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眾為興永磁同步電機系統在給料機系統中的應用

發布時間: 2017-10-11
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眾為興永磁同步電機系統在給料機系統中的應用

關鍵詞:

永磁同步電機系統,給料機系統,運動控制系統

概述:

目前給料機給料器主要采用交流伺服電機。但是隨著產品的升級,客戶要求伺服電機具有高速、高平穩性、高過載能力、低成本、小體積等特點。為了適應這種市場需求,眾為興公司開發了一套新的低壓伺服電機驅動器系統。

內容:

概述?

失重式給料機由料斗、喂料器(單、雙軸螺旋喂料器)、稱重系統和調節器組成,在操作中,料斗、物料和喂料器共同連續地進行稱重。隨著物料送出后,測量真實的失重速率,并將它與所需要的失重速率(設定值)加以比較。失重式給料機(失重給料機)通過調解喂料器速率來自動修正偏離設定點的偏值。從而可以均勻準確地連續喂送物料。 目前給料機給料器主要采用交流伺服電機。但是隨著產品的升級,客戶要求伺服電機具有高速、高平穩性、高過載能力、低成本、小體積等特點。為了適應這種市場需求,我們公司開發了一套新的低壓伺服電機驅動器系統。該系統由QS208020M驅動器和ACL06040B-2B伺服電機來組成,可以應用于失重式給料機系統中。?

1.伺服電機ACL06040B-2B?

給料機要求螺桿軸的電機具有較寬的轉速范圍,運行平穩。計算表明,在一定降額的情況下,400W就具有足夠的余量。而且給料機系統中大部分具有60V開關電源,所以我們選擇了60V、400W、3000rpm作為永磁同步電機的額定參數。電機的定子采用4對極繞組,永磁體采用高性能的稀土永磁材料(Nd-FeB)。反饋元件采用2500線的增量式光電編碼器,電機的分辨率為10000脈沖/每圈。 電機參數見下表1

電機型號

ACL06040B-2B

線電阻(Ω)

0.3327±10%

額定功率(W)

400

線電感(mH)

1.41±10%

額定電壓(V)

60

轉子慣量(Kg.m2*10-4)

0.3221±10%

額定電流(A)

8.4±10%

力矩系數(NM/A)

0.1501±10%

峰值電流

16.1±10%

反電動勢系數(V/KRPM)

9.08±10%

額定轉速(RPM)

3000

額定扭矩(NM)

1.27

表1:ACL06040B-2B電機參數表 實際測量電機的特性曲線入下圖所示。測試方法是先設定電機的轉速為3000rpm,然后負載從0慢慢增加到0.64NM,測試電機的實際轉速。

眾為興永磁同步電機系統在給料機系統中的應用


?圖1:ACL06040B-2B電機運頻特性?

測試數據表明,在整個加載過程中,電機的轉速穩定在3000±1rpm,因此其相對轉速變化率?眾為興永磁同步電機系統在給料機系統中的應用?其中 n0 =空載時轉速 nl=滿負載時轉速。 從測試數據來看電機在整個轉速范圍內運行非常平穩。通過對比測試發現,其平穩性并不國外著名品牌的差,而且價格具有較大的優勢。


2.交流伺服驅動器QS208020M?

伺服的控制要求和步進電機或感應電機有較大的區別,它要求電機具有控制系統具有響應快、精度高、高轉速、轉矩脈動小等特點。目前FOC算法是較為成熟的算法之一,本驅動器采用基于TMS320F2801和FOC算法技術進行對電機動態解耦控制。 2.1磁場定向控制原理 伺服驅動器的控制原理圖如下: 1.轉子磁極位置檢測和速度計算模塊; 2.位置環、速度環、電流環控制器; 3.3S/2S,2S/2R,2R/2S坐標變換模塊; 4.SVPWM模塊; 5.三相逆變模塊。 QS208020M伺服驅動器通過電流采樣電阻或者霍爾電流傳感器檢測電機的相電流ia、ib,(其中ic可以由方程 ia+ib+ic=0求得,因此實際應用中只需要采集兩相電流就足夠了)。所采樣到的相電流經過A/D轉換器轉化成數字量并送進DSP做處理。 通過Clarke變換和Park變換將電流ia,ib,ic變換成旋轉坐標系中的直流分量id、iq。id?、iq作為電流負反饋送到電流調節器中進行處理。 給定位置θref與位置反饋量θm的偏差經過位置調節器計算,其輸出作為參考轉速nref,nref與轉速反饋量n的偏差經過速度調節器、其輸出作為用于轉矩控制的q軸電流參考分量iqref。以轉速反饋量n作為輸入的函數發生器,根據控制策略制定的"n-Ψ"曲線給出了用于產生磁場的d軸電流參考分量idref。idref和iqref與電流反饋量iq,id的偏差經過電流調節器,分別輸出Οdq旋轉坐標系的相電壓分量vqref和vdref。再經過Park逆變換轉換成Οαβ直角坐標系的定子相電壓矢量的分量varef和vbref。 編碼器會反饋轉子的磁極位置信號UVW,可以通過UVW信號來確定轉子所在的扇區,就可以利用SVPWM模塊,產生三相PWM斬波,從而可以采用類似直流電機的方法進行控制交流伺服電機。?


