En magnetisk koder er en sensor som bruker endringer i et magnetfelt for å måle rotasjonsvinkel, retning og hastighet. Enkelt sagt fungerer den som robotens 'proprioseptor' - når robotens 'hjerne' avgir en kommando som 'løft venstre arm med 30 grader' magnetisk koder fungerer som en «gradskive» festet til leddet, og gir tilbake den faktiske vinkelen i sanntid. Når et avvik er oppdaget, korrigerer systemet det umiddelbart.
Sammenlignet med tradisjonelle optiske kodere, har magnetiske kodere sterk anti-interferensevne, utmerket miljøtilpasningsevne og fleksibel struktur , noe som gjør dem spesielt egnet for industrielle og komplekse miljøer med støv, olje og vibrasjoner. På robotfeltet utvikler magnetiske kodere seg fra konvensjonelle støttekomponenter til viktige sensorenheter innenfor intelligente bevegelseskontrollsystemer.
Hvilke ledd gjelder en robotmagnetisk kodesensor?
Magnetiske enkodere brukes i nesten alle ledd som krever bevegelsesfeedback i roboter.
Når det gjelder leddtyper, trenger kjerneledd som kne, skulder og midje på humanoide roboter alle kodere. En typisk humanoid robot med 14+ ledd krever 20–30 kodere. Mer påfallende viser industridata at en enkelt humanoid robot krever et gjennomsnitt på rundt 71 magnetiske kodere . Disse koderne er vanligvis utplassert både i motorenden og reduksjonsenden , og jobber sammen for å forbedre hastigheten og posisjonsnøyaktigheten.
Bortsett fra humanoide roboter, er magnetiske kodere også mye brukt i robothunder og andre scenarier som krever rask respons og har begrenset plass. I en firedobet robot er hvert ben vanligvis utstyrt med 3 rotasjonsledd (kontrollerer hofte-, lår- og leggbevegelser), så én firedoblet robot bruker totalt 12 kodere for å sikre presis bevegelseskontroll.
I tillegg kan kompakte kodere installeres i trange rom som robotens håndledd, fingre og nakke uten at det går på bekostning av ytelsen.
Hvor effektive er de? Hvilket nivå av nøyaktighet kan de oppnå?
Ytelsen til magnetiske kodere i robotledd kan oppsummeres med ett ord: presis.
For tiden har mainstream magnetiske kodere nådd betydelig høye nøyaktighetsnivåer. For eksempel kan magnetiske kodere som bruker AMR (anisotropic magnetoresistance) teknologi oppnå vinkelmålenøyaktighet opptil ±0,07° ; noen avanserte produkter når til og med 0,05° absolutt vinkelnøyaktighet . Når det gjelder oppløsning, kan avanserte magnetiske kodere gi opptil 18-bits oppløsning over et 360°-område, slik at roboter kan utføre oppgaver med større konsistens og repeterbarhet.
I praktiske applikasjoner viste en testrapport fra en samarbeidende robotprodusent at etter å ha tatt i bruk høyytelses magnetiske kodere, ble posisjoneringsnøyaktigheten for ledd repeterbarhet forbedret fra ±0,1 mm til ±0,03 mm . Hvert ledd i Yaskawa MOTOMAN-roboten er utstyrt med innebygde magnetiske kodere med høy presisjon, som oppnår ±0,01 mm repeterbarhetsposisjoneringsnøyaktighet.
Magnetiske kodere støtter også multi-turn absolutt encoding-teknologi , som beholder posisjonsinformasjon selv etter strømbrudd, og eliminerer behovet for re-homing som kreves av inkrementelle koder.
Er de vibrasjonsbestandige?
Ekstremt vibrasjonsbestandig. Dette er en av de viktigste fordelene med magnetiske kodere fremfor optiske kodere.
Fordi de opererer på et berøringsfritt måleprinsipp , unngår magnetiske kodere mekanisk slitasje og har en teoretisk levetid på over 100 000 timer . Når det gjelder vibrasjonsmotstand, er testdata overbevisende: under kontinuerlig vibrasjon (5–2000 Hz) er posisjonsutgangsfluktuasjonen til høykvalitets magnetiske kodere mindre enn 0,1° , langt bedre enn de typiske 3°–5°-verdiene for konvensjonelle koder.
