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電子設備制造

英威騰DA200伺服在LED分光機上的應用

更新時間:2018-12-27 11:35:28點擊次數:1324次

【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/0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。

2.2分度盤電機設計


1)決定加減速時間

加減速時間以定位時間的50%效率最高:

2)電機轉速

3)計算負載轉矩

因為摩擦負載極小,故忽略:

4)計算電機軸加速轉矩(克服慣量)

5)加速轉矩

6)必須轉矩

* 安全系數 S=1

7)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:

8)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
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
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 132BIN或264BIN 
最大產能 40Kh
回BIN率 ≥95%
測試站數 1站
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。


波形效果圖

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15%。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。

(編輯:正昂電氣)
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