Positionssynchronisierte Ausgabe (Position Synchronized Output, PSO) – Teileposition mit Prozesssteuerung koordinieren

Produktbeschreibung

Design Features

  • Lösen Sie Ihr Prozesswerkzeug auf der Basis der zurückgelegten Entfernung aus und vermeiden Sie Triggerfehler durch Beschleunigung, Verzögerung oder anderen Geschwindigkeitsinstabilitäten
  • Lässt sich gut mit Lasern mit hoher Impulsfrequenz integrieren und ermöglicht die Herstellung der nächsten Generation von Display- und Medizinprodukten
  • Enthält vielseitige, prozessverbessernde Funktionen

Die positionssynchronisierte Ausgabe oder Position Synchronized Output (PSO) von Aerotech koordiniert Ihre Bewegungen mit einem Ausgang, der Laser oder Datenerfassungsgeräte für eine beispiellose Prozesssteuerung bei hoher Geschwindigkeit und Qualität auslöst.

Neues Feature: Part-Speed PSO

Verwenden Sie nun auch die kommandobasierte (Vektor-)Geschwindigkeit als Tracking-Eingang zum Auslösen der PSO-Ausgabe. Mit dem neuen Part-Speed PSO Befehl wird die Möglichkeit gegenüber der bekannten PSO-Ausgabe auf Basis der tatsächlichen Encoder-Rückmeldung um das Tracking von Vektorgeschwindigkeiten im Werkstück-Raum erweitert.

Part-Speed PSO ermöglicht: 

  • Steuerung des PSO-Ausganges basierend auf der Bearbeitungsgeschwindigkeit Ihres Prozesswerkzeugs auf dem Werkstück, auch wenn räumlich komplexe Bewegungsanordnungen verwendet werden
  • Steuerung des PSO-Ausgangs bei Verwendung nichtlinearer opto-mechanischer Achsen wie z.B. 3D-Galvo-Scanner
  • PSO-Steuerung mit geringerem Verdrahtungsaufwand

Sie müssen die Qualität Ihrer Teile nicht ableiten – Sie haben die völlige Kontrolle

Warum sollten Sie Ihren Prozess auf der Basis der Geschwindigkeit steuern, wenn es Ihnen vor allem auf die Position ankommt? Die Steuerungslösungen von Aerotech können positionsberechnete PSO-Impulse mit bis zu 12,5 MHz und mit Latenzen von nur 80 Nanosekunden auslösen. Sie können diese Impulse verwenden, um einen Laser, einen Sensor, eine Kamera oder andere Geräte auszulösen, die IO akzeptieren. Da Prozesse immer mehr von der Genauigkeit und vom Durchsatz abhängen, wird ihr Aktivieren auf der Basis der tatsächlichen Position des Teils immer wichtiger. PSO-Impulse können auf bis zu drei Vektorbewegungsachsen gesteuert werden, während das kalibrierte Feedback bei hohen Geschwindigkeiten und niedrigen Latenzen verfolgt wird.

PSO und Laserbearbeitung

Die Lasertechnologie entwickelt sich ständig weiter und Laser mit hohen Impulsfrequenzen ermöglichen neue Materialverarbeitungsfähigkeiten. Diese Prozesse umfassen häufig die Verwendung von Lasern mit besonders hohen oder kurzen Impulsfrequenzen. PSO ist eine differenzierende Steuerungsfunktion für diese Prozesse, da keine andere Steuerungstechnologie die Submikrometer-Genauigkeit der Laserpunkt-Positionierung ermöglicht, ohne dass beim Durchsatz Abstriche gemacht werden müssen. Auch bei starken Beschleunigungen ist ein Temperaturmanagement möglich. Darüber hinaus ist die PSO insbesondere bei Laserschneid- und Laserschweißanwendungen schon lange beliebt. Diese Anwendungen umfassen die Verwendung von CO2-, YAG- und Excimer-Faserlasern.