眾為興永磁同步電機系統在給料機系統中的應用

圖2:QS2伺服驅動器工作原理(點擊圖片可放大查看原圖)?

QS2伺服驅動器。?本伺服驅動器采用了32位高性能的DSP芯片,采用先進的FOC技術。它具有高性能,高精度,體積小巧,使用方便等優點。通過在給料機系統上測試表明,電機從靜止到加速到最高轉速,僅需要約10毫秒的時間。故在給料機這種高精度、高響應性的場合,能很好地滿足客戶需求。 1.給料機系統分析。?

眾為興永磁同步電機系統在給料機系統中的應用

圖3:給料機工作原理 給料機的結構

如上圖所示。顆粒通過漏斗往下進入螺桿軸。其中攪拌軸在工作時做攪拌用,可以增加顆粒物的流動性。顆粒從螺桿的螺紋間隙中,隨著這螺桿是旋轉不斷向前推薦。假設螺桿旋轉一圈,顆粒物前進的質量為Δm。因此螺桿軸輸出的物料的質量M=Δm*L,其中L是螺桿旋轉的圈數。由上述可知,控制電機所旋轉的圈數,就能控制顆粒物給料的質量。 本應用案例中,采用的是QS208020M+ACL06040B-2B電機,輸入方式采用模擬量輸入控制轉速,其具有響應快,控制精度高的特點,能很好的應用在給料機系統當中。 2.結論 給料機的螺桿軸對伺服性能要求體現在響應性和平穩性和定位精度。本數字 伺服系統有響應快,轉矩脈動小,精度高的特點能很好的應用在給料系統中。 目前,QS208020M驅動器已經ACL06040B-2B電機已經大量的應用在給料機行業中。下圖為某公司的給料機系統,該系統就在行業處于領先地位,其用的就是本公司的產品。