I tillegg tilbyr magnetiske kodere også IP67-beskyttelsesklassifiseringer , noe som sikrer stabil drift i tøffe miljøer med støv- og oljeforurensning. Magnetiske kodere med AMR-teknologi er ufølsomme for variasjoner i magnetfeltstyrke under mettet driftsmodus, og har utmerket antivibrasjons- og anti-temperaturdriftsytelse . Noen produkter dekker et driftstemperaturområde fra -40°C til +125°C , og oppfyller krav til industrielt bruk.
Kort sagt, under alvorlige forhold som høyfrekvent start-stopp, forover-revers rotasjon og kontinuerlig vibrasjon i industriroboter, leverer magnetiske kodere fortsatt stabile og nøyaktige posisjonssignaler.
SDMs robotmagnetiske kodersensorer
I den magnetiske koderens forsyningskjede bestemmer kvaliteten på magnetiske materialer direkte den endelige ytelsen til sensoren. SDM Magnetics Co., Ltd. er ledende på dette feltet.
SDM ble grunnlagt i 2009, med hovedkontor i Xiaoshan, Hangzhou og fabrikk i Tonglu, Hangzhou, og er en høyteknologisk bedrift på nasjonalt nivå som spesialiserer seg på permanente magneter fra sjeldne jordarter og magnetiske komponentsystemer. I over et tiår har selskapet vært dedikert til FoU og produksjon av magnetiske materialer, og har levert one-stop-løsninger over hele verden for industrier som bilindustri, forbrukerelektronikk, hvitevarer, grønn energi, medisinsk, telekommunikasjon og romfart.
Når det gjelder robotmagnetiske kodersensorer, ligger SDMs kjernekonkurranseevne i en komplett presisjonsproduksjonskjede :
Først integrert sprøytestøping. SDMs kodermagneter produseres ved bruk av sprøytestøpt ferrittteknologi, som blander ferrittpulver med høyytelsesharpikser (f.eks. nylon, PP, PPS) og former dem via sprøytestøping. Denne prosessen gir magnetene både bearbeidbarheten til plast og de magnetiske egenskapene til ferritter. Dessuten kan de støpes integrert med metallskaft eller plastkonstruksjonsdeler, noe som i stor grad forbedrer strukturell styrke og integrering. Sprøytestøpte magneter er godt egnet for multipol magnetisering - et dusin eller to dusin poler er vanlige, og mer sofistikerte versjoner kan magnetiseres med opptil hundre poler.
For det andre, magnetisk utskrift punkt magnetisering. Nøkkelen til kodermagneter ligger i magnetisk polnøyaktighet - oppløsningen påvirkes direkte av polstigningen/bredden. SDM benytter spesialutviklede magnetiseringsprosesser og utstyr med høy presisjon for å oppnå magnetisering med smal tonehøyde og høy nøyaktighet, noe som sikrer utmerket signalkvalitet. Denne punktmagnetiseringsteknologien i «magnetisk utskrift»-stil kontrollerer nøyaktig posisjonen og intensiteten til hver magnetiske pol, og legger et solid grunnlag for påfølgende sensingsnøyaktighet. Selskapet støtter også flersporsmagnetisering og tilpasning av forskjellige smale polavstander, og oppfyller ulike krav fra enkeltsporede inkrementelle til multispors absolutte enkodere.
For det tredje, 100 % full inspeksjon av magnetfeltbølgeformmønstre. Etter magnetisering utfører SDM streng full inspeksjon av magnetfeltets bølgeform for hvert enkelt produkt. Dette er fordi selv om dimensjonsdesign er riktig, kan utilstrekkelig magnetiseringsnøyaktighet fortsatt føre til ustabil signalutgang, redusert oppløsning eller problemer med sensorkalibrering. Gjennom full inspeksjon sikrer SDM at magnetfeltbølgeformen til hver kodermagnet oppfyller designstandarder, og garanterer konsistens, pålitelighet og nøyaktighet fra kilden.
Fra integrert sprøytestøping, til magnetisk trykkpunktmagnetisering, til full inspeksjon av magnetfeltbølgeformer – SDM utnytter denne komplette presisjonsproduksjonskjeden for å gi høykonsistente, høypålitelige magnetiske kjernekomponenter for robotmagnetiske kodersensorer, som bidrar til å drive bevegelseskontroll med høyere presisjon i Kinas robotindustri.
