Un codeur magnétique est un capteur qui utilise les modifications d'un champ magnétique pour mesurer l'angle, la direction et la vitesse de rotation. En termes simples, il agit comme le « propriocepteur » du robot — lorsque le « cerveau » du robot émet une commande telle que « lever le bras gauche de 30 degrés », le L'encodeur magnétique fonctionne comme un « rapporteur » fixé à l'articulation, renvoyant en temps réel l'angle réel atteint. Dès qu’un écart est détecté, le système le corrige immédiatement.
Par rapport aux codeurs optiques traditionnels, les codeurs magnétiques présentent une forte capacité anti-interférence, une excellente adaptabilité environnementale et une structure flexible , ce qui les rend particulièrement adaptés aux environnements industriels et complexes avec de la poussière, de l'huile et des vibrations. Dans le domaine de la robotique, les codeurs magnétiques évoluent de composants de support conventionnels vers des dispositifs de détection clés au sein de systèmes de contrôle de mouvement intelligents.
À quelles articulations un capteur d’encodeur magnétique de robot s’applique-t-il ?
Les encodeurs magnétiques sont utilisés dans presque toutes les articulations nécessitant un retour de mouvement dans les robots.
En termes de types d’articulations, les articulations centrales telles que le genou, l’épaule et la taille des robots humanoïdes ont toutes besoin d’encodeurs. Un robot humanoïde typique doté de plus de 14 articulations nécessite 20 à 30 encodeurs. Plus frappant encore, les données de l'industrie montrent qu'un seul robot humanoïde nécessite en moyenne environ 71 encodeurs magnétiques . Ces encodeurs sont généralement déployés à la fois du côté du moteur et du côté du réducteur , travaillant ensemble pour améliorer la précision de la vitesse et de la position.
Outre les robots humanoïdes, les encodeurs magnétiques sont également largement utilisés dans les chiens robots et dans d’autres scénarios qui exigent une réponse rapide et disposent d’un espace limité. Dans un robot quadrupède, chaque jambe est généralement équipée de 3 articulations de rotation (qui contrôlent les mouvements de la hanche, de la cuisse et du mollet). Un robot quadrupède utilise donc un total de 12 encodeurs pour assurer un contrôle précis des mouvements.
De plus, les encodeurs compacts peuvent être installés dans des espaces étroits comme le poignet, les doigts et le cou du robot sans compromettre les performances.
Quelle est leur efficacité ? Quel niveau de précision peuvent-ils atteindre ?
Les performances des codeurs magnétiques dans les articulations de robots peuvent se résumer en un mot : précis.
Actuellement, les codeurs magnétiques traditionnels ont atteint des niveaux de précision considérablement élevés. Par exemple, les codeurs magnétiques utilisant la technologie AMR (magnétorésistance anisotrope) peuvent atteindre une précision de mesure angulaire jusqu'à ±0,07° ; certains produits haut de gamme atteignent même une précision d'angle absolue de 0,05° . En termes de résolution, les encodeurs magnétiques avancés peuvent fournir une résolution allant jusqu'à 18 bits sur une plage de 360°, permettant aux robots d'effectuer des tâches avec une plus grande cohérence et répétabilité.
Dans les applications pratiques, un rapport de test d'un fabricant de robots collaboratifs a montré qu'après l'adoption d'encodeurs magnétiques hautes performances, la précision de positionnement de la répétabilité des articulations s'est améliorée de ±0,1 mm à ±0,03 mm . Chaque articulation du robot Yaskawa MOTOMAN est équipée d'encodeurs magnétiques intégrés de haute précision, atteignant une précision de positionnement de répétabilité de ± 0,01 mm..
Les codeurs magnétiques prennent également en charge la technologie de codage absolu multitours , qui conserve les informations de position même après une coupure de courant, éliminant ainsi le besoin de relocalisation comme l'exigent les codeurs incrémentaux.
Sont-ils résistants aux vibrations ?
Extrêmement résistant aux vibrations. C'est l'un des principaux avantages des codeurs magnétiques par rapport aux codeurs optiques.
Parce qu'ils fonctionnent selon un principe de mesure sans contact , les codeurs magnétiques évitent l'usure mécanique et ont une durée de vie théorique supérieure à 100 000 heures . En termes de résistance aux vibrations, les données de test sont convaincantes : sous vibration continue (5–2 000 Hz) , la fluctuation de sortie de position des codeurs magnétiques de haute qualité est inférieure à 0,1° , bien supérieure aux valeurs typiques de 3° à 5° des codeurs conventionnels.
De plus, les codeurs magnétiques offrent également des indices de protection IP67 , garantissant un fonctionnement stable dans des environnements difficiles avec contamination par la poussière et l'huile. Les codeurs magnétiques de technologie AMR sont insensibles aux variations de l'intensité du champ magnétique en mode de fonctionnement saturé, offrant d'excellentes anti-vibration et anti-dérive de température . performances Certains produits couvrent une plage de températures de fonctionnement allant de -40°C à +125°C , répondant ainsi aux exigences des applications de qualité industrielle.
En bref, dans des conditions difficiles telles que les démarrages et arrêts à haute fréquence, la rotation avant-arrière et les vibrations continues dans les robots industriels, les codeurs magnétiques fournissent toujours des signaux de position stables et précis.
Capteurs à encodeurs magnétiques robotisés de SDM
Dans la chaîne d'approvisionnement des codeurs magnétiques, la qualité des matériaux magnétiques détermine directement les performances finales du capteur. SDM Magnetics Co., Ltd. est un leader dans ce domaine.
Fondée en 2009, avec son siège social à Xiaoshan, Hangzhou, et son usine à Tonglu, Hangzhou, SDM est une entreprise de haute technologie de niveau national spécialisée dans les aimants permanents aux terres rares et les systèmes de composants magnétiques. Depuis plus d'une décennie, l'entreprise se consacre à la R&D et à la production de matériaux magnétiques, fournissant des solutions complètes dans le monde entier pour des secteurs tels que l'automobile, l'électronique grand public, les appareils électroménagers, l'énergie verte, le médical, les télécommunications et l'aérospatiale.
Dans le domaine des capteurs codeurs magnétiques robotisés, le cœur de compétitivité de SDM réside dans une chaîne de fabrication complète de précision :
Tout d’abord, le moulage par injection intégré. Les aimants codeurs de SDM sont produits à l'aide de la technologie de ferrite moulée par injection , qui mélange de la poudre de ferrite avec des résines hautes performances (par exemple, nylon, PP, PPS) et les façonne par moulage par injection. Ce processus confère aux aimants à la fois la capacité de transformation des plastiques et les propriétés magnétiques des ferrites. De plus, ils peuvent être intégralement moulés avec des arbres métalliques ou des pièces structurelles en plastique, améliorant considérablement la résistance structurelle et l'intégration. Les aimants moulés par injection conviennent bien à la magnétisation multipolaire : une douzaine ou deux douzaines de pôles sont courants, et des versions plus sophistiquées peuvent être magnétisées avec jusqu'à une centaine de pôles.
Deuxièmement, la magnétisation du point d'impression magnétique. La clé des aimants codeurs réside dans la précision du pôle magnétique – la résolution est directement affectée par le pas/la largeur du pôle. SDM utilise des processus et des équipements de magnétisation de haute précision spécialement développés pour obtenir une magnétisation à pas étroit et de haute précision, garantissant une excellente qualité de signal. Cette technologie de magnétisation ponctuelle de type « impression magnétique » contrôle avec précision la position et l'intensité de chaque pôle magnétique, établissant ainsi une base solide pour une précision de détection ultérieure. La société prend également en charge la magnétisation multipiste et la personnalisation de différents pas de pôles étroits, répondant ainsi à diverses exigences, des codeurs incrémentaux à piste unique aux codeurs absolus multipistes.
Troisièmement, inspection complète à 100 % des modèles de forme d’onde du champ magnétique. Après la magnétisation, SDM effectue une inspection complète et stricte de la forme d'onde du champ magnétique pour chaque produit. En effet, même si les conceptions dimensionnelles sont correctes, une précision de magnétisation insuffisante peut toujours entraîner une sortie de signal instable, une résolution réduite ou des difficultés d'étalonnage du capteur. Grâce à une inspection complète, SDM garantit que la forme d'onde du champ magnétique de chaque aimant d'encodeur répond aux normes de conception, garantissant ainsi la cohérence, la fiabilité et la précision de la source.
Du moulage par injection intégré à la magnétisation des points d'impression magnétique, en passant par l'inspection complète des formes d'onde du champ magnétique, SDM exploite cette chaîne de fabrication de précision complète pour fournir des composants de noyau magnétique de haute cohérence et de haute fiabilité pour les capteurs d'encodeurs magnétiques des robots, contribuant ainsi à piloter un contrôle de mouvement de plus haute précision dans l'industrie robotique chinoise.
