Magnetický kodér je snímač, který využívá změny magnetického pole k měření úhlu otáčení, směru a rychlosti. Jednoduše řečeno, funguje jako 'proprioreceptor' robota — když 'mozek' robota vydá příkaz jako 'zvedněte levou paži o 30 stupňů' magnetický kodér funguje jako 'úhloměr' připojený ke kloubu, který v reálném čase vrací skutečný dosažený úhel. Jakmile je zjištěna odchylka, systém ji okamžitě opraví.
Ve srovnání s tradičními optickými kodéry se magnetické kodéry vyznačují silnou schopností proti rušení, vynikající přizpůsobivostí prostředí a flexibilní strukturou , díky čemuž jsou zvláště vhodné pro průmyslová a složitá prostředí s prachem, olejem a vibracemi. V oblasti robotiky se magnetické kodéry vyvíjejí z konvenčních podpůrných komponent na klíčová snímací zařízení v rámci inteligentních systémů řízení pohybu.
Na které klouby se vztahuje senzor magnetického kodéru robota?
Magnetické kodéry se používají téměř ve všech kloubech, které vyžadují pohybovou zpětnou vazbu . u robotů
Pokud jde o typy kloubů, všechny základní klouby, jako je koleno, rameno a pas humanoidních robotů, potřebují kodéry. Typický humanoidní robot s více než 14 klouby vyžaduje 20–30 kodérů. Ještě pozoruhodnější je, že průmyslová data ukazují, že jeden humanoidní robot potřebuje v průměru asi 71 magnetických kodérů . Tyto kodéry jsou obvykle umístěny jak na konci motoru, tak na konci reduktoru , přičemž spolupracují na zlepšení rychlosti a přesnosti polohy.
Kromě humanoidních robotů jsou magnetické kodéry také široce používány u robotických psů a dalších scénářů, které vyžadují rychlou odezvu a mají omezený prostor. U čtyřnohého robota je každá noha obvykle vybavena 3 rotačními klouby (ovládajícími pohyb kyčle, stehna a lýtka), takže jeden čtyřnožný robot používá celkem 12 kodérů k zajištění přesné kontroly pohybu.
Kromě toho lze kompaktní kodéry instalovat do úzkých prostor, jako je robota, zápěstí, prsty a krk aniž by došlo ke snížení výkonu.
Jak efektivní jsou? Jaké úrovně přesnosti mohou dosáhnout?
Výkon magnetických kodérů v kloubech robotů lze shrnout jedním slovem: přesný.
V současné době dosáhly běžné magnetické kodéry značně vysoké úrovně přesnosti. Například magnetické enkodéry využívající technologii AMR (anizotropní magnetorezistence) mohou dosáhnout přesnosti úhlového měření až ±0,07° ; některé špičkové produkty dokonce dosahují absolutní přesnosti úhlu 0,05° . Pokud jde o rozlišení, pokročilé magnetické kodéry mohou poskytovat až 18bitové rozlišení v rozsahu 360°, což umožňuje robotům provádět úkoly s větší konzistentností a opakovatelností.
V praktických aplikacích zkušební zpráva od výrobce kolaborativních robotů ukázala, že po použití vysoce výkonných magnetických kodérů se přesnost polohování opakovatelnosti spoje zlepšila z ±0,1 mm na ±0,03 mm . Každý kloub robota Yaskawa MOTOMAN je vybaven vestavěnými vysoce přesnými magnetickými enkodéry, které dosahují přesnosti polohování s opakovatelností ±0,01 mm.
Magnetické enkodéry také podporují víceotáčkovou technologii absolutního kódování , která uchovává informace o poloze i po ztrátě napájení, což eliminuje potřebu opětovného navádění, jak to vyžadují inkrementální enkodéry.
Jsou odolné proti vibracím?
Extrémně odolný proti vibracím. To je jedna z klíčových výhod magnetických kodérů oproti optickým kodérům.
Protože fungují na bezkontaktním principu měření , magnetické snímače zabraňují mechanickému opotřebení a mají teoretickou životnost přesahující 100 000 hodin . Pokud jde o odolnost vůči vibracím, údaje z testů jsou přesvědčivé: při nepřetržitém vibrování (5–2000 Hz) je kolísání výstupní polohy vysoce kvalitních magnetických snímačů menší než 0,1° , což je mnohem více než typické hodnoty 3° až 5° konvenčních snímačů.
