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通过近二十年来的技术积累,公司培养出一批自动化产品及控制系统设计和应用方面的专业化技术人才;

为您提供自动化专业技术支持, 协助客户进行项目可行性探讨以及控制系统方案前期规划等;

作为Panasonic(松下电器) 指定授权维修中心,我们将竭诚为您提供专业的维修服务;

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提供工业自动化控制产品和专业技术;

完善的系统集成、产品开发、工程项目实施等技术能力;

拥有自动化产品及控制系统设计和应用方面的技术人才。

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分工明确、步调一致、全心全意为客户服务。

英威腾DA200伺服在LED分光机上的应用

【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,赢得了客户的认可。

【关键字】英威腾伺服;位置精度;响应速度;速度观测器

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/0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更佳的状态。

2.2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%效率高:

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。

图1 工艺流程图

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)。

图2 设备电控配置示意图


图3 设备示意图


分光机产品参数
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
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 AC220V 50Hz 10A
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
*客户希望能将最大产能提高到65K/h以上。

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。


波形效果图

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。

部分参数

波形效果图(滞留脉冲)

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15%。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。


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