DA200伺服在LED分光机上的应用

2017/3/30 13:04:51

【摘要】本文主要介绍英威腾伺服凭借其高精度、高响应、高价值的强大功能及定制化服务,成功地应用在了LED分光机上,赢得了客户的高度认可。

【Abstract】This paper mainly introduces INVT servo with its high accuracy, high response, high value and customized service, is successfully used in LED machines, it has won a high degree of customer recognition.

【关键字】英威腾伺服;位置精度;响应速度;速度观测器

【Keywords】INVT servo; positional accuracy; response speed;Speed observer

1 项目背景

深圳是全国LED的重要生产基地和贸易中心,已有较完整的产业链和配套能力,在激烈的市场竞争中,同行间都在拼价格、拼效率。在这样的背景下,深圳某公司的核心产品SMD-LED全自动分光机,自然就成为了革新对象,分光机的核心系统---伺服系统就成为最先要改进的部分。英威腾凭借在工业自动化领域多年累积的专业经验和知名度,DA200伺服成功入围并在测试中取得良好成效。

在生产效率日益增长的今天,原有40k/h的分光机已不能满足市场需求。客户需要更快的速度及更高的稳定性满足生产需求。深入了解了客户的工艺和需求后,针对转盘惯量大、对刚性要求高的特点,英威腾技术人员通过科学精确的计算,开创性的为该行业定制了专用马达,并选用了DA200系列高性能伺服驱动器以满足并超过客户预期效果。英威腾伺服因其极高的响应速度,丰富的I/O功能、功能强大的调试软件等特点,给客户留下了深刻的印象。

2 项目方案

2.1伺服选型及特点讲解

LED分光机对位置精度及响应时间要求非常苛刻。在整个机台中,关键有两个工位:转盘轴和检测轴。转盘轴要求高刚性、高速度、高响应,其他伺服品牌选送的都是750W轻惯量的马达,刚性提升空间有限。英威腾技术人员通过科学精确的计算,开创性的为该行业定制了专用马达,并选用了DA200系列高性能伺服驱动器配合先进的算法,以满足并超过客户预期效果。通过定制化的大扭矩伺服马达,使得该轴的刚性有了显著的提升,静止时(serve on)用手触摸,没有任何振感,客户对英威腾这个效果非常满意。英威腾选用的DA200系列伺服搭配23Bit(8388608PPR)绝对值编码器,可以满足设备高精度定位控制和稳低速运转时的应用需求。实际调试的结果是指令时间11.875ms,转盘轴伺服定位完成13ms,整定时间不到2ms,滞留脉冲为0个pulse,好过客户要求的整定时间5ms,位置误差2个pulse。

时间就是金钱,这句话在LED行业更能体现效率的重要性。充分利用英威腾DA200伺服优越的响应性能,拉高马达的频宽,使得设备的整体运行达到最佳的状态。

2.3分度盘电机设计:


1)决定加减速时间

加减速时间以定位时间的50%效率最高:

2

2)电机转速

3)计算负载转矩

因为摩擦负载极小,故忽略:

4)计算电机轴加速转矩(克服惯量)

5)加速转矩

6)必须转矩

*安全系数 S=1

7)额定转矩

其中假定其过程只有加减速阶段,无匀速阶段,公式简化为:

8)负荷与电机惯量比

根据以上数据定制专用电机,在实践应用中也证实与计算数据基本相符。

 

3 工艺流程

LED分光机主要用于LED产品光色一致性的检测和分光,配有精密的光谱分析仪,具有高智能性,可自动检测出不合格产品并将之吹入废料盒,系统架构是由圆形振动盘与平行振动轨道负责送料,以吸嘴将LED送至转盘,经由测试站量测光电特性之后,系统会根据量测仪器的测试结果,透过分料机构将LED送至所属之落料盒。

QQ截图2017033011070809

送料机构把料送到固定位→吸料机构把料送到转盘上的工位1→转盘转动一个角度把料送到工位2→检测机构下来工作采集相关数据→转盘再把检测后的料送到工位3→高压气枪把料吹入收集箱(收集箱会根据检测的结果,事先确定好收集管的位置)。

