表面缺陷檢測機器1037602選SICK編碼器

表面缺陷檢測機器1037602選SICK編碼器DFS60A-S4CM16384戶需求設計了系統(tǒng)的功能及性能指標,設計系統(tǒng)總體結構框圖,對系統(tǒng)的主要單元進行了對比分析,提出了本文的設計思路。接著,設計了線纜表面圖像采集單元。采用了三相機360°環(huán)繞線纜圓柱曲面的設計結構,實現(xiàn)線纜表面全景圖像的采集,同時,對本系統(tǒng)的相機、光源、計數(shù)和同步模塊及其連接方案進行了設計。實驗結果表明,該圖像采集單元能夠采集到清晰的線纜表面圖,通過針對圖像背景的改進方案,使得圖像背景干擾小,降低了缺陷檢測算法的設計難度。然后,研究并實現(xiàn)了線纜表面缺陷檢測算法。在對比了不同的設計方案后,針對本文的實際需求,設計了適用于本系統(tǒng)的檢測流程,主要步驟分為線纜表面圖像預處理、線纜區(qū)域提取、線纜表面缺陷標記、線纜表面缺陷特征提取與識別。對三張線纜圖的拼接、缺陷連通域標記方法做了對比分析,采用訓練支持向量機識別線纜表面針眼與灰塵。后,對系統(tǒng)進行測試。在完成了圖像采集單元功能、算法代碼的實現(xiàn)和界面的設計后,分別對系統(tǒng)功能及性能指標、大采集速度、小檢測缺陷尺寸和檢測直徑精度及范圍進行測試,得出本系統(tǒng)的功能及性能指標。經(jīng)測試,系統(tǒng)大檢測速度達到了124.8米/分,小檢測缺陷面積為0.1mm2,檢測直徑范圍在1mm-33.3mm之間,系統(tǒng)對線纜表面缺陷大類的檢測率達到了100%,對表面針眼的識別率達到了70%,總體性能接近Taymer SI3100,滿足工業(yè)生產(chǎn)的實際需求。 構和數(shù)學模型出發(fā)、同時闡述施耐德變頻器控制永磁同步電機的模型和控制機理,并就施耐德新一代重磅推出的御卓系列ATV340變頻器為實例,以此來論述變頻器分別以開環(huán)和閉環(huán)電機控制方式來驅(qū)動永磁同步電機的原理和實踐調(diào)試方法。并對施耐德變頻器控制同步電機的實際效果進行客觀評估,實踐調(diào)試方法注意事項的分享以及新老產(chǎn)品的性能比較。 撞產(chǎn)生的高能粒子的能量。ATLAS合作組計劃利用2018年LHC二期長停機期間對液氬量能器進行Phase-Ⅰ升級。為了能讓ATLAS液氬量能器工作在LHC Run-3 （2018-2019年）期間3倍于當前亮度的環(huán)境下,液氬量能器Phase-Ⅰ升級的重點就是研發(fā)數(shù)字化觸發(fā)系統(tǒng),借此抑制背景噪聲,以高效的從背景中篩選出有效事件。更高的探測能量、亮度和讀出電子學更高的粒度都引起了數(shù)據(jù)傳輸量的顯著擴增,因此光纖鏈路在ATLAS液氬量能器觸發(fā)讀出系統(tǒng)高速、海量數(shù)據(jù)的傳輸中起到了至關重要的作用。本文的主要研究工作是提出了光纖數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送器芯片LOCx2中關鍵的編碼方案,并在SoS 0.25μm CMOS工藝下實現(xiàn)了核心模塊編碼器,設計了低延時的鏈路后端數(shù)據(jù)接收器FPGA固件,且利用GBT-Link實現(xiàn)了對整個鏈路系統(tǒng)的有效監(jiān)控。本文的具體研究內(nèi)容和創(chuàng)新點主要表現(xiàn)在如下幾個方面：1. ATLAS液氬量能器要求光纖數(shù)據(jù)鏈路的前端具備耐輻照能力、功耗≤100mW/Gbps、延遲≤75ns,整個數(shù)據(jù)鏈路的延遲≤150ns。