Capteur d'encodeur magnétique de robot : comment les disques à code magnétique nationaux brisent le monopole de l'importation ?

À l'intérieur des articulations des robots industriels, sur les arbres des servomoteurs et à chaque nœud de mouvement des robots humanoïdes, se cache un composant discret mais vital : le encodeur magnétique . Il agit comme le « nerf articulaire » du robot, capturant la vitesse, la position et l'angle en temps réel, convertissant le mouvement mécanique en signaux électriques et permettant chaque virage et chaque prise précis.

Au cœur d'un codeur magnétique se trouve le  disque de code magnétique  (également appelé anneau ou tambour magnétique) – un composant magnétique circulaire structuré avec des pôles N/S alternés. Lorsque le disque tourne avec l'arbre, le capteur magnétique détecte les changements dans le champ magnétique pour calculer l'angle et la vitesse. Par rapport aux traditionnels  codeurs optiques , les codeurs magnétiques offrent  une mesure sans contact, une immunité à la poussière et à l'huile, une résistance aux vibrations, une large plage de températures de fonctionnement et une longue durée de vie , ce qui les rend de plus en plus dominants dans l'automatisation industrielle et la robotique.

I. Pourquoi la « substitution domestique » est-elle indispensable ?

Bien que petits, les codeurs magnétiques constituent une  technologie classique de goulot d’étranglement . Pendant des années, les codeurs magnétiques de haute précision 19 bits, voire 20 bits, nécessaires aux robots humanoïdes, aux véhicules à énergies nouvelles et à de nombreux autres secteurs, dépendent entièrement des importations en provenance d'Europe – non seulement coûteuses, mais également soumises à de longs délais de livraison. Les codeurs magnétiques nationaux souffraient autrefois d'une précision insuffisante, et la fabrication de disques codés magnétiques haut de gamme a longtemps été contrôlée par des géants étrangers.

Heureusement, cette situation est en train de changer. Grâce à des percées continues dans  les matériaux magnétiques, la magnétisation de précision et le moulage intégré , les entreprises chinoises améliorent régulièrement les performances des capteurs magnétorésistifs de haute précision et des disques codés magnétiques, accélérant ainsi la substitution nationale. En 2024, la taille du marché de l'industrie chinoise des codeurs magnétiques a atteint environ  1,114 milliard de RMB , soit une croissance de 8,37 % sur un an.

II. Trois obstacles techniques pour les disques à code magnétique domestiques

La fabrication d'un disque codé magnétique haute performance pour les encodeurs magnétiques de robots nécessite de surmonter trois défis techniques fondamentaux :

1. Précision du moulage  – La précision dimensionnelle du disque affecte directement la résolution de l'encodeur et la stabilité du signal. Les méthodes traditionnelles d'assemblage multi-pièces ou de post-traitement introduisent des erreurs d'assemblage qui ne peuvent pas répondre à la précision au micron exigée par les articulations des robots.

2. Uniformité et complexité de la magnétisation  – Les codeurs magnétiques de haute précision nécessitent généralement des dizaines, voire plus d'une centaine de paires de pôles N/S. Lors de la magnétisation, chaque pôle doit être identique en termes de force, de position et d'angle – tout petit écart entraîne des erreurs de mesure angulaire.

3. Inspection à 100 % à la sortie  – Avant qu'un disque codé magnétique soit installé dans un robot, il doit subir des tests rigoureux de forme d'onde de champ magnétique pour garantir que son signal de sortie répond aux spécifications de conception. Sans inspection complète, il n’y a ni cohérence ni fiabilité.

III. SDM : une percée unique, des matériaux magnétiques aux capteurs à codeur magnétique

Au milieu de la vague de substitution nationale,  SDM Magnetics (Hangzhou) Co., Ltd.  a forgé une chaîne indépendante et complète, depuis les matériaux magnétiques jusqu'aux capteurs à codeur magnétique.

Dans le domaine des capteurs à codeur magnétique robotisé, SDM a construit une boucle technique complète de  moulage par injection intégré → magnétisation du point d'impression magnétique → inspection complète de la forme d'onde du champ magnétique , chaque étape reflétant la recherche ultime de précision et de cohérence.

Moulage par injection intégré : de « l'assemblage » au « moulage monolithique »
La fabrication traditionnelle de disques magnétiques codés suit souvent un processus segmenté – moulage d'abord, puis magnétisation, puis assemblage – et chaque étape supplémentaire accumule les erreurs. SDM adopte une technologie  de moulage par injection intégrée  , qui combine le matériau magnétique et le substrat du disque en une seule étape de moulage par injection. Cela réduit non seulement considérablement les tolérances accumulées lors de l'assemblage, mais améliore également considérablement la résistance structurelle et l'allègement du disque – particulièrement adapté aux articulations de robots où la taille et le poids sont critiques.

Magnétisation du point d'impression magnétique : chaque pôle « sculpté avec précision »
Les codeurs magnétiques de haute précision exigent que chaque pôle N/S sur le disque soit positionné avec une extrême précision et une intensité de champ magnétique uniforme. SDM utilise  la magnétisation par points d’impression magnétique  – magnétisant indépendamment et précisément chaque pôle un par un. Cette approche « sculptée » garantit une distribution uniforme des pôles et une intensité de champ magnétique stable, garantissant fondamentalement le signal de sortie sinusoïdal du codeur et établissant une base magnétique solide pour la mesure d'angle à haute résolution.

Inspection complète de la forme d'onde du champ magnétique : aucun disque « défectueux » ne quitte l'usine
La dernière ligne de défense dans la fabrication de disques à code magnétique est l'inspection. SDM effectue  une inspection complète de la forme d'onde du champ magnétique  sur chaque disque avant expédition. À l'aide de capteurs magnétiques haute sensibilité, le signal complet du champ magnétique pendant la rotation est capturé et des diagrammes de forme d'onde sont générés pour analyser les paramètres clés tels que les erreurs crête à crête et la distorsion de la forme d'onde. Seuls les disques présentant des formes d'onde parfaites reçoivent une étiquette de qualification, ce qui signifie que chaque disque à code magnétique SDM livré aux fabricants de robots a subi  une vérification de forme d'onde à 100 % , garantissant un fonctionnement stable à long terme dans les articulations robotiques.

IV. De la « substitution intérieure » ​​au « leadership intérieur »

Du moulage par injection intégré à la magnétisation des points d'impression magnétique, en passant par l'inspection complète de la forme d'onde du champ magnétique, SDM a construit une chaîne de fabrication complète, autonome et contrôlable pour les disques de capteurs d'encodeurs magnétiques avec ces trois processus apparemment simples mais puissants.

Il ne s’agit pas seulement d’une mise à niveau de la technologie de fabrication ; c'est un microcosme de  l'industrie chinoise des matériaux magnétiques, passant du statut de « suiveur » à celui de « concurrent » et même de « leader » . Lorsque des disques codés magnétiques nationaux sont installés dans les articulations des robots chinois, lorsque le « goulot d'étranglement » devient « entre nos mains », l'épine dorsale de l'industrie robotique chinoise se dresse véritablement.

SDM Magnetics – pilote chaque rotation précise des robots chinois grâce à la puissance du magnétisme.