Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Modeling and motion control of a pick and place machine with air bearings
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2012 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
: Modellering och rörelsestyrning av en pick and place maskin med luftlager (Swedish)
Abstract [en]

To minimize friction related heat generation Micronic Mydata is interested in the option

of using air bearings in future surface mounting machines, such as the successors of

today's pick and place machine. The axes of interest is the linear motions in the

horizontal plane whose objective is to place a component in the correct position on a

PCB.

The purpose of this thesis is to investigate the characteristics of air bearings and

evaluate the achievable motion control performance for a new design with such

bearings. For simplicity the smallest axis, the Y-axis which positions the PCB, has been

used for testing. A background study has been done researching possible benefits and

disadvantages of these bearings compared to the linear guide ball bearings used today.

The properties of other parts of the system has also been studied, such as the

permanent magnet linear motor used to actuate the motion, in order to design a good

controller for the system. For the same reason similar motion control applications have

been examined to see what approaches have been used to achieve as good positioning

and trajectory following as possible. The information from the background study was

used to identify system parameters such as friction and motor ripple which were used

when designing a controller. The final version of the controller had a state feedback with

integral action, a dual observer consisting of a state observer combined with a

perturbation observer and feedforward of friction and motor ripple.

The velocity estimation turned out to be problematic and even though it could be proved

that a better velocity estimation would give better tracking performance no sufficient

replacement for the current observer was found. Since the air bearings almost entirely

lack friction disturbances such as erroneous velocity estimates have a larger effect than

on the system with ball bearings which is well damped by friction. It has therefore not

been possible to reach as good tracking performance with the air bearing design but

there is reason to believe that sufficient performance can be achieved with a better

velocity estimate.

Abstract [sv]

För att minimera värmealstring relaterad till friktion är Micronic Mydata intresserade av

att använda luftlager i framtida maskiner, såsom efterföljarna till dagens pick and place

maskin MY100. De axlar som man är intresserad av att byta lager på är de linjära

rörelserna i det horisontella planet som placerar komponenter på förutbestämda platser

på ett kretskort. Syftet med detta arbete är att undersöka egenskaperna hos luftlager

och utvärdera vilken precision som går att uppnå i rörelsestyrningen för en ny design

med sådana lager. För enkelhetens skull har den kortaste axeln använts i

experimenten, Y-axeln, vilken har till uppgift att positionera kretskortet. En

bakgrundsstudie har gjorts i vilken möjliga för- och nackdelar med luftlager har jämförts

med de linjärskenstyrningar som används i maskinen idag. Egenskaperna även hos

andra delar av systemet såsom linjärmotorn som driver rörelsen har också undersökts

för att kunna designa en så bra reglering som möjligt. Av samma anledning har liknande

tillämpningar för rörelsestyrning undersökts för att se vilka metoder som använts för att

uppnå så bra positionering som möjligt. Informationen från bakgrundsstudien användes

för att identifiera systemparametrar som friktion och motorrippel vilka användes för att

designa regleringen. Den slutliga versionen av regulatorn bestod av en

tillståndsåterkoppling med integrerande verkan, en dubbel observatör bestående av en

tillståndsobservatör och en störningsobservatör samt framkoppling av friktion och

motorrippel. Hastighetsuppskattningen visade sig vara den svåraste delen och även om

det kunde bevisas att en bättre uppskattning av hastigheten skulle ge bättre

positionering hittades ingen lämplig ersättare för observatören. Eftersom luftlagren är

nästan helt friktionsfria får störningar såsom felaktig hastighetsmätning en större effekt

än på systemet med kullager som är väl dämpat av friktionen. Det har därför inte varit

möjligt att uppnå lika bra positionering med designen med luftlager men det är troligt att

tillräckligt bra prestanda skulle kunna uppnås om ett bättre sätt att uppskatta

hastigheten kunde hittas.

Place, publisher, year, edition, pages
2012.
Series
MMK 2012:40 MDA 436
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-99287OAI: oai:DiVA.org:kth-99287DiVA: diva2:541784
External cooperation
Micronic Mydata AB,Henrik Linde
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2012-07-23 Created: 2012-07-23 Last updated: 2012-07-24Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Elisabeth Amann(12235 kB)1912 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 12235 kBChecksum SHA-512
cdf5aea3324305086753476e9e67af491e92eef3957060be1491c50546d25832c8992b98395848a3cf8d6f01daf3c14ea6e84ed7d994f2d61146254b32bbf0f4
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 1912 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 399 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf