Robot Magnetic Encoder Sensor: Hvordan innenlandske magnetiske kodeplater bryter importmonopolet?

Inne i leddene til industriroboter, på akslene til servomotorer, og ved hver bevegelsesknute til humanoide roboter, skjuler det seg en upåfallende, men likevel viktig komponent – magnetisk koder . Den fungerer som robotens «leddnerve» som fanger hastighet, posisjon og vinkel i sanntid, konverterer mekanisk bevegelse til elektriske signaler, og muliggjør hver presis sving og grep.

I hjertet av en magnetisk koder ligger den  magnetiske kodeskiven  (også kalt en magnetisk ring eller trommel) - en sirkulær magnetisk komponent mønstret med vekslende N/S-poler. Når platen roterer med akselen, oppdager den magnetiske sensoren endringer i magnetfeltet for å beregne vinkel og hastighet. Sammenlignet med tradisjonelle  optiske kodere tilbyr magnetiske kodere  berøringsfri måling, immunitet mot støv og olje, vibrasjonsmotstand, bredt driftstemperaturområde og lang levetid , noe som gjør dem stadig mer dominerende innen industriell automasjon og robotikk.

I. Hvorfor er 'hjemmesubstitusjon' et must?

Selv om små, magnetiske kodere er en klassisk  flaskehalsteknologi . I årevis har høypresisjons 19-bits eller til og med 20-bits magnetiske kodere som kreves for humanoide roboter, nye energikjøretøyer og mange andre sektorer helt og holdent avhengig av import fra Europa – ikke bare dyrt, men også underlagt lange ledetider. Innenlandske magnetiske kodere slet en gang med utilstrekkelig nøyaktighet, og produksjonen av avanserte magnetiske kodeplater ble lenge kontrollert av utenlandske giganter.

Heldigvis er denne situasjonen i endring. Med kontinuerlige gjennombrudd innen  magnetiske materialer, presisjonsmagnetisering og integrert støping , forbedrer kinesiske selskaper stadig ytelsen til høypresisjons magnetoresistive sensorer og magnetiske kodeskiver, og akselererer den innenlandske substitusjonen. I 2024 nådde markedsstørrelsen for Kinas industri for magnetiske koder omtrent  1,114 milliarder RMB , en vekst på 8,37 % fra år til år.

II. Tre tekniske hindringer for innenlandske magnetiske kodeplater

Å produsere en høyytelses magnetisk kodeskive for magnetiske robotkodere krever å overvinne tre tekniske kjerneutfordringer:

1. Støpepresisjon  – Dimensjonsnøyaktigheten til platen påvirker direkte koderens oppløsning og signalstabilitet. Tradisjonelle monterings- eller etterbehandlingsmetoder introduserer monteringsfeil som ikke kan møte presisjonen på mikronnivå som kreves av robotskjøter.

2. Ensartethet og kompleksitet for magnetisering  – Magnetiske kodere med høy presisjon krever vanligvis dusinvis eller til og med over hundre par N/S-poler. Under magnetisering må hver pol være identisk i styrke, posisjon og vinkel – ethvert lite avvik fører til vinkelmålefeil.

3. 100 % utgående inspeksjon  – Før en magnetisk kodeplate installeres i en robot, må den gjennomgå strenge magnetfeltbølgeformtesting for å sikre at utgangssignalet oppfyller designspesifikasjonene. Uten full inspeksjon er det ingen konsistens eller pålitelighet.

III. SDM: Et gjennombrudd fra magnetiske materialer til magnetiske kodersensorer

Midt i bølgen av innenlandsk substitusjon har  SDM Magnetics (Hangzhou) Co., Ltd.  smidt en uavhengig helkjedebane fra magnetiske materialer til magnetiske kodersensorer.

Innenfor robotmagnetiske kodersensorer, har SDM bygget en komplett teknisk sløyfe med  integrert sprøytestøping → magnetisk trykkpunktmagnetisering → full magnetisk feltbølgeforminspeksjon , der hvert trinn gjenspeiler den ultimate streben etter presisjon og konsistens.

Integrert sprøytestøping: fra 'montering' til 'monolittisk støping'
Tradisjonell produksjon av magnetiske kodeskiver følger ofte en segmentert prosess – først støping, deretter magnetisering, deretter montering – og hvert ekstra trinn akkumulerer feil. SDM tar i bruk  integrert sprøytestøpingsteknologi  , som kombinerer det magnetiske materialet og skivesubstratet i et enkelt sprøytestøpingstrinn. Dette reduserer ikke bare akkumulerte toleranser fra montering drastisk, men forbedrer også den strukturelle styrken og lettvekten til skiven betydelig – spesielt egnet for robotledd der størrelse og vekt er kritisk.

Magnetisk trykkpunktmagnetisering: hver pol 'utskåret med presisjon'
Magnetiske kodere med høy presisjon krever at hver N/S-pol på platen plasseres med ekstrem nøyaktighet og jevn magnetfeltintensitet. SDM bruker  magnetisk trykkpunktmagnetisering  - uavhengig og nøyaktig magnetisering av hver pol en etter en. Denne 'utskårne' tilnærmingen sikrer jevn polfordeling og stabil magnetfeltintensitet, og garanterer fundamentalt det sinusformede utgangssignalet til koderen og legger et solid magnetisk grunnlag for høyoppløselig vinkelmåling.

Inspeksjon av full magnetisk feltbølgeform: ingen 'defekt' plate forlater fabrikken.
Den siste forsvarslinjen i produksjon av magnetiske kodeplater er inspeksjon. SDM utfører  full magnetfeltbølgeforminspeksjon  på hver enkelt plate før forsendelse. Ved hjelp av høysensitive magnetiske sensorer fanges hele magnetfeltsignalet under rotasjon, og bølgeformdiagrammer genereres for å analysere nøkkelparametere som topp-til-topp-feil og bølgeformforvrengning. Bare plater med perfekte bølgeformer får en kvalifikasjonsmerke – noe som betyr at hver magnetisk SDM-kodeplate levert til robotprodusenter har gjennomgått  100 % bølgeformverifisering , noe som sikrer langsiktig stabil drift i robotledd.

IV. Fra 'hjemlig substitusjon' til 'hjemlig lederskap'

Fra integrert sprøytestøping, til magnetisk trykkpunktmagnetisering, til full magnetisk feltbølgeforminspeksjon – SDM har bygget en komplett, autonom og kontrollerbar produksjonskjede for magnetiske kodersensorskiver med disse tre tilsynelatende enkle, men kraftige prosessene.

Dette er ikke bare en oppgradering i produksjonsteknologi; det er et mikrokosmos av  Kinas industri for magnetiske materialer som går fra «følger» til «konkurrent» og til og med «leder» . Når innenlandske magnetiske kodeplater er installert i leddene til kinesiske roboter, når «flaskehalsen» blir «i våre hender», står ryggraden i Kinas robotindustri virkelig høyt.

SDM Magnetics – driver hver nøyaktig rotasjon av kinesiske roboter med kraften til magnetisme.