Senzor de codificator magnetic robot: Cum discurile cu coduri magnetice domestice sparg monopolul importului?

În interiorul articulațiilor roboților industriali, pe arborii servomotoarelor și la fiecare nod de mișcare al roboților umanoizi, se ascunde o componentă discretă, dar vitală - codificator magnetic . Acționează ca „nervul articular” al robotului, captând viteza, poziția și unghiul în timp real, transformând mișcarea mecanică în semnale electrice și permițând fiecare viraj și apucare precisă.

În centrul unui codificator magnetic se află  discul de cod magnetic  (numit și inel magnetic sau tambur) - o componentă magnetică circulară modelată cu poli N/S alternanți. Pe măsură ce discul se rotește cu arborele, senzorul magnetic detectează modificările câmpului magnetic pentru a calcula unghiul și viteza. În comparație cu tradiționale  codificatoarele optice , codificatoarele magnetice oferă  măsurători fără contact, imunitate la praf și ulei, rezistență la vibrații, o gamă largă de temperaturi de funcționare și o durată lungă de viață , făcându-le din ce în ce mai dominante în automatizarea industrială și robotică.

I. De ce este obligatorie 'substituția internă'?

Deși mici, codificatoarele magnetice sunt o  tehnologie clasică de blocaj . De ani de zile, codificatoarele magnetice de înaltă precizie de 19 biți sau chiar 20 de biți necesare roboților umanoizi, vehiculelor cu energie nouă și multe alte sectoare s-au bazat în întregime pe importurile din Europa – nu numai costisitoare, ci și supuse unor termene lungi de livrare. Codificatoarele magnetice interne s-au luptat cândva cu o acuratețe insuficientă, iar producția de discuri cu coduri magnetice de ultimă generație a fost mult timp controlată de giganți străini.

Din fericire, această situație se schimbă. Cu progrese continue în  materiale magnetice, magnetizare de precizie și turnare integrată , companiile chineze îmbunătățesc constant performanța senzorilor magnetorezistivi de înaltă precizie și a discurilor cu cod magnetic, accelerând înlocuirea internă. În 2024, dimensiunea pieței industriei de codificatoare magnetice din China a atins aproximativ  1,114 miliarde RMB , în creștere cu 8,37% de la an la an.

II. Trei obstacole tehnice pentru discurile cu cod magnetic domestic

Fabricarea unui disc de cod magnetic de înaltă performanță pentru codificatoare magnetice robot necesită depășirea a trei provocări tehnice principale:

1. Precizie de turnare  – Precizia dimensională a discului afectează direct rezoluția codificatorului și stabilitatea semnalului. Metodele tradiționale de asamblare în mai multe piese sau post-procesare introduc erori de asamblare care nu pot îndeplini precizia la nivel de microni cerută de îmbinările robotului.

2. Uniformitate și complexitate a magnetizării  – Codificatoarele magnetice de înaltă precizie necesită de obicei zeci sau chiar peste o sută de perechi de poli N/S. În timpul magnetizării, fiecare pol trebuie să fie identic ca putere, poziție și unghi - orice abatere mică duce la erori de măsurare unghiulară.

3. Inspecție 100% de ieșire  – Înainte ca un disc cu cod magnetic să fie instalat într-un robot, acesta trebuie să fie supus unor teste riguroase ale formei de undă a câmpului magnetic pentru a se asigura că semnalul său de ieșire îndeplinește specificațiile de proiectare. Fără o inspecție completă, nu există consistență sau fiabilitate.

III. SDM: O descoperire unică de la materiale magnetice la senzori codificatori magnetici

În mijlocul valului de înlocuire internă,  SDM Magnetics (Hangzhou) Co., Ltd.  a creat o cale independentă, cu lanț complet, de la materiale magnetice la senzori codificatori magnetici.

În domeniul senzorilor de codificare magnetică robot, SDM a construit o buclă tehnică completă de  turnare prin injecție integrată → magnetizare punct de imprimare magnetică → inspecție completă a formei de undă a câmpului magnetic , fiecare pas reflectând căutarea supremă a preciziei și consistenței.

Turnare prin injecție integrată: de la 'asamblare' la 'turnare monolitică'
Fabricarea tradițională a discurilor cu cod magnetic urmează adesea un proces segmentat – mai întâi turnare, apoi magnetizare, apoi asamblare – și fiecare pas suplimentar acumulează erori. SDM adoptă tehnologia  integrată de turnare prin injecție  , care combină materialul magnetic și substratul discului într-o singură etapă de turnare prin injecție. Acest lucru nu numai că reduce drastic toleranțele acumulate de la asamblare, dar și îmbunătățește semnificativ rezistența structurală și ușurarea discului - potrivite în special pentru articulațiile robotilor unde dimensiunea și greutatea sunt critice.

Magnetizare punct de imprimare magnetică: fiecare pol 'cioplit cu precizie'
Codificatoarele magnetice de înaltă precizie cer ca fiecare pol N/S de pe disc să fie poziționat cu o precizie extremă și o intensitate uniformă a câmpului magnetic. SDM folosește  magnetizarea punctului de imprimare magnetică  – magnetizând în mod independent și precis fiecare pol unul câte unul. Această abordare „cioplită” asigură o distribuție uniformă a polilor și o intensitate stabilă a câmpului magnetic, garantând în mod fundamental semnalul de ieșire sinusoidal al codificatorului și punând o bază magnetică solidă pentru măsurarea unghiului de înaltă rezoluție.

Inspecția completă a formei de undă a câmpului magnetic: niciun disc „defect” nu părăsește fabrica
Ultima linie de apărare în fabricarea discurilor cu cod magnetic este inspecția. SDM efectuează  inspecția completă a formei de undă a câmpului magnetic  pe fiecare disc înainte de expediere. Folosind senzori magnetici de înaltă sensibilitate, semnalul complet al câmpului magnetic în timpul rotației este captat, iar diagramele formelor de undă sunt generate pentru a analiza parametrii cheie, cum ar fi erorile de la vârf la vârf și distorsiunea formei de undă. Doar discurile cu forme de undă perfecte primesc o etichetă de calificare - ceea ce înseamnă că fiecare disc cu cod magnetic SDM livrat producătorilor de roboți a fost supus  unei verificări de 100% a formei de undă , asigurând o funcționare stabilă pe termen lung în articulațiile robotizate.

IV. De la „substituție internă” la „conducere internă”

De la turnarea prin injecție integrată, la magnetizarea punctului de imprimare magnetică, la inspecția completă a formei de undă a câmpului magnetic - SDM a construit un lanț de producție complet, autonom și controlabil pentru discuri cu senzori de codificator magnetic cu aceste trei procese aparent simple, dar puternice.

Aceasta nu este doar o actualizare a tehnologiei de fabricație; este un microcosmos al  industriei materialelor magnetice din China, care trece de la „adept” la „concurent” și chiar „lider” . Când discurile cu coduri magnetice interne sunt instalate în articulațiile roboților chinezi, când „gâtul de sticlă” devine „în mâinile noastre”, coloana vertebrală a industriei robotice a Chinei este cu adevărat ridicată.

SDM Magnetics – conduce fiecare rotație precisă a roboților chinezi cu puterea magnetismului.