جهاز التشفير المغناطيسي هو جهاز استشعار يستخدم التغيرات في المجال المغناطيسي لقياس زاوية الدوران والاتجاه والسرعة. بعبارات بسيطة، يعمل بمثابة 'مستقبل الحس العميق' للروبوت - عندما يصدر 'دماغ' الروبوت أمرًا مثل 'ارفع الذراع اليسرى بمقدار 30 درجة'، يعمل التشفير المغناطيسي مثل 'المنقلة' المتصلة بالمفصل، حيث يقوم بالتغذية في الوقت الفعلي بالزاوية الفعلية التي تم الوصول إليها. بمجرد اكتشاف الانحراف، يقوم النظام بتصحيحه على الفور.
بالمقارنة مع أجهزة التشفير الضوئية التقليدية، تتميز أجهزة التشفير المغناطيسية بقدرة قوية على مقاومة التداخل، وقدرة ممتازة على التكيف البيئي، وبنية مرنة ، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للبيئات الصناعية والمعقدة ذات الغبار والزيت والاهتزاز. في مجال الروبوتات، تتطور أجهزة التشفير المغناطيسي من المكونات الداعمة التقليدية إلى أجهزة استشعار رئيسية ضمن أنظمة التحكم الذكية في الحركة.
ما هي المفاصل التي ينطبق عليها مستشعر التشفير المغناطيسي للروبوت؟
تُستخدم أجهزة التشفير المغناطيسية تقريبًا في جميع المفاصل التي تتطلب ردود فعل حركية في الروبوتات.
فيما يتعلق بأنواع المفاصل، المفاصل الأساسية مثل الركبة والكتف والخصر في الروبوتات البشرية إلى أجهزة تشفير. تحتاج يتطلب الروبوت البشري النموذجي الذي يحتوي على أكثر من 14 مفصلًا ما بين 20 إلى 30 جهاز تشفير. والأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن بيانات الصناعة تظهر أن الروبوت الواحد الذي يشبه الإنسان يتطلب في المتوسط حوالي 71 جهاز تشفير مغناطيسي . عادةً ما يتم نشر أجهزة التشفير هذه في كل من طرف المحرك ونهاية المخفض ، وتعمل معًا لتحسين السرعة ودقة الموضع.
بصرف النظر عن الروبوتات البشرية، تُستخدم أجهزة التشفير المغناطيسي أيضًا على نطاق واسع في الكلاب الآلية والسيناريوهات الأخرى التي تتطلب استجابة سريعة ولها مساحة محدودة. في الروبوت رباعي الأرجل، يتم تجهيز كل ساق عادةً بثلاثة مفاصل دورانية (التحكم في حركة الورك والفخذ والساق)، لذلك يستخدم الروبوت رباعي الأرجل إجمالي 12 جهاز تشفير لضمان التحكم الدقيق في الحركة.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن تركيب أجهزة التشفير المدمجة في المساحات الضيقة مثل معصم الروبوت وأصابعه ورقبته دون المساس بالأداء.
ما مدى فعاليتها؟ ما هو مستوى الدقة الذي يمكنهم تحقيقه؟
يمكن تلخيص أداء أجهزة التشفير المغناطيسية في مفاصل الروبوت في كلمة واحدة: الدقة.
حاليًا، وصلت أجهزة التشفير المغناطيسي السائدة إلى مستويات دقة عالية إلى حد كبير. على سبيل المثال، يمكن لأجهزة التشفير المغناطيسية التي تستخدم تقنية AMR (المقاومة المغناطيسية متباينة الخواص) تحقيق دقة قياس زاوية تصل إلى ±0.07 درجة ؛ تصل بعض المنتجات المتطورة إلى دقة زاوية مطلقة تصل إلى 0.05 درجة . فيما يتعلق بالدقة، يمكن لأجهزة التشفير المغناطيسية المتقدمة أن توفر دقة تصل إلى 18 بت على نطاق 360 درجة، مما يسمح للروبوتات بأداء المهام بمزيد من الاتساق والتكرار.
في التطبيقات العملية، أظهر تقرير اختبار صادر عن إحدى الشركات المصنعة للروبوتات التعاونية أنه بعد اعتماد أجهزة التشفير المغناطيسية عالية الأداء، تحسنت دقة تحديد موضع التكرار المشترك من ±0.1 مم إلى ±0.03 مم . تم تجهيز كل مفصل في روبوت Yaskawa MOTOMAN بأجهزة تشفير مغناطيسية مدمجة عالية الدقة، مما يحقق دقة تحديد موضع متكررة تبلغ ± 0.01 مم.
تدعم أجهزة التشفير المغناطيسية أيضًا تقنية التشفير المطلق متعدد الدورات ، والتي تحتفظ بمعلومات الموقع حتى بعد فقدان الطاقة، مما يلغي الحاجة إلى إعادة التوجيه كما هو مطلوب بواسطة أجهزة التشفير التزايدية.
هل هي مقاومة للاهتزاز؟
مقاومة للاهتزاز للغاية. هذه هي إحدى المزايا الرئيسية لأجهزة التشفير المغناطيسية مقارنة بأجهزة التشفير الضوئية.
نظرًا لأنها تعمل وفقًا لمبدأ قياس عدم الاتصال ، فإن أجهزة التشفير المغناطيسية تتجنب التآكل الميكانيكي ولها عمر خدمة نظري يتجاوز 100000 ساعة . فيما يتعلق بمقاومة الاهتزاز، فإن بيانات الاختبار مقنعة: في ظل الاهتزاز المستمر (5-2000 هرتز) ، يكون تقلب موضع خرج المشفرات المغناطيسية عالية الجودة أقل من 0.1 درجة ، وهو أعلى بكثير من القيم النموذجية 3 درجات -5 درجات للمشفرات التقليدية.