目前業(yè)界僅有CERN開發(fā)的GBT-Link可工作于輻照環(huán)境,但其它指標均不滿足要求。因此,SMU光電實驗室為ATLAS合作組開發(fā)了一款符合要求的數(shù)據(jù)鏈路。該鏈路的前端包括數(shù)據(jù)發(fā)送器芯片LOCx2和激光驅(qū)動芯片LOCld2。它們都采用SoS 0.2μm CMOS工藝設計而成,該工藝使用藍寶石作為絕緣襯底,對單事件閉鎖免疫,具有天然的抗輻照特性。LOCx2中的編碼器模塊是數(shù)據(jù)鏈路前端低延遲、低編碼開銷、低功耗的關鍵模塊。主要研究工作體現(xiàn)在以下三點：①提出了全新的"LOCic編碼”,創(chuàng)造性的將12位的BCID （Bunch Cross Identification）信息編碼到了4位字段之中,傳輸每幀112位的載荷數(shù)據(jù)相比于8B10B編碼來說編碼開銷從33.9%降至了14.3%,大大降低了鏈路的功耗。該編碼簡潔的編碼過程也易于實現(xiàn)低延遲的編碼器。②編碼器版圖采用人工計,且通過優(yōu)化數(shù)字器件閾值電壓和時鐘樹、使用流水線技術等方法將編碼器的工作頻率從該工藝庫的極限100MHz提升至320MHz,進一步降低了延遲。③設計三時鐘FIFO用以連接編碼器與前端兩ADC芯片,且使其容忍兩個ADC芯片輸出信號之間3.125ns的相位不定性。IOCx2芯片有兩個數(shù)據(jù)發(fā)送通道,每個通道的輸出速率為5.12Gbps,測試表明LOCx2的功耗僅為843mW,整個芯片的延遲≤27.2ns,其中IOCic編碼器帶來的延遲≤21ns,各指標達到ATLAS液氬量能器的需求。2.除了低延遲的編碼器之外,為了降低整個數(shù)據(jù)鏈路的低延遲還需要設計低延遲的數(shù)據(jù)接收器。數(shù)據(jù)接收器由串并轉(zhuǎn)換器和構成,采用商用FPGA實現(xiàn)：①通過優(yōu)化串行收發(fā)器IP核,使其能夠接收5.12Gbps的高速串行數(shù)據(jù),恢復出高速時鐘,對數(shù)據(jù)進行采樣并終完成串并轉(zhuǎn)換。②采用簡潔的解碼過程并且讓運行在盡量高的頻率320MHz下,使延遲降到了③根據(jù)單粒子翻轉(zhuǎn)導致鏈路同步丟失時數(shù)據(jù)的特點,實現(xiàn)了鏈路的快速再同步功能。光纖數(shù)據(jù)鏈路的測試表明,數(shù)據(jù)接收器可以成功實現(xiàn)鏈路的同步,恢復出原始數(shù)據(jù)和BCID信息,并通過CRC校驗。鏈路的位差錯率<10-12,延遲≤74.25ns,遠低于150ns。3.為了保證基于LOCx2芯片的光纖數(shù)據(jù)鏈路能夠正常工作,本文采用GBT-Link實現(xiàn)了對應的控制系統(tǒng),給光纖數(shù)據(jù)鏈路提供時鐘、控制信號并監(jiān)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)。控制鏈路在后端的FPGA上實現(xiàn)了GBT-Link協(xié)議、HDLC協(xié)議和通道命令協(xié)議收發(fā)器,以此完成與前端GBTx和GBT-SCA芯片的雙向通訊,并終利用GBTx和GBT-SCA芯片實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。測試表明在該控制鏈路的控制下,光纖數(shù)據(jù)鏈路能夠穩(wěn)定可靠的傳輸數(shù)據(jù).