Magnetické kodéry navíc nabízejí krytí IP67 , což zajišťuje stabilní provoz v drsných prostředích s kontaminací prachem a olejem. Magnetické kodéry technologie AMR jsou necitlivé na změny intenzity magnetického pole v nasyceném provozním režimu a vyznačují se vynikajícím antivibračním výkonem a odolností proti posunu teploty. Některé produkty pokrývají rozsah provozních teplot od -40 °C do +125 °C a splňují požadavky na průmyslové aplikace.
Stručně řečeno, v náročných podmínkách, jako je vysokofrekvenční start-stop, rotace vpřed-vzad a nepřetržité vibrace v průmyslových robotech, magnetické enkodéry stále poskytují stabilní a přesné polohové signály.
Robotické magnetické snímače kodéru SDM
V dodavatelském řetězci magnetického kodéru kvalita magnetických materiálů přímo určuje konečný výkon snímače. SDM Magnetics Co., Ltd. je lídrem v této oblasti.
Společnost SDM, založená v roce 2009, se sídlem v Xiaoshan, Hangzhou, a továrnou v Tonglu, Hangzhou, je celostátní high-tech podnik specializující se na permanentní magnety ze vzácných zemin a systémy magnetických součástí. Již více než deset let se společnost věnuje výzkumu a vývoji a výrobě magnetických materiálů a poskytuje celosvětově komplexní řešení pro průmyslová odvětví, jako je automobilový průmysl, spotřební elektronika, domácí spotřebiče, zelená energie, lékařství, telekomunikace a letecký průmysl.
V oblasti robotických snímačů magnetického kodéru spočívá hlavní konkurenceschopnost SDM v kompletním přesném výrobním řetězci :
Za prvé, integrované vstřikování. Magnety kodéru SDM jsou vyráběny pomocí vstřikované feritové technologie, která mísí feritový prášek s vysoce výkonnými pryskyřicemi (např. nylon, PP, PPS) a tvaruje je vstřikováním. Tento proces dodává magnetům jak zpracovatelnost plastů, tak magnetické vlastnosti feritů. Kromě toho mohou být integrálně tvarovány s kovovými hřídeli nebo plastovými konstrukčními díly, což výrazně zvyšuje strukturální pevnost a integraci. Vstřikované magnety jsou vhodné pro vícepólovou magnetizaci — běžný je tucet nebo dva tucty pólů a sofistikovanější verze mohou být magnetizovány až stovkou pólů.
Za druhé, magnetizace bodu magnetického tisku. Klíč k magnetům kodéru spočívá v přesnosti magnetických pólů – rozlišení je přímo ovlivněno roztečí/šířkou pólů. SDM využívá speciálně vyvinuté vysoce přesné magnetizační procesy a zařízení k dosažení úzké rozteče, vysoce přesné magnetizace, která zajišťuje vynikající kvalitu signálu. Tato technologie bodové magnetizace ve stylu 'magnetického tisku' přesně řídí polohu a intenzitu každého magnetického pólu a pokládá pevný základ pro následnou přesnost snímání. Společnost také podporuje vícestopou magnetizaci a přizpůsobení různých úzkých roztečí pólů, splňujících různé požadavky od jednostopých inkrementálních až po vícestopé absolutní enkodéry.
Za třetí, 100% úplná kontrola vzorů křivek magnetického pole. Po magnetizaci provádí SDM přísnou úplnou kontrolu průběhu magnetického pole pro každý jednotlivý produkt. Je to proto, že i když jsou rozměrové návrhy správné, nedostatečná přesnost magnetizace může stále vést k nestabilnímu výstupu signálu, sníženému rozlišení nebo potížím s kalibrací snímače. Prostřednictvím úplné kontroly SDM zajišťuje, že tvar vlny magnetického pole každého magnetu kodéru splňuje konstrukční normy, což zaručuje konzistenci, spolehlivost a přesnost ze zdroje.
Od integrovaného vstřikování přes magnetizaci bodu magnetického tisku až po úplnou kontrolu křivek magnetického pole – SDM využívá tento kompletní řetězec přesné výroby k poskytování vysoce konzistentních a vysoce spolehlivých komponent magnetického jádra pro senzory magnetického kodéru robotů, což pomáhá řídit přesnější řízení pohybu v čínském robotickém průmyslu.
