Enkoder magnetyczny to czujnik wykorzystujący zmiany pola magnetycznego do pomiaru kąta, kierunku i prędkości obrotu. Mówiąc najprościej, działa jak „proprioreceptor” robota — kiedy „mózg” robota wydaje polecenie typu „podnieś lewe ramię o 30 stopni”, Enkoder magnetyczny działa jak „kątomierz” przymocowany do stawu, przekazując w czasie rzeczywistym rzeczywisty osiągnięty kąt. Po wykryciu odchylenia system natychmiast je koryguje.
W porównaniu z tradycyjnymi enkoderami optycznymi, enkodery magnetyczne charakteryzują się silnymi właściwościami przeciwzakłóceniowymi, doskonałą adaptacją do środowiska i elastyczną strukturą , dzięki czemu są szczególnie odpowiednie dla przemysłowych i złożonych środowisk z kurzem, olejem i wibracjami. W dziedzinie robotyki enkodery magnetyczne ewoluują od konwencjonalnych komponentów pomocniczych do kluczowych urządzeń wykrywających w ramach inteligentnych systemów sterowania ruchem.
Do jakich połączeń ma zastosowanie czujnik enkodera magnetycznego robota?
Enkodery magnetyczne są stosowane w prawie wszystkich stawach, które wymagają sprzężenia zwrotnego ruchu w robotach.
Jeśli chodzi o typy stawów, wszystkie podstawowe stawy, takie jak kolano, ramię i talia robotów humanoidalnych, wymagają koderów. Typowy robot humanoidalny z ponad 14 przegubami wymaga 20–30 koderów. Co bardziej uderzające, dane branżowe pokazują, że pojedynczy robot humanoidalny wymaga średnio około 71 enkoderów magnetycznych . Enkodery te są zwykle instalowane zarówno po stronie silnika, jak i po stronie reduktora , współpracując ze sobą w celu poprawy prędkości i dokładności położenia.
Oprócz robotów humanoidalnych, kodery magnetyczne są również szeroko stosowane w psach-robotach i innych scenariuszach, które wymagają szybkiej reakcji i mają ograniczoną przestrzeń. W robocie czworonożnym każda noga jest zazwyczaj wyposażona w 3 przeguby obrotowe (kontrolujące ruch bioder, ud i łydek), dlatego jeden czworonóg wykorzystuje łącznie 12 koderów, aby zapewnić precyzyjną kontrolę ruchu.
Ponadto kompaktowe enkodery można instalować w wąskich przestrzeniach, takich jak robota, nadgarstki, palce i szyja bez pogarszania wydajności.
Jak skuteczne są? Jaki poziom dokładności mogą osiągnąć?
Wydajność enkoderów magnetycznych w przegubach robotów można podsumować jednym słowem: precyzja.
Obecnie popularne enkodery magnetyczne osiągnęły znacznie wysoki poziom dokładności. Na przykład enkodery magnetyczne wykorzystujące technologię AMR (anizotropowa magnetooporność) mogą osiągnąć dokładność pomiaru kąta do ±0,07° ; niektóre wysokiej klasy produkty osiągają nawet dokładność kąta bezwzględnego 0,05° . Jeśli chodzi o rozdzielczość, zaawansowane enkodery magnetyczne mogą zapewnić rozdzielczość do 18 bitów w zakresie 360°, umożliwiając robotom wykonywanie zadań z większą spójnością i powtarzalnością.
W praktycznych zastosowaniach raport z testów przeprowadzony przez producenta robotów współpracujących wykazał, że po zastosowaniu wysokowydajnych enkoderów magnetycznych dokładność pozycjonowania z powtarzalnością połączeń wzrosła z ±0,1 mm do ±0,03 mm . Każdy przegub robota Yaskawa MOTOMAN wyposażony jest we wbudowane, precyzyjne enkodery magnetyczne, osiągające powtarzalność dokładności pozycjonowania ±0,01 mm.
Enkodery magnetyczne obsługują również technologię wieloobrotowego kodowania absolutnego , która zachowuje informacje o pozycji nawet po utracie zasilania, eliminując potrzebę ponownego bazowania zgodnie z wymaganiami enkoderów inkrementalnych.
Czy są odporne na wibracje?
Wyjątkowo odporny na wibracje. Jest to jedna z kluczowych zalet enkoderów magnetycznych w porównaniu z enkoderami optycznymi.
Ponieważ enkodery magnetyczne działają w oparciu o bezkontaktową zasadę pomiaru , unikają zużycia mechanicznego i mają teoretyczną żywotność przekraczającą 100 000 godzin . Jeśli chodzi o odporność na wibracje, dane testowe są przekonujące: przy ciągłych wibracjach (5–2000 Hz) wahania położenia wyjściowego wysokiej jakości enkoderów magnetycznych są mniejsze niż 0,1° , co znacznie przewyższa typowe wartości 3°–5° w konwencjonalnych enkoderach.
