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英威騰DA200伺服在LED分光機上的應用

發布時間:2019-03-19點擊量:

【摘要】本文主要介紹英威騰伺服憑借其高精度、高響應、高價值的強大功能及定制化服務,成功地應用在了LED分光機上,贏得了客戶的高度認可。

【關鍵字】英威騰伺服;位置精度;響應速度;速度觀測器

1 項目背景
深圳是全國LED的重要生產基地和貿易中心,已有較完整的產業鏈和配套能力,在激烈的市場競爭中,同行間都在拼價格、拼效率。在這樣的背景下,深圳某公司的核心產品SMD-LED全自動分光機,自然就成為了革新對象,分光機的核心系統---伺服系統就成為最先要改進的部分。英威騰憑借在工業自動化領域多年累積的專業經驗和知名度,DA200伺服成功入圍并在測試中取得良好成效。
在生產效率日益增長的今天,原有40k/h的分光機已不能滿足市場需求??蛻粜枰斓乃俣燃案叩姆€定性滿足生產需求。深入了解了客戶的工藝和需求后,針對轉盤慣量大、對剛性要求高的特點,英威騰技術人員通過科學精確的計算,開創性的為該行業定制了專用馬達,并選用了DA200系列高性能伺服驅動器以滿足并超過客戶預期效果。英威騰伺服因其極高的響應速度,豐富的I/O功能、功能強大的調試軟件等特點,給客戶留下了深刻的印象。

2 項目方案
2.1伺服選型及特點講解
LED分光機對位置精度及響應時間要求非??量?。在整個機臺中,關鍵有兩個工位:轉盤軸和檢測軸。轉盤軸要求高剛性、高速度、高響應,其他伺服品牌選送的都是750W輕慣量的馬達,剛性提升空間有限。英威騰技術人員通過科學精確的計算,開創性的為該行業定制了專用馬達,并選用了DA200系列高性能伺服驅動器配合先進的算法,以滿足并超過客戶預期效果。通過定制化的大扭矩伺服馬達,使得該軸的剛性有了顯著的提升,靜止時(serve on)用手觸摸,沒有任何振感,客戶對英威騰這個效果非常滿意。英威騰選用的DA200系列伺服搭配23Bit(8388608PPR)絕對值編碼器,可以滿足設備高精度定位控制和穩低速運轉時的應用需求。實際調試的結果是指令時間11.875ms,轉盤軸伺服定位完成13ms,整定時間不到2ms,滯留脈沖為0個pulse,好過客戶要求的整定時間5ms,位置誤差2個pulse。
時間就是金錢,這句話在LED行業更能體現效率的重要性。充分利用英威騰DA200伺服優越的響應性能,拉高馬達的頻寬,使得設備的整體運行達到最佳的狀態。

2.3分度盤電機設計:

a.決定加減速時間

加減速時間以定位時間的50%效率最高:

b.電機轉速


c.計算負載轉矩

因為摩擦負載極小,故忽略:

d.計算電機軸加速轉矩(克服慣量)

e.加速轉矩

f.必須轉矩

*安全系數 S=1


g.額定轉矩

其中假定其過程只有加減速階段,無勻速階段,公式簡化為:

h.負荷與電機慣量比

根據以上數據定制專用電機,在實踐應用中也證實與計算數據基本相符。

3 工藝流程
LED分光機主要用于LED產品光色一致性的檢測和分光,配有精密的光譜分析儀,具有高智能性,可自動檢測出不合格產品并將之吹入廢料盒,系統架構是由圓形振動盤與平行振動軌道負責送料,以吸嘴將LED送至轉盤,經由測試站量測光電特性之后,系統會根據量測儀器的測試結果,透過分料機構將LED送至所屬之落料盒。

圖1 工藝流程圖
送料機構把料送到固定位→吸料機構把料送到轉盤上的工位1→轉盤轉動一個角度把料送到工位2→檢測機構下來工作采集相關數據→轉盤再把檢測后的料送到工位3→高壓氣槍把料吹入收集箱(收集箱會根據檢測的結果,事先確定好收集管的位置)。

圖2 設備電控配置示意圖

圖3 設備示意圖


分光機產品參數

見微知著,來詳細了解產品的技術參數吧

電性測試參數

序號

測量電性參數

測試條件范圍

測試分辨率

1

排向電壓POL

0.001—500MA

1mV

2

正向電壓VF

0.001—500MA

1MV

3

反向電流IR

0.1V—20V

0.1μA

4

正向電流IF

0.1V—20V

0.01 mA

5

反向電壓VR

1-1000μA

1MV

光學測試參數

序號

光電測試參數

測試范圍

重復測試精度

1

色度坐標XYZ

CIE1931&1964XYZ

可見光范圍標準

±0.001

2

主波λd

380nm-780nm

±0.3mm

3

峰值波長λp

350nm-1000nm

可根據客戶要求配置

±0.8mm

4

半波寬λd

350nm-1000nm

可根據客戶要求配置

±0.5mm

5

色純度PUR

PUR

±0.01

6

光強MCD

可見光/紅外光

±5%

7

相關色溫CCT

μrd

1000K—40000K

±0.8%

8

光通量ФV

(單位mlm

根據衰減的衰減率

和積分球內徑定

±0.6%

主體技術參數

分光系統

自主研發,獨立知識產權

分級能力

132BIN264BIN

最大產能

40Kh

BIN

95%

測試站數

1

供電電源

AC220V 50Hz 10A

氣壓

0.45-0.50Mpa

真空來源

內置進口真空泵

功率

2.30Kw

外形尺寸

1220mm x 770mm x 1860mm

重量

460Kg

*客戶希望能將最大產能提高到65K/h以上。


4.伺服參數調整
A.使用提高剛性及速度前饋版
1)調整慣量,觀察R0.51實際慣量值
2)提高剛性至21左右
3)提高速度增益。速度增益與積分乘積在500~900之間。
4)加前饋,至56%
5)使用濾波器陷波

波形效果圖

效果:比較好,但從波形上可以觀察13.3ms完成后動作后還有波動,使用高速攝像頭觀測到14ms完成但還是會有略微的抖動。

B.專家調試-使用速度觀測器版
1)先調慣量,把慣量比設定好,可以實時觀察R0.51進行調整。
2)然后將速度環增益向上調,調至出現振動了,觀察轉矩波動可以得到振動頻率,使用陷波濾波器抑制。(超過1KHz以上可以把深度加深為0,Q值為1)
3)轉矩穩定后,把速度觀測器打開。逐步提高速度觀測器增益(不振為止)。
4)速度觀測器增益提高之后,速度環增益就可以大幅上調了,可以50Hz往上加,直至不振為止。
5)提高了速度增益后,提高位置增益,讓最后幾個脈沖快速收尾。一般速度增益提高之后位置增益在1.5倍范圍內提高。

部分參數

波形效果圖(滯留脈沖)

5 項目總結:
使用速度觀測器后:
- 增益得到極大提高,響應快,整定時間只有2ms;
- 噪聲減小,聲音明顯變得清脆;
- 負載率變低,電機溫度明顯下降;
- 每小時最大速度達72K(還可以更高),超過其機械速度上限;
經過兩個多月的測試,設備運行情況良好,產品成品率高,設備的工作效率提高了80%(從40K提高至72K)。英威騰DA200伺服以其高精度、高應答、高價值的強大功能,贏得了客戶的高度認可。隨著LED市場需求的進一步加大,LED制造設備的需求量也會同比增長,英威騰伺服在分光機上的成功應用,為英威騰更多產品進入這個行業奠定堅實基礎。



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