بالإضافة إلى ذلك، توفر أجهزة التشفير المغناطيسية أيضًا تصنيفات حماية IP67 ، مما يضمن التشغيل المستقر في البيئات القاسية مع تلوث الغبار والزيت. أجهزة التشفير المغناطيسية ذات تقنية AMR غير حساسة لتغيرات قوة المجال المغناطيسي في ظل وضع التشغيل المشبع، وتتميز بأداء ممتاز مضاد للاهتزاز ومقاوم للانجراف في درجة الحرارة . تغطي بعض المنتجات نطاق درجة حرارة التشغيل من -40 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية ، مما يلبي متطلبات التطبيقات الصناعية.
باختصار، في ظل الظروف القاسية مثل توقف التشغيل عالي التردد، والدوران الأمامي والخلفي، والاهتزاز المستمر في الروبوتات الصناعية، لا تزال أجهزة التشفير المغناطيسي تقدم إشارات موقع مستقرة ودقيقة.
أجهزة استشعار التشفير المغناطيسي الروبوتية SDM
في سلسلة توريد التشفير المغناطيسي، تحدد جودة المواد المغناطيسية بشكل مباشر الأداء النهائي للمستشعر. SDM مغناطيسات المحدودة هي شركة رائدة في هذا المجال.
تأسست SDM في عام 2009، ويقع مقرها الرئيسي في شياوشان، هانغتشو، ومصنعها في تونغلو، هانغتشو، وهي مؤسسة ذات تقنية عالية على المستوى الوطني متخصصة في المغناطيس الدائم للعناصر الأرضية النادرة وأنظمة المكونات المغناطيسية. لأكثر من عقد من الزمان، كرست الشركة جهودها للبحث والتطوير وإنتاج المواد المغناطيسية، وتوفير حلول شاملة في جميع أنحاء العالم لصناعات مثل السيارات والإلكترونيات الاستهلاكية والأجهزة المنزلية والطاقة الخضراء والطب والاتصالات السلكية واللاسلكية والفضاء.
في مجال أجهزة استشعار التشفير المغناطيسي الروبوتية، تكمن القدرة التنافسية الأساسية لشركة SDM في سلسلة تصنيع دقيقة كاملة :
أولاً، القولبة بالحقن المتكاملة. يتم إنتاج مغناطيس التشفير الخاص بـ SDM باستخدام تقنية الفريت المصبوب بالحقن ، والتي تمزج مسحوق الفريت مع الراتنجات عالية الأداء (مثل النايلون، PP، PPS) وتشكيلها عبر قولبة الحقن. تمنح هذه العملية المغناطيس قابلية معالجة المواد البلاستيكية والخصائص المغناطيسية للفريت. علاوة على ذلك، يمكن تشكيلها بشكل متكامل مع أعمدة معدنية أو أجزاء هيكلية بلاستيكية، مما يعزز بشكل كبير القوة الهيكلية والتكامل. تعتبر المغناطيسات المقولبة بالحقن مناسبة تمامًا للمغنطة متعددة الأقطاب، حيث من الشائع وجود اثني عشر أو عشرين قطبًا، ويمكن مغنطة الإصدارات الأكثر تطورًا بما يصل إلى مائة قطب.
ثانيا، مغنطة نقطة الطباعة المغناطيسية. يكمن مفتاح تشفير المغناطيس في دقة القطب المغناطيسي - حيث تتأثر الدقة بشكل مباشر بميل/عرض القطب. يستخدم SDM عمليات ومعدات مغنطة عالية الدقة تم تطويرها خصيصًا لتحقيق مغنطة ضيقة النطاق وعالية الدقة، مما يضمن جودة إشارة ممتازة. تتحكم تقنية مغنطة النقاط بأسلوب 'الطباعة المغناطيسية' بدقة في موضع وكثافة كل قطب مغناطيسي، مما يضع أساسًا متينًا لدقة الاستشعار اللاحقة. تدعم الشركة أيضًا مغنطة المسارات المتعددة وتخصيص درجات القطب الضيقة المختلفة، مما يلبي المتطلبات المختلفة بدءًا من أجهزة التشفير التزايدية ذات المسار الواحد إلى أجهزة التشفير المطلقة متعددة المسارات.
ثالثًا، فحص كامل بنسبة 100% لأنماط الشكل الموجي للمجال المغناطيسي. بعد المغنطة، يقوم SDM بإجراء فحص كامل صارم لشكل موجة المجال المغناطيسي لكل منتج على حدة. وذلك لأنه حتى لو كانت تصميمات الأبعاد صحيحة، فإن دقة المغنطة غير الكافية قد تؤدي إلى إخراج إشارة غير مستقرة، أو انخفاض الدقة، أو صعوبات في معايرة المستشعر. من خلال الفحص الكامل، يضمن SDM أن الشكل الموجي للمجال المغناطيسي لكل مغناطيس تشفير يلبي معايير التصميم، مما يضمن الاتساق والموثوقية والدقة من المصدر.
بدءًا من القولبة بالحقن المتكامل، إلى مغنطة نقطة الطباعة المغناطيسية، إلى الفحص الكامل لأشكال موجية المجال المغناطيسي - تستفيد SDM من سلسلة التصنيع الدقيقة الكاملة هذه لتوفير مكونات أساسية مغناطيسية عالية الاتساق وعالية الموثوقية لأجهزة استشعار التشفير المغناطيسي الروبوتية، مما يساعد على دفع التحكم في الحركة عالي الدقة في صناعة الروبوتات في الصين.
