步科伺服在藥液雜質燈檢機上的應用
一、系統概述
液體雜質燈光檢測機，是利用工業攝像機對已加工好的液體藥品進行雜質檢測與分揀的設備。燈檢機在運行中要求攝像頭與瓶盤同步運行且運行速度平穩，檢測攝像頭必須與檢測瓶在運行過程中相對靜止，以保證獲取的圖像信息清晰與準確。傳統的檢測設備使用凸輪曲線來完成一系列動作，工作效率低、檢測準確率低、攝像機容易損壞。使用步科伺服系統來替代凸輪后，檢測的速度、檢出準確率及設備的性能均提高了一個檔次。
二、工藝介紹
1.系統上電后用于"踢瓶"的伺服電機與檢測雜質伺服電機利用事先編寫在驅動器內的原點定位程序自動執行回原點動作，踢瓶機構定位到踢瓶跟隨點的位置。攝像機與光源定位到原點位置（即檢測開始點的位置）。原點到達后雜質檢測伺服電機發出開機指令給工控機，工控機開始初始化。
2.工控機初始化完成后，按預設的的主機速度開啟主電機，伺服電機速度映射來自于主軸編碼器采集來的速度并進行跟隨。當檢測瓶位置信號為高電平時，伺服電機帶著攝像頭與光源跟蹤檢測瓶做同步跟隨運行,替代原有系統中的凸輪同步。
3.伺服電機跟隨的角度為7度，即在 0.1 秒內完成攝像。必須在 0.4秒內完成加速、勻速攝像、減速與返回原點四步動作。1分鐘完成 150 瓶藥品的檢測任務。速度曲線要求見下圖。
4.拍攝完成后工控機立即對圖片進行分析與處理，并記憶雜質的瓶位信息。當雜質瓶到達踢瓶機構位置時，工控機立即發出踢信號，由踢瓶伺服電機帶著踢瓶機構同步跟蹤雜質瓶并將雜質瓶揀出。
5．在加減速段與返回原點時需盡量減小伺服電機的沖擊，Kinco伺服 PID 不可以調整過硬，以防止伺服電機在快速正/反轉交替時產生的沖擊損壞攝像機與光源。
6. 伺服電機在勻速跟隨段時，必須保證攝像機與瓶子保持相對靜止，不許有超前與滯后的現象，不允許電機有速度擾動現象，以保證拍攝的照片圖像清晰、信息準確。
7. 工控機在下一瓶位信號到達前必須對所檢測瓶子的圖像進行分析與處理，如瓶內有雜質工控機則記憶雜質瓶的瓶位信息。
8. 當雜質瓶到達踢瓶位置時，踢瓶伺服電機將雜質瓶揀出來放到不合格區。
三、步科控制方案
1.因檢測伺服電機的跟隨角度較小（檢測的角度為7度，跟隨時間為0.4 秒），檢測的頻率很高（0.4秒完成跟隨與返回的動作，即每分鐘往返150 次），故伺服電機在運行中必須嚴格按照運動曲線要求的時間運行，否則將會造成拍攝失敗與跟隨錯誤。
2.運動曲線運行時間段劃分：伺服電機加速時間段：0-0.1秒；伺服電機勻速攝像時間段：0.1-0.2秒；伺服電機減速時間段：0.2-0.3秒；伺服電機返回原點時間段：0.3-0.38秒。Kinco 伺服所具備低速時大扭矩的特點從而保證系統要求的加速度。方便的實現 PID 的動態調整。
3.因伺服電機在運行中加、減速度較高；正反轉交替頻率快。所以伺服電機的運行機械特性要軟，否則會損壞安裝在伺服電機上的攝像機和光源。這點可以通過動態修改 Kinco 伺服的 PID 實現，確保不同運動曲線段采用不同的 PID 參數，來保證不同曲線段分別對速度、剛性的要求。由于 Kinco 伺服具備強大通訊功能，可以非常方便的實現 PID 的動態調整。
四、總結
經運行調試，設備最高檢測頻率達600瓶/分鐘，滿足設計要求。在連續運行中伺服電機無累計誤差拍攝的照片圖像清晰；用于檢測雜質瓶的伺服電機與用于揀出雜質瓶的伺服電機動作配合較好；檢瓶與踢瓶的準確率達 99%；檢測雜質瓶的伺服電機在高速運行與快速度正反轉交替時的沖擊符合攝像機和光源的振動頻率。
