一、系统概述

液体杂质灯光检测机，是利用工业摄像机对已加工好的液体药品进行杂质检测与分拣的设备。灯检机在运行中要求摄像头与瓶盘同步运行且运行速度平稳，检测摄像头必须与检测瓶在运行过程中相对静止，以保证获取的图像信息清晰与准确。传统的检测设备使用凸轮曲线来完成一系列动作，工作效率低、检测准确率低、摄像机容易损坏。使用Kinco 伺服系统来替代凸轮后，检测的速度、检出准确率及设备的性能均提高了一个档次。

二、工艺介绍

1.系统上电后用于"踢瓶"的伺服电机与检测杂质伺服电机利用事先编写在驱动器内的原点定位程序自动执行回原点动作，踢瓶机构定位到踢瓶跟随点的位置。摄像机与光源定位到原点位置（即检测开始点的位置）。原点到达后杂质检测伺服电机发出开机指令给工控机，工控机开始初始化。 
2.工控机初始化完成后，按预设的的主机速度开启主电机，伺服电机速度映射来自于主轴编码器采集来的速度并进行跟随。当检测瓶位置信号为高电平时，伺服电机带着摄像头与光源跟踪检测瓶做同步跟随运行,替代原有系统中的凸轮同步。 
3.伺服电机跟随的角度为7度，即在 0.1 秒内完成摄像。必须在 0.4秒内完成加速、匀速摄像、减速与返回原点四步动作。1分钟完成 150 瓶药品的检测任务。速度曲线要求见下图。 
4.拍摄完成后工控机立即对图片进行分析与处理，并记忆杂质的瓶位信息。当杂质瓶到达踢瓶机构位置时，工控机立即发出踢信号，由踢瓶伺服电机带着踢瓶机构同步跟踪杂质瓶并将杂质瓶拣出。
5．在加减速段与返回原点时需尽量减小伺服电机的冲击，Kinco伺服 PID 不可以调整过硬，以防止伺服电机在快速正/反转交替时产生的冲击损坏摄像机与光源。 
6. 伺服电机在匀速跟随段时，必须保证摄像机与瓶子保持相对静止，不许有超前与滞后的现象，不允许电机有速度扰动现象，以保证拍摄的照片图像清晰、信息准确。 
7. 工控机在下一瓶位信号到达前必须对所检测瓶子的图像进行分析与处理，如瓶内有杂质工控机则记忆杂质瓶的瓶位信息。 
8. 当杂质瓶到达踢瓶位置时，踢瓶伺服电机将杂质瓶拣出来放到不合格区。

三、Kinco控制方案

1.因检测伺服电机的跟随角度较小（检测的角度为7度，跟随时间为0.4 秒），检测的频率很高（0.4秒完成跟随与返回的动作，即每分钟往返150 次），故伺服电机在运行中必须严格按照运动曲线要求的时间运行，否则将会造成拍摄失败与跟随错误。 
2.运动曲线运行时间段划分：伺服电机加速时间段：0-0.1秒；伺服电机匀速摄像时间段：0.1-0.2秒；伺服电机减速时间段：0.2-0.3秒；伺服电机返回原点时间段：0.3-0.38秒。Kinco 伺服所具备低速时大扭矩的特点从而保证系统要求的加速度。方便的实现 PID 的动态调整。 
3.因伺服电机在运行中加、减速度较高；正反转交替频率快。所以伺服电机的运行机械特性要软，否则会损坏安装在伺服电机上的摄像机和光源。这点可以通过动态修改 Kinco 伺服的 PID 实现，确保不同运动曲线段采用不同的 PID 参数，来保证不同曲线段分别对速度、刚性的要求。由于 Kinco 伺服具备强大通讯功能，可以非常方便的实现 PID 的动态调整。

四、总结

经运行调试，设备最高检测频率达600瓶/分钟，满足设计要求。在连续运行中伺服电机无累计误差拍摄的照片图像清晰；用于检测杂质瓶的伺服电机与用于拣出杂质瓶的伺服电机动作配合较好；检瓶与踢瓶的准确率达 99%；检测杂质瓶的伺服电机在高速运行与快速度正反转交替时的冲击符合摄像机和光源的振动频率。