QQ截图2017033011073410

QQ截图20170330110836011

分光机产品参数

见微知著,来详细了解产品的技术参数吧

电性测试参数

序号

测量电性参数

测试条件范围

测试分辨率

1

排向电压POL

0.001—500MA

1mV

2

正向电压VF

0.001—500MA

1MV

3

反向电流IR

0.1V—20V

0.1µA

4

正向电流IF

0.1V—20V

0.01 mA

5

反向电压VR

1-1000µA

1MV

光学测试参数

序号

光电测试参数

测试范围

重复测试精度

1

色度坐标XYZ

CIE1931&1964XYZ

可见光范围标准

±0.001

2

主波λd

380nm-780nm

±0.3mm

3

峰值波长λp

350nm-1000nm

可根据客户要求配置

±0.8mm

4

半波宽λd

350nm-1000nm

可根据客户要求配置

±0.5mm

5

色纯度PUR

PUR

±0.01

6

光强MCD

可见光/红外光

±5%

7

相关色温CCT

(µrd)

1000K—40000K

±0.8%

8

光通量ФV

(单位mlm)

根据衰减的衰减率

和积分球内径定

±0.6%

主体技术参数

分光系统

自主研发,独立知识产权

分级能力

132BIN或264BIN 

最大产能

40Kh

回BIN率

≧95%

测试站数

1站

供电电源

AC220V50Hz10A

气压

0.45-0.50Mpa

真空来源

内置进口真空泵

功率

≦2.30Kw

外形尺寸

1220mm x 770mm x 1860mm

重量 

460Kg

4.伺服参数调整

A.使用提高刚性及速度前馈版

1)调整惯量,观察R0.51实际惯量值

2)提高刚性至21左右

3)提高速度增益。速度增益与积分乘积在500~900之间。

4)加前馈,至56%

5)使用滤波器陷波

QQ截图2017033011213812

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效果:比较好,但从波形上可以观察13.3ms完成后动作后还有波动,使用高速摄像头观测到14ms完成但还是会有略微的抖动。

B.专家调试-使用速度观测器版

1)先调惯量,把惯量比设定好,可以实时观察R0.51进行调整。

2)然后将速度环增益向上调,调至出现振动了,观察转矩波动可以得到振动频率,使用陷波滤波器抑制。(超过1KHz以上可以把深度加深为0,Q值为1)

3)转矩稳定后,把速度观测器打开。逐步提高速度观测器增益(不振为止)。

4)速度观测器增益提高之后,速度环增益就可以大幅上调了,可以50Hz往上加,直至不振为止。

5)提高了速度增益后,提高位置增益,让最后几个脉冲快速收尾。一般速度增益提高之后位置增益在1.5倍范围内提高。

QQ截图2017033011275014

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5、项目总结:

使用速度观测器后:

- 增益得到极大提高,响应快,整定时间只有2ms;

- 噪声减小,声音明显变得清脆;

- 负载率变低,电机温度明显下降;

- 每小时最大速度达72K(还可以更高),超过其机械速度上限;

经过两个多月的测试,设备运行情况良好,产品成品率高,设备的工作效率提高了80%(从40K提高至72K)。英威腾DA200伺服以其高精度、高应答、高价值的强大功能,赢得了客户的高度认可。随着LED市场需求的进一步加大,LED制造设备的需求量也会同比增长,英威腾伺服在分光机上的成功应用,为英威腾更多产品进入这个行业奠定坚实基础。

更多详情,请访问官网 www.invt.com.cn 或关注微信服务号

QQ截图20170327153242英威腾04

关于英威腾:

英威腾,成立于2002年,致力于成为全球领先、受人尊敬的工业自动化和能源电力领域的产品与服务提供者,2010年在深交所A股上市,股票代码:002334。英威腾是国家火炬计划重点高新技术企业,目前拥有16家控股子公司,分驻于全国的12大研发中心,申请各类专利800多件,依托于电力电子、电气传动、自动控制、信息技术等关键技术,主要产品涵括高中低压变频器、电梯智能控制系统、伺服系统、PLC、HMI、SVG、UPS、电机和电主轴、光伏逆变器、节能减排在线管理系统、轨道交通牵引系统、新能源汽车电控系统等。英威腾现有员工2500多人,大型生产基地3个,营销网络遍布国内及海外60多个国家和地区。

 

            

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