表面缺陷檢測機器1037602選SICK編碼器DFS60A-S4CM16384步電機控制系統(tǒng)中,采用的低線數(shù)光電編碼器不但影響速度和位置的檢測精度,而且影響電機解耦算法的準確實現(xiàn)。課題組根據(jù)間接轉(zhuǎn)子磁場定向控制算法,設計了基于位置而非速度的轉(zhuǎn)子磁鏈角觀測模塊,規(guī)避了速度計算誤差的干擾;提出了一種基于加速度在線辨識的轉(zhuǎn)子位置角預測算法。該方案通過前一時刻的轉(zhuǎn)子位置,結合轉(zhuǎn)動慣量辨識和負載觀測器計算得出加速度,從而對轉(zhuǎn)子當前位置進行估算,并在光電編碼器的位置更新點進行修正,提高了位置精度。仿真和實驗結果表明:在車用異步電機矢量控制系統(tǒng)中,該方案能夠有效提高低線數(shù)光電編碼器電機控制系統(tǒng)的解耦精度,改善加速性能。 構簡單、重復精度高、動態(tài)響應快等優(yōu)點而在機械加工、物品搬運、PCB焊接等領域得到了廣泛的應用。但因機械臂工況的特殊性,機械臂對其關節(jié)永磁交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)提出了更高精度、更快響應速度等能指標要求,這是目前國內(nèi)現(xiàn)有通用永磁交流伺服系統(tǒng)及技術所不能滿足的,這成為了國內(nèi)機械臂研發(fā)的瓶頸問題之一。對此,為了滿足機械臂的高速高精度驅(qū)動,本文從如何提高伺服系統(tǒng)的定位精度和響應速度兩個關鍵技術展開研究。首先,從SCARA機械臂整體設計出發(fā),在調(diào)研和分析了國內(nèi)外諸多廠家設計方案的基礎上,結合應用場合提出了一種電機、驅(qū)動器、光電編碼器和機械臂本體一體化高度集成的SCARA機械臂設計方案。該方案具有光機電集成度高、成本低、體積較小等優(yōu)點。其次,針對SCARA機械臂的應用工況,在傳統(tǒng)的基于空間矢量調(diào)制算法的三閉環(huán)控制策略的基礎上提出了一種適合SCARA機械臂的高速高精度驅(qū)動定位控制策略:,為了獲得較大的啟動力矩來實現(xiàn)高響應啟動,將高頻注入法引入到電機的初始位置檢測中,采用外差法提取轉(zhuǎn)子的位置信息,并設計了一個零滯后且零穩(wěn)態(tài)誤差的位置跟蹤器。第二,為了獲得機械臂關節(jié)的初始位置并提高位置定位控制的精度,提出了一種新的特殊規(guī)律的混合式編碼器設計方法,并基于此提出了一種基于混合式雙編碼器集成的SCARA機械臂關節(jié)實時位置檢查方法。第三,為了減小擾動對伺服驅(qū)動系統(tǒng)定位性能造成的影響,采用自抗擾思想設計了位置速度一體控制的二階自抗擾控制器取代傳統(tǒng)的PI控制。后,集成這三種控制算法的優(yōu)勢,設計了具備高響應高精度驅(qū)動特點的機械臂關節(jié)位置伺服驅(qū)動系統(tǒng)。然后,為了驗證方案的可行性,基于Matlab/Simulik搭建了內(nèi)埋式永磁同步電機、基于高頻注入法的位置觀測器等仿真模型,并進行了仿真分析。由仿真結果知,在零速情況下轉(zhuǎn)子位置估算誤差在1.8度（電角度）以內(nèi);在低速情況下轉(zhuǎn)子位置估算誤差在10度（電角度）以內(nèi)。因此,采用高頻信號注入法,能夠有效實現(xiàn)電機在零速和低速情況下轉(zhuǎn)子位置的自檢測。后,本文結合控制算法設計了驅(qū)動器樣機,它由控制核心及其外圍電路、PWM隔離驅(qū)動電路、電流采樣電路、位置檢測電路和通信電路等電路組成?；诖?以SCARA機械臂的X軸關節(jié)為實驗對象,分別進行了電機轉(zhuǎn)子初始位置檢測、機械臂關節(jié)初始位置檢測、機械臂關節(jié)定位控制和機械臂關節(jié)抗擾動實驗。由實驗結果可知,電機轉(zhuǎn)子初始位置估算誤差在8度（電角度）以內(nèi);機械臂關節(jié)初始位置檢測結果與人為給定的初始位置一致;基于混合式雙編碼器集成的機械臂關節(jié)實時位置檢測精度比單編碼器檢測方法提高95%以上.