテナ位置検出:

コンテナが AGV 上に適切に配置されているかどうかを継続的に検出します。位置ずれが検出されると、システムは制御システムに警告を送信し、輸送中の転倒や落下などの潜在的なリスクを防止します。

2️⃣ 高い信頼性:

高湿度、振動、ほこりなどの厳しいポート環境に耐えるように設計されており、長期にわたる安定した動作を保証します。

3️⃣ 効率的なコミュニケーション:

イーサネットインターフェイスを介して AGV の制御システムと統合され、リアルタイムのデータ転送が可能になり、システム全体の効率が向上します。

システムの利点

1️⃣ 安全性の強化:

超音波センサーはコンテナの位置をリアルタイムで監視し、コンテナの位置ずれや落下による事故を防止します。

1️⃣ 運用効率の向上:

正確なドッキングを保証し、コンテナの配置調整にかかる時間を短縮し、ターミナルの生産性を向上させます。

1️⃣ 人件費の削減:

自動化により現場での人員要件が大幅に削減され、コスト効率が高く効率的な運用モデルが実現します。

推奨超音波センサー

超音波センサーの特徴:

超音波センサーは、高い信頼性と優れた汎用性で知られており、ミリメートルレベルの物体検出や液面測定などの複雑な検出タスクを処理できます。その測定方法は、ほぼすべての環境条件下で安定した動作を保証し、比類のない適応性を発揮します。

さらに、これらのセンサーは頑丈で耐久性に優れた設計になっており、過酷な作業環境にも適しています。センサー表面には振動によるセルフクリーニング機能があり、ほこりやゴミの蓄積を効果的に防ぎます。超音波センサーは音波伝播の物理的原理を利用しており、例外的なケースを除いてほぼすべての環境で確実に動作します。

超音波センサーは、以下の産業分野で広く使用されています。
◾機械工学 / 工作機械

◾木工および家具製造
◾建材製造
◾農業と畜産
◾パルプ・製紙産業
◾資材搬送と物流
◾液面測定と監視
◾食品・飲料業界

◾建設とインフラ

超音波センサー出力タイプ			略語
切り替え量	単一スイッチング量	1 PNP	E3/E5
	単一スイッチング量	1 NPNP	E2/E4
	デュアルスイッチング数量	2 PNP	E6/E8
		2 NPNP	E7/E9
		PNP + NPN	え
アナログ量	単一アナログ電圧	アナログ電圧 0-10 V	あなた
	単一アナログ電流	アナログ電流 4-20 mA	私
	アナログ電圧+電流デュアル出力	0～10V + 4～20mA	IU
	アナログ電圧 + PNP スイッチデュアル出力	アナログ電圧 0-10 V + PNP	UE5
	アナログ電流 + PNP スイッチデュアル出力	アナログ電流 4-20 mA + PNP	IE5
	アナログ電圧 + NPN スイッチデュアル出力	アナログ電圧 0-10 V + NPN	UE4
	アナログ電流 + NPN スイッチデュアル出力	アナログ電流 4-20 mA + NPN	IE4
デジタル数量	Modbus プロトコルによる RS485 出力		R4
IOリンク	IOリンク		IO

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