系統(tǒng)特點(diǎn)及關(guān)鍵指標(biāo)

本系統(tǒng)方案的主要特點(diǎn)及關(guān)鍵指標(biāo)如下。

l 自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)，整體系統(tǒng)基于可編程操作的基礎(chǔ)構(gòu)架，對(duì)同一規(guī)格產(chǎn)品，完成編程錄入后，用戶只需輸入規(guī)格型號(hào)，即自動(dòng)完成產(chǎn)品檢測(cè)。

l 高精度、高分辨率光學(xué)成像系統(tǒng)，采用線陣掃描、面陣觀察相結(jié)合，線掃描采用TDI相機(jī)分辨率達(dá)到16K，面陣相機(jī)采用5000萬像素彩色相機(jī)，成像分辨率*高可達(dá)1μm；

l 高精度、高平穩(wěn)性運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)平臺(tái)，具備高剛性、高運(yùn)動(dòng)控制精度，在1-2μm光學(xué)分辨率狀態(tài)下可達(dá)到140mm/s的掃描運(yùn)動(dòng)速度；

l 智能檢測(cè)算法，結(jié)合圖像處理及深度學(xué)習(xí)技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品線路缺陷進(jìn)行智能化、高準(zhǔn)確率檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)缺陷檢測(cè)準(zhǔn)確率>99%，并具有缺陷學(xué)習(xí)、分類的功能。

系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)

 龍門式雙驅(qū)直線平臺(tái)

為實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)與產(chǎn)品之間的高精度掃描運(yùn)動(dòng)，采用龍門式雙驅(qū)直線電機(jī)平臺(tái)，產(chǎn)品靜止不動(dòng)，由檢測(cè)系統(tǒng)相對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)圖像掃描、成像觀測(cè)。主要特點(diǎn)：1）采用花崗石作為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的底座及骨架，保障系統(tǒng)的剛性、隔振及穩(wěn)定性；2）Y方向采用水平安裝的直線電機(jī)，X1、X2為兩套平行安裝的直線電機(jī)直線模組，兩組模組同步驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)高精度的直線位移；3）X、Y方向各安裝一套光柵尺系統(tǒng)，用于產(chǎn)品圖像采集的同步、實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的讀取；4）Z方向采用“絲桿+導(dǎo)軌+伺服電機(jī)+光柵尺"的結(jié)構(gòu)，與激光測(cè)距傳感器一起形成閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)基于Hiwin直線電機(jī)、導(dǎo)軌系統(tǒng)進(jìn)行定制設(shè)計(jì)。圖3為敝司之前檢測(cè)設(shè)備項(xiàng)目所用龍門式雙驅(qū)直線電機(jī)平臺(tái)，達(dá)到了300mm/s運(yùn)動(dòng)速度、2μm重復(fù)定位精度。

控制平臺(tái)

采用以色列ACS獨(dú)立式控制器，如圖4。由EtherCAT主站MPU(運(yùn)動(dòng)處理器）和在每個(gè)EtherCAT從站上的伺服處理器（SPil)構(gòu)成。MPU可以管理至多達(dá)64個(gè)同步軸的系統(tǒng)，執(zhí)行高水平任務(wù)，比如通訊ACSPL+和PLC編程，診斷I/O控制和軌跡的規(guī)劃。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的SPii浮點(diǎn)處理器執(zhí)行時(shí)控制算法*多到4個(gè)軸，每個(gè)軸的采樣和刷新率都是20KHZ。開放式的EtherCAT風(fēng)格，能支持第三方的驅(qū)動(dòng)和IO，提供全面的軟件工具以便分析、整定和診斷，*的ACSPL+多線程運(yùn)動(dòng)語(yǔ)言，EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的掃描周期為2KHZ（或者5KHZ），其中所有ACS驅(qū)動(dòng)器的伺服周期為20KHZ。

圖4  ACS運(yùn)動(dòng)控制器

ACS 運(yùn)動(dòng)控制器的特性：

1） 模塊化，通過EtherCAT通訊可擴(kuò)展的解決方案；

2） 多軸同步*多64軸；

3） 驅(qū)動(dòng)器電壓12V到560V；

4） 電流從1.25 /2.5 到45/90A；

5） 應(yīng)用NanoPWM驅(qū)動(dòng)器；

6） 20kHZ伺服周期對(duì)應(yīng)位置，速度和電流環(huán)；

7） *大5kHZ的軌跡；

8） 軸數(shù)量不影響控制伺服周期。

ACS 運(yùn)動(dòng)控制器的性能指標(biāo)：

1) 多軸點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，jog跟隨運(yùn)動(dòng)和連續(xù)點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)；

2) 以圓弧和直線轉(zhuǎn)角處理的帶速度前瞻的多軸路徑規(guī)劃用于*佳的精度和產(chǎn)量；

3) PVT三次樣條插補(bǔ)的任意軌跡；

4) 三階運(yùn)動(dòng)規(guī)劃(S型曲線)；

5) 飛行運(yùn)動(dòng)中改變目標(biāo)位置和運(yùn)動(dòng)參數(shù)；

6) 正逆解運(yùn)動(dòng)解耦和坐標(biāo)變換；

7) 位置和速度鎖定的主從運(yùn)動(dòng)；

8) (電子齒輪/CAM)和虛擬主軸；

9）用戶界定單位值；

10）64位浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算；

11）動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償(2D&3D)；

12）復(fù)雜的數(shù)學(xué)表達(dá)式和豐富的邏輯，統(tǒng)計(jì)，計(jì)算，三角函數(shù)和信號(hào)處理函數(shù)；

13）用戶定義自動(dòng)執(zhí)行程序（軟件編程中斷），邏輯條件滿足時(shí)即刻觸發(fā)；

14）自定義各種安全相關(guān)或者系統(tǒng)錯(cuò)誤的響應(yīng)；

15）采集速率達(dá)到20kHz的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。