Ponadto enkodery magnetyczne oferują również stopień ochrony IP67 , zapewniając stabilną pracę w trudnych warunkach z zanieczyszczeniem pyłem i olejem. Enkodery magnetyczne wykorzystujące technologię AMR są niewrażliwe na zmiany natężenia pola magnetycznego w trybie pracy nasyconej i charakteryzują się doskonałą odpornością na wibracje i dryf temperaturowy . Niektóre produkty obsługują zakres temperatur roboczych od -40°C do +125°C , spełniając wymagania zastosowań przemysłowych.
Krótko mówiąc, w trudnych warunkach, takich jak start-stop o wysokiej częstotliwości, obrót do przodu i do tyłu oraz ciągłe wibracje w robotach przemysłowych, enkodery magnetyczne nadal dostarczają stabilne i dokładne sygnały położenia.
Robotyczne czujniki enkodera magnetycznego SDM
W łańcuchu dostaw enkoderów magnetycznych jakość materiałów magnetycznych bezpośrednio determinuje ostateczną wydajność czujnika. SDM Magnetics Co., Ltd. jest liderem w tej dziedzinie.
Założona w 2009 roku, z siedzibą w Xiaoshan w Hangzhou i fabryką w Tonglu w Hangzhou, SDM jest przedsiębiorstwem high-tech na poziomie krajowym, specjalizującym się w magnesach trwałych z metali ziem rzadkich i systemach komponentów magnetycznych. Od ponad dekady firma zajmuje się badaniami i rozwojem oraz produkcją materiałów magnetycznych, dostarczając kompleksowe rozwiązania na całym świecie dla takich branż, jak motoryzacja, elektronika użytkowa, sprzęt gospodarstwa domowego, zielona energia, medycyna, telekomunikacja i lotnictwo.
W dziedzinie robotycznych czujników enkoderów magnetycznych główna konkurencyjność SDM leży w kompletnym, precyzyjnym łańcuchu produkcyjnym :
Po pierwsze, zintegrowane formowanie wtryskowe. Magnesy enkodera SDM są produkowane przy użyciu technologii ferrytu formowanego wtryskowo , która polega na mieszaniu proszku ferrytowego z żywicami o wysokiej wydajności (np. nylonem, PP, PPS) i kształtowaniu ich poprzez formowanie wtryskowe. Proces ten nadaje magnesom zarówno przetwarzalność tworzyw sztucznych, jak i właściwości magnetyczne ferrytów. Co więcej, można je formować integralnie z metalowymi wałami lub plastikowymi częściami konstrukcyjnymi, co znacznie zwiększa wytrzymałość konstrukcyjną i integrację. Magnesy formowane wtryskowo doskonale nadają się do magnesowania wielobiegunowego — powszechnie stosuje się kilkanaście lub dwa tuziny biegunów, a bardziej wyrafinowane wersje można magnesować nawet setką biegunów.
Po drugie, namagnesowanie punktu magnetycznego i drukującego. Kluczem do magnesów enkodera jest dokładność bieguna magnetycznego — na rozdzielczość bezpośrednio wpływa rozstaw/szerokość bieguna. SDM wykorzystuje specjalnie opracowane , wysoce precyzyjne procesy magnesowania i sprzęt , aby uzyskać magnesowanie o wąskim skoku i wysokiej dokładności, zapewniając doskonałą jakość sygnału. Ta technologia magnesowania punktowego w stylu „druku magnetycznego” precyzyjnie kontroluje położenie i intensywność każdego bieguna magnetycznego, kładąc solidną podstawę dla późniejszej dokładności wykrywania. Firma obsługuje również magnesowanie wielościeżkowe i dostosowywanie różnych podziałek wąskich biegunów, spełniając różne wymagania, od jednościeżkowych enkoderów inkrementalnych po wielościeżkowe enkodery absolutne.
Po trzecie, 100% pełna kontrola przebiegów pola magnetycznego. Po namagnesowaniu SDM przeprowadza pełną i ścisłą kontrolę kształtu fali pola magnetycznego dla każdego pojedynczego produktu. Dzieje się tak dlatego, że nawet jeśli projekty wymiarowe są prawidłowe, niewystarczająca dokładność magnesowania może nadal prowadzić do niestabilnego sygnału wyjściowego, zmniejszonej rozdzielczości lub trudności z kalibracją czujnika. Dzięki pełnej kontroli SDM zapewnia, że kształt fali pola magnetycznego każdego magnesu enkodera spełnia standardy projektowe, gwarantując spójność, niezawodność i dokładność ze źródła.
Od zintegrowanego formowania wtryskowego, przez namagnesowanie punktu druku magnetycznego, po pełną kontrolę przebiegów pola magnetycznego — SDM wykorzystuje ten kompletny, precyzyjny łańcuch produkcyjny, aby zapewnić spójne i niezawodne komponenty rdzenia magnetycznego do czujników magnetycznych enkoderów robotów, pomagając w zapewnianiu bardziej precyzyjnego sterowania ruchem w chińskim przemyśle robotyki.
