Um codificador magnético é um sensor que usa mudanças em um campo magnético para medir ângulo de rotação, direção e velocidade. Em termos simples, ele atua como o “proprioceptor” do robô – quando o “cérebro” do robô emite um comando como “levante o braço esquerdo em 30 graus”, o O codificador magnético funciona como um 'transferidor' preso à junta, informando em tempo real o ângulo real alcançado. Assim que um desvio é detectado, o sistema o corrige imediatamente.
Comparados com os codificadores ópticos tradicionais, os codificadores magnéticos apresentam forte capacidade anti-interferência, excelente adaptabilidade ambiental e estrutura flexível , tornando-os particularmente adequados para ambientes industriais e complexos com poeira, óleo e vibração. No campo da robótica, os codificadores magnéticos estão evoluindo de componentes de suporte convencionais para dispositivos de detecção importantes em sistemas inteligentes de controle de movimento.
A quais juntas um sensor codificador magnético de robô se aplica?
Os codificadores magnéticos são usados em quase todas as articulações que requerem feedback de movimento em robôs.
Em termos de tipos de articulações, as articulações centrais, como joelho, ombro e cintura de robôs humanóides, precisam de codificadores. Um robô humanóide típico com mais de 14 articulações requer de 20 a 30 codificadores. Mais surpreendentemente, os dados da indústria mostram que um único robô humanóide requer uma média de cerca de 71 codificadores magnéticos . Esses codificadores geralmente são implantados na extremidade do motor e na extremidade do redutor , trabalhando juntos para melhorar a velocidade e a precisão da posição.
Além dos robôs humanóides, os codificadores magnéticos também são amplamente utilizados em cães-robôs e outros cenários que exigem resposta rápida e têm espaço limitado. Em um robô quadrúpede, cada perna é normalmente equipada com três articulações rotacionais (controlando o movimento do quadril, da coxa e da panturrilha), portanto, um robô quadrúpede usa um total de 12 codificadores para garantir um controle preciso do movimento.
Além disso, os codificadores compactos podem ser instalados em espaços estreitos, como do robô, pulso, dedos e pescoço sem comprometer o desempenho.
Quão eficazes eles são? Que nível de precisão eles podem alcançar?
O desempenho dos encoders magnéticos nas juntas robóticas pode ser resumido em uma palavra: preciso.
Atualmente, os codificadores magnéticos convencionais alcançaram níveis de precisão consideravelmente altos. Por exemplo, codificadores magnéticos que usam tecnologia AMR (magnetorresistência anisotrópica) podem atingir precisão de medição angular de até ±0,07° ; alguns produtos de última geração atingem até 0,05° de precisão de ângulo absoluto . Em termos de resolução, os codificadores magnéticos avançados podem fornecer resolução de até 18 bits em uma faixa de 360°, permitindo que os robôs executem tarefas com maior consistência e repetibilidade.
Em aplicações práticas, um relatório de teste de um fabricante de robôs colaborativos mostrou que, após a adoção de codificadores magnéticos de alto desempenho, a precisão do posicionamento da repetibilidade da junta melhorou de ±0,1 mm para ±0,03 mm . Cada junta do robô Yaskawa MOTOMAN é equipada com codificadores magnéticos de alta precisão integrados, alcançando precisão de posicionamento de repetibilidade de ±0,01 mm.
Os encoders magnéticos também suportam a tecnologia de codificação absoluta multivoltas , que retém informações de posição mesmo após perda de energia, eliminando a necessidade de realocação conforme exigido pelos encoders incrementais.
Eles são resistentes à vibração?
Extremamente resistente a vibrações. Esta é uma das principais vantagens dos codificadores magnéticos em relação aos codificadores ópticos.
Por operarem com base no princípio de medição sem contato , os encoders magnéticos evitam desgaste mecânico e têm vida útil teórica superior a 100.000 horas . Em termos de resistência à vibração, os dados de teste são convincentes: sob vibração contínua (5–2.000 Hz) , a flutuação de saída de posição de encoders magnéticos de alta qualidade é inferior a 0,1° , muito superior aos valores típicos de 3°–5° de encoders convencionais.