PSO ist vielseitig

Die Vielseitigkeit der PSO wird nicht nur durch die geringe Latenz und hohe Frequenz definiert, sondern auch durch die verschiedenen Betriebsmodi, die eine präzise Integration in viele Prozesse ermöglichen. Lesen Sie weiter, um mehr darüber zu erfahren, wie die PSO funktioniert.

PSO-Einrichtung

Die PSO-Einrichtung ist ganz einfach. Ein vierstufiger Prozess wird in der unkomplizierten Programmiersprache AeroBasic von Aerotech implementiert.

  1. Geben Sie an, welche Achsen an Ihrer vektorbasierten Distanzberechnung beteiligt sind
  2. Geben Sie den Abstand des PSO-Aktivierungsereignisses an
    1. Dies kann wie folgt festgelegt werden: feste Distanzen über Ihr gesamtes Teil hinweg
    2. Benutzerdefinierte Fire-to-Fire-Ereignisdistanzen, die in ein Daten-Array geladen werden
  3. Entwerfen Sie die PSO-Ausgabeimpulskette, die bei jedem Aktivierungsereignis benötigt wird
  4. Geben Sie an, welche PSO-Aktivierungsereignisse PSO-Ausgaben von der Antriebshardware erzeugen; PSO-Ausgaben können wie folgt angegeben werden:
    1. Sie treten bei allen PSO-Aktivierungsereignissen auf
    2. PSO-Aktivierungsereignisse werden basierend auf binären Daten-Array-Werten zu PSO-Ausgaben
    3. Nur wenn sich die angegebenen Achsen in einem bestimmten positionsbasierten Fenster befinden
    4. Der Schaltzyklus der PSO-Ausgabeimpulskette wird basierend auf einem Graustufen-Array-Wert modifiziert

Die meisten Methoden zur Angabe von PSO-Aktivierungsereignissen und PSO-Ausgaben können gemischt und angepasst werden, um die Anforderungen Ihrer Anwendung zu optimieren.

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Abbildung 1. Position Synchronized Output von Aerotech kann in vier einfachen Schritten implementiert werden.

Benutzerdefinierte PSO-Ausgangsimpulsketten

Bei jedem PSO-Aktivierungsereignis (in jedem Bild durch den roten Punkt dargestellt) wird eine PSO-Ausgabeimpulskette erzeugt, aber nicht notwendigerweise von der Antriebshardware ausgegeben. Wenn ein PSO-Ausgangsimpuls aufgerufen wird, gibt der Antrieb die PSO-Ausgangsimpulskette wie spezifiziert aus. Je nach den Anforderungen Ihrer Anwendung können mehrere Zyklen an einer Impulskette beteiligt sein. Die Amplitude des PSO-Ausgangs hängt von dem Spannungspegel ab, der an die PSO-Schaltung angeschlossen ist. Die Fähigkeit, das Ein/Aus-Verhalten und die Impulsamplitude zu modifizieren, macht die PSO zum flexibelsten positionsbasierten Werkzeugbefehl, der für High-End-Präzisionsprozesse verfügbar ist.

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Abbildung 2. Eine PSO-Impulskette gibt das Ein/Aus-Verhalten der PSO-Ausgabe vor. Eine PSO-Impulskette tritt jedes Mal auf, wenn die Steuerung ein PSO-Aktivierungsereignis erzeugt, und wird durch eine Gesamtzeit, eine „Ein“-Zeit, eine Anzahl von Zyklen und eine Verzögerungszeit (ab dem PSO-Aktivierungsereignis) spezifiziert. Das Verhalten dieser PSO-Ausgabeimpulskette kann als ein einzelnes „Ereignis“ betrachtet werden, das durch den dunkleren blauen Balken auf der rechten Seite des Bildes dargestellt wird.