眾為興永磁同步電機系統在給料機系統中的應用


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發布時間: 2019 - 11 - 26
智能手機組裝的貼裝工藝中,由于輔料種類多,大小不一,貼裝精度要求高,采用眾為興“FR5215吊裝式SCARA+AVS視覺系統”解決了產線上自動化柔性輔料貼裝問題,其重復定位精度達到±0.01mm,最大負載5KG。    而近期,眾為興更是將飛拍技術成功引入到此類系統,在確保精度的同時,效率做到有效提升。    項目概述    高效精準柔性自動上料機構(橡皮泥供料器+屏蔽蓋料盆機)、自動貼裝多工位平臺(機械手+多套視覺系統),再加上一塊下料流水板,構成了該自動貼裝生產平臺。    整個項目的取放料工藝流程分為五步:    1.取料:機械手從供料器上吸取橡皮泥,然后再運行到料盆機位置進行碼垛拍照取料;    2.糾偏:機械手到達倒裝相機上方進行飛拍;    3.放料:將橡皮泥貼到PCB板上;    4.檢測:采用上相機再次定位橡皮泥放料狀況;    5.蓋上屏蔽蓋。    其中機械手采用眾為興AR6520 SCARA機器人,負載 2-3 kg,工作半徑 450 mm;夾具有6個吸嘴,方便擴展;在該工藝最終應用時,糾偏后的放料重復定位精度達到±0.05 mm。    關于飛拍    上述項目中,采用了眾為興AVS視覺定位系統,加入了飛拍技術,不同于定拍,當被抓取的工件經過相機上方的時候,不再需要停下來進行拍照,而是直接在機器人運動著的時候拍照,并將其瞬間位置、姿態的信息進行反饋,對可能產生的工件偏移,進行二次修正糾偏處理。    △飛拍    △定拍    如何做到飛拍?    “當機器人運動到拍照點區域,其內部算法會利用高速IO信號觸發相機,進行動態無停頓拍照,同時對實際拍照位置進行高速鎖存。再利用相機回傳的位置數據和機器人高速鎖存位置,即可實現位置糾偏。”    技術要點    Q  在無外部傳感器情況下,如何在合適位置觸發拍照?    A...
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據統計,新能源汽車中,PCB使用量將是傳統汽車的5-8倍,汽車用PCB(以下簡稱:汽車板)市場將隨著新能源汽車滲透率的提升而得到快速增長。    汽車板產品長短不一,最長的產品約1.2M左右,若單工位點錫或焊接,不僅負載重,單線加工更是效率低下。若要滿足快速生產需求,需要多工位協作加工。    目前市面上的EtherCAT總線控制產品,大都已經有總線轉脈沖方案,附帶一定數量的編碼器反饋和高速IO,但能滿足汽車板點錫或焊錫多工位,同時運作要求的少之又少。從經濟效益講,無論是采用國外高端品牌,還是采用多個總線轉脈沖接線盒,為滿足高速IO、編碼器反饋的數量導致其他資源的浪費,都無形中抬高了成本。    眾為興和系統集成商緊密合作,以定制的方式,實現了EtherCAT控制和脈沖控制模式的合理結合,為汽車板加工找到了高效途徑。其接線示意如下圖:                    整個生產線,各設備控制部分的資源配置及功能特性:  在項目中,ADT-6320E-C為眾為興EtherCAT主站運動控制卡,ADT-9180-C為配套單端數字控制擴展板,定制的功能與性能需求緊湊且充分滿足了客戶的多項需求指標:    ?支持4路插補組,為多工位提供并行支持;    ? 8路高速輸出端口(最高頻率1MHz)為飛拍、點錫、焊接實現了極速響應高速位置比較觸發功能;    ?8路編碼器輸入(最高頻率4MHz)為高速位置比較提供高精度編碼器位置保證(含龍門分頻輸入);    ?擴展板自帶42路光耦隔離數字輸入、26路光耦隔離數字輸出,完全替代了EtherCAT總線IO模塊,較高的響應速度,同時節約了成本和安裝空間。    同時,對于各個行業普適的功能與性能,眾為興ADT-6320E-C產品應...
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發布時間: 2019 - 10 - 10
單晶(或多晶)硅太陽能電池片的輸出電壓、電流和功率都很小,只有將它們進行串并聯封裝成組件,才可以單獨作為電源使用。由于電池片尺寸具有多種固定標準,直接串聯、并聯不一定滿足組件需要,因此在焊接前還要切割成更小的單元,行業比較先進的切割方式是采用激光劃片機。     劃片作為組件加工的首道工序,其后續工序如下圖:△光伏組件加工工藝      眾為興機器人、視覺系統主要應用于上圖劃片和串焊兩道工藝,給客戶提供快速精準上料解決方案,其中劃片機對上料速度精度要求更高。以國內某家激光加工設備和太陽能成套設備廠商現場應用為例,眾為興為其激光劃片機提供的SCARA機器人和AVS一拖二視覺系統,實現了雙工位高速高精度的上料,滿足關鍵指標3000pcs/h、放置誤差+劃片精度。                                          No.1項目概況     該套設備適用于單晶硅和多晶硅太陽電池片任意尺寸劃片,能夠完成自動給料、自動定位、自動激光劃片、自動裝盒等功能,自動化程度高;可選配1/3裂片機構,實現1/3片自動劃片裂片。機器人和視覺系統位于上料工位。      為了提高加工效率,劃片產能要達到3000pcs/h,特別設計了兩條傳送帶同時送料,分別經過視覺系統定位后,由一臺SCARA左右交替快速精準地抓取電池片放置到劃片臺,進行激光劃片。放置誤差+劃片精度在±0.15毫米以內。視覺系統還會對其崩邊、缺角、裂紋、電池片方...
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發布時間: 2019 - 08 - 27
在自動化產線中,視覺系統常被應用于機器人上下料過程中對工件自動定位,通過準確識別工件位置,避免因機械定位、對中裝置與工料碰撞、擠壓等造成不必要的損失。從而簡化了生產線機械定位的工藝復雜性,有效縮短了定位時間,提高了機器人上下料效率和靈活性。    眾為興能為手機玻璃加工提供一套全流程的上下料自動化方案,其中在絲印工藝段,集成了AVS視覺系統的SCARA能對手機玻璃進行一次拍攝多個工件、大視野的快速準確抓取和放置,從而提高了生產效率。  項目概況      手機玻璃蓋板對手機觸摸屏起到保護和美觀的作用,絲印是加工它的一道工序,即將圖案或者LOGO等信息印在上面,然后還需通過烤箱將油墨烘干。      本項目中,從烤箱出來的玻璃由傳送帶按照一排5個工件(約15.5英寸)往后輸送,期間經過眾為興AVS視覺系統,相機拍攝對其進行定位,等工件流到抓取范圍后,機器人立即進行逐個取料,此后再等待PLC的允許放料信號,最終將工件放到固定位置。△手機玻璃工件△HMI程序界面配置眾為興AR5215 SCARA +眾為興AVS2300視覺定位系統解決方案      針對經過絲印后的手機玻璃,視覺系統采用了blob分析。      在機器視覺中的blob是指圖像中的具有相似顏色、紋理等特征所組成的一塊連通區域。簡單來說,blob分析就是對一塊連通區域進行幾何分析得到一些重要的幾何特征。      對此項目而言,常規定位方式會出現漏拍、誤拍等情況,而加入blob分析,通過對玻璃的多個關鍵區域進行提取和篩選,從而提高視覺定位穩定性!△光源方案項目優勢? 方案成熟。提供機器人與視覺整套解決方案,一站式服務;? 效率高。在700mmx47...
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