Além disso, os codificadores magnéticos também oferecem classificações de proteção IP67 , garantindo operação estável em ambientes agressivos com contaminação por poeira e óleo. Os codificadores magnéticos com tecnologia AMR são insensíveis às variações de intensidade do campo magnético sob modo de operação saturado, apresentando excelente desempenho antivibração e antidesvio de temperatura . Alguns produtos cobrem uma faixa de temperatura operacional de -40°C a +125°C , atendendo aos requisitos de aplicação de nível industrial.
Em suma, sob condições severas, como partida-parada de alta frequência, rotação para frente e para trás e vibração contínua em robôs industriais, os codificadores magnéticos ainda fornecem sinais de posição estáveis e precisos.
Sensores codificadores magnéticos robóticos da SDM
Na cadeia de fornecimento de codificadores magnéticos, a qualidade dos materiais magnéticos determina diretamente o desempenho final do sensor. SDM Magnetics Co., Ltd. é líder neste campo.
Fundada em 2009, com sede em Xiaoshan, Hangzhou, e fábrica em Tonglu, Hangzhou, a SDM é uma empresa de alta tecnologia de nível nacional especializada em ímãs permanentes de terras raras e sistemas de componentes magnéticos. Há mais de uma década, a empresa tem se dedicado à pesquisa e desenvolvimento e à produção de materiais magnéticos, fornecendo soluções completas em todo o mundo para indústrias como automotiva, eletrônicos de consumo, eletrodomésticos, energia verde, médica, telecomunicações e aeroespacial.
No campo dos sensores codificadores magnéticos robóticos, a principal competitividade da SDM reside em uma cadeia completa de fabricação de precisão :
Primeiro, moldagem por injeção integrada. Os ímãs do encoder da SDM são produzidos usando tecnologia de ferrite moldada por injeção , que mistura pó de ferrita com resinas de alto desempenho (por exemplo, náilon, PP, PPS) e os molda por meio de moldagem por injeção. Este processo confere aos ímãs a processabilidade dos plásticos e as propriedades magnéticas das ferritas. Além disso, eles podem ser moldados integralmente com eixos metálicos ou peças estruturais plásticas, aumentando significativamente a resistência estrutural e a integração. Os ímãs moldados por injeção são adequados para magnetização multipolar – uma dúzia ou duas dúzias de pólos são comuns, e versões mais sofisticadas podem ser magnetizadas com até cem pólos.
Em segundo lugar, a magnetização do ponto de impressão magnética. A chave para os ímãs do codificador está na precisão do pólo magnético – a resolução é diretamente afetada pela distância/largura do pólo. O SDM emprega processos e equipamentos de magnetização de alta precisão especialmente desenvolvidos para obter magnetização de passo estreito e alta precisão, garantindo excelente qualidade de sinal. Esta tecnologia de magnetização de ponto estilo 'impressão magnética' controla com precisão a posição e a intensidade de cada pólo magnético, estabelecendo uma base sólida para a precisão de detecção subsequente. A empresa também suporta magnetização multitrilha e personalização de diferentes passos de pólo estreito, atendendo a vários requisitos, desde codificadores incrementais de trilha única até codificadores absolutos de múltiplas trilhas.
Terceiro, inspeção 100% completa dos padrões de forma de onda do campo magnético. Após a magnetização, a SDM realiza uma inspeção rigorosa e completa da forma de onda do campo magnético para cada produto. Isso ocorre porque mesmo que os projetos dimensionais estejam corretos, a precisão insuficiente da magnetização ainda pode levar a uma saída de sinal instável, resolução reduzida ou dificuldades de calibração do sensor. Através da inspeção completa, o SDM garante que a forma de onda do campo magnético de cada ímã do codificador atenda aos padrões de projeto, garantindo consistência, confiabilidade e precisão desde a fonte.
Da moldagem por injeção integrada à magnetização do ponto de impressão magnética e à inspeção completa das formas de onda do campo magnético - a SDM aproveita essa cadeia completa de fabricação de precisão para fornecer componentes de núcleo magnético de alta consistência e alta confiabilidade para sensores de codificadores magnéticos robóticos, ajudando a impulsionar o controle de movimento de maior precisão na indústria robótica da China.
