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                  首頁解決方案電子設備制造 電子設備制造
                  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。客戶需要更快的速度及更高的穩定性滿足生產需求。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常苛刻。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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