Technische Lösung des schnellen bahnsynchronen Triggersignals

Um die extrem genauen Trigger-Punkte für den bahnsynchronen Druck zu erreichen, musste ein externer Inkremental-Encoder vorgesehen werden, da die Positionsrückmeldung über den CAN-Bus zu langsam wäre. Dieser Encoder wird direkt an ein spezielles autarkes Encoder-Interface an der Xemo-Steuerung angeschlossen.

Über eine Logikschaltung innerhalb des FPGAs werden die Inkremental-Encodersignale gewandelt und in einen Zähler geführt. Auf diesen Zähler kann der µ-Controller über eine Parallelschnittstelle zugreifen. Im Techologiepaket „Geschwindigkeitspropotionale Ausgänge“ können innerhalb der MotionBasic-Kommandos die verschiedenen Auslöse-Punkte gespeichert. Dabei können beliebig viele Punkte für beide Fahrtrichtungen gesetzt werden, die Punkte lassen sich durch Kalibrierung so konvertieren, dass der Wert dem tatsächlichen Wegpunkt auf der Linearachse entspricht.

Nach erfolgter Referenzfahrt wird der Encoder für die Druckauslösung auf die Position gesetzt, die im Lageregler des Servoverstärkers vorliegt. Anschließend wird die Druckauslösung freigeschaltet. In einer hochpriorisierten Interrupt-Routine vergleicht der µ-Controller ständig den nächsten vorgegebenen Triggerpunkt mit dem aus dem FPGA ausgelesenen Zählerstand des Inkremental-Encoders. Bei Gleichstand setzt der µ-Controller dann den entsprechenden Ausgang für eine programmierte Zeit. Auch diese geschieht wieder in dem hochpriorisierten Interrupt, so dass die Performance des µ-Controllers bzw. der Achssteuerung hierdurch nicht beeinträchtigt wird.

Die Genauigkeit der programmierten Auslösepunkte für den Druck ist innerhalb des Techologiepakets „Geschwindigkeitspropotionale Ausgänge“ auf Werte zwischen 100µs und 1 ms einstellbar. Der Jitter beträgt dabei deutlich weniger als 20 µs, so dass für die Kennzeichnung auch bei hohen Verfahrgeschwindigkeiten des Druckkopfes reproduzierbare Druckpositionen gewährleistet sind.

Anlagen können kleiner, Taktzeiten kürzer werden

Ihre wahre Stärke spielt die Systec-Lösung in Systemumgebungen aus, in denen es vergleichsweise eng ist. Herkömmliche Steuerungen benötigen zwingend eine konstante Verfahrgeschwindigkeit zur zuverlässigen Berechnung der Aktionspunkte. Nicht immer ist allerdings genügend Platz vorhanden, um den TCP auf der Linearachse auf die benötigte Geschwindigkeit zu beschleunigen und später wieder abzubremsen. Systecs Xemo-Steuerungen arbeiten dagegen auch während der Beschleunigungs- und Abbremsphase exakt. Die Zeitpunkte, in der die Aktionspunkte gesetzt werden, werden proportional zur gerade aktuellen Verfahrgeschwindigkeit berechnet. Somit ist garantiert, dass alle Buchstaben gleich breit sind und gleich weit auseinander liegen.

Der Vorteil dieser Lösung liegt auf der Hand: Die Linearachsen, auf denen der Druckkopf verfahren wird, können kürzer werden. Hinzu kommt eine Zeitersparnis im gesamten Produktionsprozess. Denn die Beschleunigungs- und Bremszeiten der Kennzeichnungseinheit müssen bei der Taktung der Fertigungsstraße nicht mit eingerechnet werden. Da die einbaufertigen Positioniersysteme DriveSets verwendet werden, ergibt sich für die Anwender außerdem der Vorteil, dass sie ein bereits vielfach auf seine Zuverlässigkeit getestetes Produkt verwenden. Anlaufschwierigkeiten und "Kinderkrankheiten" sind nicht zu erwarten.

Die hier beschriebene Vorgehensweise ist nicht nur auf die Produktkennzeichnung beschränkt. Denkbar wären auch andere Einsatzgebiete. Die bahnsynchrone Steuerung von Ventilen und Aggregaten könnte zukünftig auch automatisierte Klebe- und Beschichtungsprozesse wesentlich vereinfachen.

Im ersten Teil dieses Berichtes erfahren Sie mehr über die Anwendung.