應用案例|Case application

AIRF DD馬達在LED分光機的應用

1.LED分揀設備介紹

LED分光機是根據切割、封裝完成后的LED的透光度的不同，進行分揀的設備(見圖1)。

                                               

圖1 LED分揀設備示意圖

隨著LED的需求量的增加，要求LED設備的產能逐漸提高。目前LED分揀設備要求實現的分揀速度基本在15k/小時。檢測LED透光度并判斷的時間大約是100ms，LED由機械手抓取，高速起停進行LED的分揀。旋轉工位是12的馬達，旋轉30度并定位的時間是小于100ms。使用機械凸輪結構傳動，在使用很短時間就會造成機械精度的磨損，導致分光不準確。目前在國外的LED分光機大多使用直接驅動伺服作為LED分光的轉動傳動機構。

2. AIRF DD馬達原理介紹
DD 馬達從字面上理解是直接驅動馬達（direct drive），但實際上它并非是普通的馬達，而是一種結構非常復雜，高精度，高性能的特殊結構交流馬達。

LED分揀設備使用DD馬達作為旋轉驅動具有以下特點：

1）間隙誤差被消除。普通的傳動機構由于有減速機、聯軸器、齒輪、皮帶或絲杠等中間環節，間隙誤差是肯定無法避免的，尤其是對于長時間運轉所造成的機械磨損更是無法補償。DD馬達恰恰能很好的解決以上的問題，由于DD直接驅動的安裝方式，誤差被減為最少；而且它的伺服特性也可以隨時修正誤差，達到最理想的控制精度。（圖2）

圖2 DD馬達機構組成

2）高解析度和高定位精度。AIRF DD馬達選配的編碼器分辨率很高，116編碼器的解析度為2,097,152PPR，電器控制精度高，已經超過普通伺服的控制精度幾個個數量級。由于制作相當精密，最終的絕對精度控制一般可以達到25角秒以內。

3）高剛性，結構緊湊，使用效率高。DD馬達的剛性很強，與負載結合后特性很硬，對于其驅動器要求更高，驅動器可以提供在線增益調試和共振濾波。AIRF DD馬達的定子是永久磁鐵，可以產生恒定磁場，在單位電流下能夠產生最大的扭矩輸出。AIRF DD馬達和輸出同等扭矩的伺服型DD馬達相比，電功率消耗低，發熱量少。在停止定位的時候由于永久磁鐵產生的永久磁場，因此能夠在更短的時間內實現精確定位，小于20ms的時間可以把位置固定。馬達中空獨特設計不但減輕了自身慣量，也給客戶提供了更多的安裝形式。組合后的機械結構會更加緊湊，使用效率比較其他方式最高。

3. AIRF DD馬達在LED分光機的電氣控制方法

目前LED分揀設備在平臺旋轉上應用采用plc控制，即plc只提供輸入輸出點，在接受到傳感器信號后，輸出一個高電平給DD馬達的驅動器，驅動器通過事先在內部設定好的命令，實現旋轉角度、歸原點運動。下面簡單介紹一下驅動器是如何實現通過輸入點的不同切換從而實現內部指令旋轉功能。

1）在驅動器內部編寫運行列表。
驅動器的運行列表有很多種類?？梢栽趦炔繉崿F相對位置點到點運行、絕對位置點到點、homing功能、改變參數等。通過不同的輸入點編碼的切換，就可以運行不同的table號碼，簡單實現運動控制。驅動器有多組table可以進行任意設置與編輯?？删帉?/span>table列表。以絕對位置點到點為例子，可以設定加、減速類型、加減速時間，運行速度以及目標位置等參數，以符合設備的要求。

2）輸入點邏輯切換
驅動器有多個輸入點可以使用，其邏輯與定義可以任意改變(見圖3)，功能包括servo-on、start、stop、連續運行、輸入點選擇等。這里的應用要使用輸入點選擇，即code_1、code_2、等，根據需要執行的table號碼，比如設定的004號table執行的命令是正向旋轉90°，只要設定inpit1、input2、input3，3個輸入點就可以對table選擇進行編碼，004對應的是100，即input3為高電平，其它為低電平，就旋轉了004號table。輸入點servo-on、start、stop也是必不可少的，servo-on之后然后start，這樣就會完成正向90度的運行。

圖3 輸入輸出點邏輯設定

AIRF DD馬達使用的驅動器控制性能較強，不需要脈沖定位，直接使用驅動器內部的定位指令，外部接受i/o點觸發。不僅在控制結構上節省了plc的脈沖發出模塊，而且實現了較高的抗干擾能力。完全采用內部指令控制，不會出現脈沖丟失的現象，實現了精確定位。


結語
在LED產業領域，也有類似微電子領域的摩爾定律。安捷倫的前任技術科學家roland haitz預測，LED的價格每十年將為原來的10分之一，性能則提高20倍，這個預測后來被業界稱為haitz定律。正是這個預測，給未來的LED產業帶來了無限廣闊的前景。而中國本土化的LED設備在技術、性能上相對國外產品有一定的差距，使得一些擁有先進技術裝備的國外專業LED設備廠商瞄準這一商機，紛紛將設備打入中國市場甚至在中國投資建廠。但為了搶占這一市場，國內生產商也在加大研發力度向高檔次領域發展。AIRF引進先進技術，將DD馬達應用到國內LED設備，并形成規模生產，國內廠商也在逐步應用此項技術。隨著國內經濟快速發展，越來越多的高新技術被應用到工業領域。希望架起技術的橋梁，更多地將先進的應用技術提供給行業中人分享。