Aktivierung bei fester Distanz

PSO-Aktivierung bei fester Distanz ist der häufigste Anwendungsfall für die PSO. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Aktivieren auf der Grundlage der Positionsrückmeldung die genaueste Möglichkeit darstellt, um sicherzustellen, dass eine kritische Prozesssteuerung, z. B. Laseraktivierung oder Datenerfassung, dort stattfindet, wo Sie dies beabsichtigen. In diesem Modus gilt Folgendes:

  1. Der feste Abstand der Aktivierungsereignisse wird vom Benutzer festgelegt.
  2. Bis zu drei Achsen des Encoder-Feedbacks können zur Berechnung der tatsächlich zurückgelegten Distanz verwendet werden.
  3. Bei jedem PSO-Aktivierungsereignis wird die benutzerdefinierte PSO-Ausgabeimpulskette erzeugt.
  4. Die PSO-Ausgabeimpulskette wird bei jedem PSO-Aktivierungsereignis zur PSO-Ausgabe.
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Abbildung 3. Die roten Punkte stellen PSO-Aktivierungsereignisse dar, die vom PSO-Abstandszähler in einer festen Distanz erzeugt werden. Die blauen Balken repräsentieren eine PSO-Ausgabeimpulskette, die vom Impulsgenerator erzeugt wird. In diesem Beispiel generiert der Benutzer bei jedem PSO-Aktivierungsereignis eine PSO-Ausgabe. Daher wird die spezifizierte PSO-Ausgabeimpulskette jedes Mal an der Antriebshardware ausgegeben, wenn der Abstandszähler ein PSO-Aktivierungsereignis erzeugt.

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Abbildung 4. Ein Highlight der Aktivierung bei fester Distanz besteht darin, dass Änderungen der Geschwindigkeit (Beschleunigung) keinen Einfluss auf den Impuls-zu-Impuls-Laserabstand haben. Diese Art der Steuerung erhöht die Teilequalität und den Durchsatz in hochdynamischen Präzisionsprozessen.

Array-basierte Ein/Aus-PSO-Ausgabesteuerung

Ein weiterer allgemeiner Modus für die PSO besteht in der Angabe, welche PSO-Aktivierungsereignisse mit fester Distanz eine tatsächliche PSO-Ausgabe unter Verwendung von Daten-Array-Werten erzeugen. In diesem Modus gilt Folgendes:

  1. Der feste Abstand der Aktivierungsereignisse wird vom Benutzer festgelegt.
  2. Eine Ein/Aus-Sequenz von erwünschten PSO-Ausgaben wird erstellt und auf die Antriebshardware heruntergeladen.
  3. Bis zu drei Achsen des Encoder-Feedbacks können zur Berechnung der tatsächlich zurückgelegten Distanz verwendet werden.
  4. Bei jedem PSO-Aktivierungsereignis wird die vom Benutzer spezifizierte PSO-Ausgabeimpulskette erzeugt.
  5. Die PSO-Ausgabeimpulskette wird basierend auf der Ein/Aus-Sequenz auf der Antriebshardware zur PSO-Ausgabe.

PSO-Abbildung 2

Abbildung 5. In diesem Bild wird die Bitmap-Aktivierung dargestellt. In diesem PSO-Ausgabemodus werden Array-Werte indiziert, wenn PSO-Aktivierungsereignisse auftreten. Die Array-Werte werden verwendet, um anzugeben, welche PSO-Aktivierungsereignisse zu einer PSO-Ausgabe am Antrieb führen. In dieser Implementierung verfolgt der Abstandszähler immer noch den gleichen Abstand zwischen Ereignissen, gibt aber an den festgelegten Punkten Befehle an Ihr Prozesswerkzeug aus.

Array-basierte Graustufen-PSO-Ausgabesteuerung

Dieser PSO-Modus, der für Anwendungen wie die Graustufen-Lasermarkierung verwendet wird, kombiniert die oben beschriebene Array-basierte Methode mit der Steuerung des Arbeitszyklus der PSO-Ausgabeimpulskette. In diesem Modus gilt Folgendes:

