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位置同步输出进行测试和测量

作者:Scott Schmidt和Brian Cox,Aerotech,Inc。

2011年8月16日

大量的测试和测量要求依赖于与特定零件功能或位置相关的数据采集。全文...

从缺陷检测和修复到表面映射和分析,需要在2维空间或3维空间之间建立紧密关系的应用,并且在增长。只有通过在正确位置进行轮询传感器输出,才能将数据与关键空间信息联系起来。尽管存在一些将零件位置与传感器输出联系起来的方法,但这些方法通常具有损坏所需同步或抑制准确数据收集的非理想性。在所有情况下,都认为自动运动正在移动测试的零件或传感器本身。

将传感器输出连接到机械系统位置的一种方法是停止自动运动,等待其沉降到可接受的水平,然后对传感器进行轮询。这种方法浪费了时间,这在生产中是一个昂贵的劣势。同样,调谐伺服反馈循环以及受外部振动或其他干扰的系统可能永远不会达到可接受的价值。如果在此机械不稳定性期间触发输出,则测量质量和对零件位置的同步将不是最佳的。为了克服这种不确定性和不稳定,机器设计人员可能被迫指定比其他要求的更严格的公差,从而增加了系统成本。

第二种方法使用系统运动控制器外部的跟踪硬件或软件来监视轴的位置。外部跟踪硬件通常能够仅跟踪单个轴,这对于多轴系统而言不是可行的选择。同样,外部跟踪硬件通常无法具有高跟踪率,从而导致处理速度较慢。自定义软件可用于跟踪轴,但会增加系统的复杂性,限制跟踪速度,并由于软件执行时间而延迟触发器。硬件和软件触发解决方案通常由用户定制设计,需要大量的设计时间和费用,同时妨碍整体系统集成。

第三种方法基于时间触发传感器,并提出三个问题。首先,用户与可能难以维护的时间表相关,并且通常与零件/传感器运动不同步(关键参数是零件位置,而不是时间)。其次,这不允许任何运动中的错误。例如,速度调节(难以量化)变得很重要,并且速度的任何变化都可能导致触发位置错误。第三,必须仔细选择时间基础和输入频率的准确性,以防止机器计数被运动反馈回路遗漏,从而导致最大速度降低。

位置同步输出
解决方案在于激光处理系统的领域。在激光市场中的精确焊接和标记应用需要快速关闭激光脉冲,将运动控制系统与激光输出紧密联系在一起。位置同步输出(PSO)使用创新电路实时将基于编码器的实际位置信息传递给激光器。由于信号通过纳秒延迟传输,因此在正确的位置将激光器关闭/触发,以实现目标基板上的精确焊接,切割或标记。由于位置信息是由专用电路发送的,因此获得了低延迟。因为可以将PSO配置为最多三个运动轴,所以触发输出脉冲可以取决于三维空间中的向量位置,而不是与一个移动轴绑定。此外,触发所在的编码器信号通过在实际系统工作点生成并实时应用的校准表校正。

PSO作为测试和测量解决方案
与传感器数据收集相关的精确和准确的位置信息几乎增强了所有测试和测量例程,并允许后处理功能,例如:必威bet
*追溯到缺陷位置进行维修。
*测量后轮廓或功能映射。
* CMM或扫描表面的建模。
*在PSO射击的瞬间收集I/O状态,系统速度和动态错误信息。

PSO在测试应用程序中最常见的实现是在固定距离上触发输出脉冲。这允许以恒定的预先指定的间隔触发单个脉冲或多个脉冲,并且通常用于踩踏系统的传感器以开始收集数据。

基于数组的触发允许用户指定沿着旅行不均间隔的触发点。这种PSO射击样式可用于在精确位置触发成像传感器,以用于映射或轮廓操作,或者在使用不规则的零件几何形状时。

另一种称为“窗口”的方法允许当轴精确在指定位置窗口内时设置输入。PSO提供多达两个窗口,可用于在一个轴或二维窗口中指定两个不同感兴趣的区域。可以将其与固定距离触发结合起来,以掩盖触发到某些旅行区域的触发,并且在大面积扫描程序中需要方向逆转时很有用。

PSO还可以异步触发,从而使其可以用作函数发生器,以将可编程占空比的任意频率输出到第三方设备。


结论
将PSO添加到自动化控制器中,可以在与外部设备接口并完成难度测量方面的接口方面具有灵活性。高速触发选项提供了传统解决方案无与伦比的精度和速度,而数据捕获/更新功能则提供了快速的数据收集和状态更新。必威bet

参考
1. Cox,B。(2006)。基于轴心位置,设计新闻运动控制和自动化补充的精确触发外部事件,第10期,2006年7月16日。


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