Robot Magnetic Encoder Sensor: Hvordan indenlandske magnetiske kodeskiver bryder importmonopolet?

Inde i leddene på industrirobotter, på akslerne af servomotorer og ved hver bevægelsesknudepunkt af humanoide robotter, gemmer der sig en upåfaldende, men vital komponent – magnetisk encoder . Den fungerer som robottens 'lednerve', der fanger hastighed, position og vinkel i realtid, konverterer mekanisk bevægelse til elektriske signaler og muliggør hver præcis drejning og greb.

I hjertet af en magnetisk encoder ligger den  magnetiske kodeskive  (også kaldet en magnetisk ring eller tromle) - en cirkulær magnetisk komponent mønstret med skiftende N/S-poler. Når skiven roterer med akslen, registrerer den magnetiske sensor ændringer i magnetfeltet for at beregne vinkel og hastighed. Sammenlignet med traditionelle  optiske indkodere tilbyder magnetiske indkodere  berøringsfri måling, immunitet over for støv og olie, vibrationsmodstand, bredt driftstemperaturområde og lang levetid , hvilket gør dem mere og mere dominerende inden for industriel automation og robotteknologi.

I. Hvorfor er 'indenlandsk substitution' et must?

Selvom små, magnetiske indkodere er en klassisk  flaskehalsteknologi . I årevis har højpræcisions 19-bit eller endda 20 bit magnetiske indkodere, der kræves til humanoide robotter, nye energikøretøjer og mange andre sektorer, udelukkende været afhængige af import fra Europa – ikke kun dyre, men også underlagt lange leveringstider. Indenlandske magnetiske indkodere kæmpede engang med utilstrækkelig nøjagtighed, og fremstillingen af ​​avancerede magnetiske kodeskiver var længe kontrolleret af udenlandske giganter.

Heldigvis er denne situation ved at ændre sig. Med kontinuerlige gennembrud inden for  magnetiske materialer, præcisionsmagnetisering og integreret støbning forbedrer kinesiske virksomheder støt ydeevnen af ​​højpræcisions magnetoresistive sensorer og magnetiske kodeskiver, hvilket accelererer den indenlandske substitution. I 2024 nåede markedsstørrelsen af ​​Kinas magnetiske encoder-industri op på cirka  1,114 milliarder RMB , hvilket var en vækst på 8,37 % år-til-år.

II. Tre tekniske forhindringer til indenlandske magnetiske kodeskiver

Fremstilling af en højtydende magnetisk kodeskive til robotmagnetiske indkodere kræver at overvinde tre centrale tekniske udfordringer:

1. Støbningspræcision  – Diskens dimensionelle nøjagtighed påvirker direkte indkoderens opløsning og signalstabilitet. Traditionelle monterings- eller efterbehandlingsmetoder introducerer monteringsfejl, der ikke kan opfylde den præcision på mikronniveau, der kræves af robotsamlinger.

2. Magnetiseringens ensartethed og kompleksitet  – Magnetiske indkodere med høj præcision kræver typisk dusinvis eller endda over hundrede par N/S-poler. Under magnetisering skal hver pol være identisk i styrke, position og vinkel - enhver lille afvigelse fører til vinkelmålefejl.

3. 100 % udgående inspektion  – Før en magnetisk kodeskive installeres i en robot, skal den gennemgå en streng magnetfeltsbølgeformstest for at sikre, at dens udgangssignal opfylder designspecifikationerne. Uden fuld inspektion er der ingen konsistens eller pålidelighed.

III. SDM: Et one-stop-gennembrud fra magnetiske materialer til magnetiske encoder-sensorer

Midt i bølgen af ​​indenlandsk substitution har  SDM Magnetics (Hangzhou) Co., Ltd.  skabt en uafhængig, fuldkædet vej fra magnetiske materialer til magnetiske encoder-sensorer.

Inden for robotmagnetiske encoder-sensorer har SDM bygget en komplet teknisk sløjfe af  integreret sprøjtestøbning → magnetisk printpunktmagnetisering → fuld magnetisk feltbølgeforminspektion , hvor hvert trin afspejler den ultimative stræben efter præcision og konsistens.

Integreret sprøjtestøbning: fra 'montage' til 'monolitisk støbning'
Traditionel fremstilling af magnetiske kodeskiver følger ofte en segmenteret proces - først støbning, derefter magnetisering, derefter samling - og hvert ekstra trin akkumulerer fejl. SDM anvender  integreret sprøjtestøbningsteknologi  , som kombinerer det magnetiske materiale og skivesubstratet i et enkelt sprøjtestøbningstrin. Dette reducerer ikke kun de akkumulerede tolerancer fra montering drastisk, men forbedrer også den strukturelle styrke og lette vægten af ​​skiven betydeligt – især velegnet til robotled, hvor størrelse og vægt er kritisk.

Magnetisk printpunktmagnetisering: hver pol 'udskåret med præcision'
Magnetiske indkodere med høj præcision kræver, at hver N/S-pol på disken placeres med ekstrem nøjagtighed og ensartet magnetfeltintensitet. SDM anvender  magnetisk printpunktmagnetisering  - uafhængigt og præcist magnetisering af hver pol en efter en. Denne 'udskårne' tilgang sikrer ensartet polfordeling og stabil magnetfeltintensitet, hvilket grundlæggende garanterer det sinusformede udgangssignal fra encoderen og lægger et solidt magnetisk fundament for højopløsningsvinkelmåling.

Inspektion af fuld magnetisk feltbølgeform: ingen 'defekt' disk forlader fabrikken.
Den sidste forsvarslinje inden for fremstilling af magnetiske kodeskiver er inspektion. SDM udfører  fuld magnetfeltbølgeforminspektion  på hver enkelt disk før forsendelse. Ved hjælp af højfølsomme magnetiske sensorer fanges det komplette magnetfeltsignal under rotation, og bølgeformsdiagrammer genereres for at analysere nøgleparametre såsom peak-to-peak fejl og bølgeformsforvrængning. Kun diske med perfekte bølgeformer modtager et kvalifikationsmærke - hvilket betyder, at hver magnetisk SDM-kodeskive leveret til robotproducenter har gennemgået  100 % bølgeformsverifikation , hvilket sikrer langsigtet stabil drift i robotforbindelser.

IV. Fra 'indenlandsk substitution' til 'indenlandsk ledelse'

Fra integreret sprøjtestøbning, til magnetisk printpunktmagnetisering til fuld magnetisk feltbølgeforminspektion – SDM har bygget en komplet, autonom og kontrollerbar produktionskæde til magnetiske encoder-sensorskiver med disse tre tilsyneladende enkle, men kraftfulde processer.

Dette er ikke kun en opgradering af produktionsteknologi; det er et mikrokosmos af  Kinas magnetiske materialeindustri, der går fra 'følger' til 'konkurrent' og endda 'leder' . Når indenlandske magnetiske kodeskiver er installeret i leddene på kinesiske robotter, når 'flaskehalsen' bliver 'i vores hænder', står rygraden i Kinas robotindustri virkelig højt.

SDM Magnetics – driver hver præcis rotation af kinesiske robotter med magnetismens kraft.