  1. Der feste Abstand der Aktivierungsereignisse wird vom Benutzer festgelegt.
  2. Eine Ein/Aus-Sequenz von erwünschten PSO-Ausgaben wird erstellt und auf die Antriebshardware heruntergeladen. Zusätzlich ist jedem Ein/Aus-Wert ein Arbeitszykluswert zugeordnet, der ebenfalls auf die Hardware heruntergeladen wird.
  3. Bis zu drei Achsen des Encoder-Feedbacks können zur Berechnung der tatsächlich zurückgelegten Distanz verwendet werden.
  4. Bei jedem PSO-Aktivierungsereignis wird die vom Benutzer spezifizierte PSO-Ausgabeimpulskette erzeugt. Die PSO-Ausgabeimpulskette wird basierend auf der Ein/Aus-Sequenz auf der Antriebshardware zur PSO-Ausgabe.
  5. Die PSO-Ausgabeimpulskette wird basierend auf dem zugeordneten Arbeitszykluswert modifiziert.

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Abbildung 6. In dieser Abbildung wird die Graustufen- oder „Bitmask“-Aktivierung dargestellt. In diesem PSO-Ausgabemodus werden Array-Werte indiziert, wenn PSO-Aktivierungsereignisse auftreten. Die Array-Werte werden verwendet, um anzugeben, welche PSO-Aktivierungsereignisse zu einer PSO-Ausgabe am Antrieb führen. Zusätzlich werden analoge oder „Graustufen“-Werte verwendet, um den Arbeitszyklus der spezifizierten PSO-Ausgabeimpulskette zu steuern. In dieser Implementierung verfolgt der Abstandszähler immer noch den gleichen Abstand zwischen Ereignissen, gibt aber an den festgelegten Punkten Befehle an Ihr Prozesswerkzeug aus.

Fensterbasierte PSO-Ausgabesteuerung

Neben der Ein-/Aus- und Graustufen-Ausgabesteuerung können Sie positionsbasierte Fenster festlegen. Verwenden Sie diese Fenster in Anwendungen, die Impulse erfordern, die nur in bestimmten festgelegten Positionsbereichen stattfinden. Die Steuerung mit fester Distanz, die Array-basierte Ein/Aus- und die Array-basierte Graustufen-Steuerung stehen alle in Kombination mit der Fenstersteuerung zur Verfügung. So verwenden Sie die Fenstersteuerung:

  1. Der Benutzer gibt den Fensterbereich an und aktiviert den Fensterbetrieb.
  2. Die PSO wird gemäß den obigen Modi verwendet.
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Abbildung 7. In diesem Beispiel werden Fenster eingerichtet, die die PSO-Ausgabe maskieren, sofern sich das Werkzeug nicht in den angegebenen Fensterbereichen befindet. PSO-Aktivierungsereignisse (dargestellt durch die roten Punkte im unteren Diagramm) treten außerhalb der Fensterbereiche auf. PSO-Ausgaben (dargestellt durch die blauen Balken) treten jedoch nicht auf, es sei denn, sie befinden sich in den angegebenen positionsbasierten Fenstern.

Benutzerdefinierter PSO-Impulsabstand

Wenn Sie einen der oben genannten Modi implementieren, können Sie benutzerdefinierte PSO-Ereignis-zu-Ereignis-Abstände verwenden. Sie können benutzerdefinierte Abstandswerte für Anwendungen angeben, für die kein konstanter Abstand erforderlich ist.

Steuern Sie jedes Werkzeug und verbessern Sie Ihren Prozess

Aerotech-Kunden nutzen die PSO, um Prozesse auszulösen, die Folgendes umfassen:

  • Laserstrahl
  • Kamerabild
  • Datenerfassung
  • Zerstörungsfreie Prüfsensoren

Anwendungsbereiche

Die Vielseitigkeit der PSO ist für viele wichtige Präzisionsfertigungsprozesse nützlich, darunter:

Technische Anleitungen und Whitepapers


Synchronisierung der positionssynchronisierten Ausgabe (Position Synchronized Output, PSO) mit modusgesperrten Lasern

A3200 Produktfunktions-Highlight: Positionssynchronisierte Ausgabe (Position Synchronized Output, PSO)

Laser Raster-Scan-Muster auf zylindrischen Werkstücken mit CADFusion und PSO Bitmap-Tools