Un encoder magnetic este un senzor care folosește modificările unui câmp magnetic pentru a măsura unghiul de rotație, direcția și viteza. În termeni simpli, acționează ca „proprioceptor” al robotului — atunci când „creierul” robotului emite o comandă precum „ridicați brațul stâng cu 30 de grade”, encoderul magnetic funcționează ca un „protractor” atașat la articulație, retroalimentând în timp real unghiul real atins. Odată ce este detectată o abatere, sistemul o corectează imediat.
În comparație cu codificatoarele optice tradiționale, codificatoarele magnetice au o capacitate puternică anti-interferență, o adaptabilitate excelentă la mediu și o structură flexibilă , făcându-le deosebit de potrivite pentru medii industriale și complexe cu praf, ulei și vibrații. În domeniul roboticii, codificatoarele magnetice evoluează de la componente convenționale de sprijin în dispozitive de detectare cheie în cadrul sistemelor inteligente de control al mișcării.
La ce articulații se aplică un senzor de codificator magnetic robot?
Codificatoarele magnetice sunt utilizate în aproape toate articulațiile care necesită feedback de mișcare la roboți.
În ceea ce privește tipurile de articulații, articulațiile centrale, cum ar fi genunchiul, umărul și talia roboților umanoizi, au nevoie de codificatori. Un robot umanoid tipic cu peste 14 articulații necesită 20-30 de codificatori. Mai surprinzător, datele din industrie arată că un singur robot umanoid necesită o medie de aproximativ 71 de codificatori magnetici . Aceste codificatoare sunt de obicei instalate atât la capătul motorului, cât și la capătul reductorului , lucrând împreună pentru a îmbunătăți viteza și precizia poziției.
În afară de roboții umanoizi, codificatoarele magnetice sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă la câinii robot și în alte scenarii care necesită un răspuns rapid și au spațiu limitat. Într-un robot patruped, fiecare picior este echipat în mod obișnuit cu 3 articulații de rotație (controlând mișcarea șoldului, coapsei și gambei), astfel încât un robot patruped folosește un total de 12 encodere pentru a asigura un control precis al mișcării.
În plus, codificatoarele compacte pot fi instalate în spații înguste, cum ar fi robotului, încheietura mâinii, degetele și gâtul fără a compromite performanța.
Cât de eficiente sunt? Ce nivel de precizie pot atinge?
Performanța codificatoarelor magnetice în articulațiile robotului poate fi rezumată într-un singur cuvânt: precis.
În prezent, codificatoarele magnetice de masă au atins niveluri de precizie considerabil ridicate. De exemplu, codificatoarele magnetice care utilizează tehnologia AMR (magnetorerezistență anizotropă) pot obține o precizie de măsurare unghiulară de până la ±0,07° ; unele produse high-end ajung chiar și la o precizie absolută a unghiului de 0,05° . În ceea ce privește rezoluția, codificatoarele magnetice avansate pot oferi o rezoluție de până la 18 biți pe o gamă de 360°, permițând roboților să efectueze sarcini cu o mai mare consistență și repetabilitate.
În aplicațiile practice, un raport de testare al unui producător de roboți colaborativ a arătat că, după adoptarea unor codificatoare magnetice de înaltă performanță, precizia de poziționare a repetabilității articulațiilor s-a îmbunătățit de la ±0,1 mm la ±0,03 mm . Fiecare articulație a robotului Yaskawa MOTOMAN este echipată cu codificatoare magnetice de înaltă precizie încorporate, realizând o precizie de poziționare cu repetabilitate de ±0,01 mm.
Codificatoarele magnetice acceptă, de asemenea, tehnologia de codificare absolută multi-turn , care reține informațiile de poziție chiar și după pierderea puterii, eliminând nevoia de relocalizare, așa cum este cerut de codificatoarele incrementale.
Sunt rezistente la vibrații?
Extrem de rezistent la vibrații. Acesta este unul dintre avantajele cheie ale codificatoarelor magnetice față de codificatoarele optice.
Deoarece funcționează pe un principiu de măsurare fără contact , codificatoarele magnetice evită uzura mecanică și au o durată de viață teoretică de peste 100.000 de ore . În ceea ce privește rezistența la vibrații, datele de testare sunt convingătoare: în condiții de vibrație continuă (5–2000 Hz) , fluctuația de ieșire a poziției codificatoarelor magnetice de înaltă calitate este mai mică de 0,1° , mult superioară valorilor tipice de 3°–5° ale codificatoarelor convenționale.
În plus, codificatoarele magnetice oferă, de asemenea, un grad de protecție IP67 , asigurând o funcționare stabilă în medii dure, cu contaminare cu praf și ulei. Codificatoarele magnetice cu tehnologia AMR sunt insensibile la variațiile de intensitate a câmpului magnetic în modul de funcționare saturat, oferind anti-vibrații și anti-derivare a temperaturii . performanțe excelente Unele produse acoperă un interval de temperatură de funcționare de la -40°C până la +125°C , îndeplinind cerințele aplicațiilor de calitate industrială.
Pe scurt, în condiții severe, cum ar fi pornire-oprire de înaltă frecvență, rotație înainte-înapoi și vibrații continue la roboții industriali, codificatoarele magnetice oferă încă semnale de poziție stabile și precise.
Senzori cu codificator magnetic robot de la SDM
În lanțul de aprovizionare al codificatorului magnetic, calitatea materialelor magnetice determină în mod direct performanța finală a senzorului. SDM Magnetics Co., Ltd. este lider în acest domeniu.
Fondată în 2009, cu sediul în Xiaoshan, Hangzhou, și fabrica sa în Tonglu, Hangzhou, SDM este o întreprindere de înaltă tehnologie la nivel național specializată în magneți permanenți din pământuri rare și sisteme de componente magnetice. De peste un deceniu, compania s-a dedicat cercetării și dezvoltării și producției de materiale magnetice, oferind soluții unice la nivel mondial pentru industrii precum auto, electronice de larg consum, electrocasnice, energie verde, medical, telecomunicații și aerospațial.
În domeniul senzorilor cu codificatori magnetici robot, competitivitatea de bază a SDM constă într-un lanț complet de producție de precizie :
În primul rând, turnarea prin injecție integrată. Magneții codificatori SDM sunt produși folosind tehnologia de ferită turnată prin injecție , care amestecă pulberea de ferită cu rășini de înaltă performanță (de exemplu, nailon, PP, PPS) și le modelează prin turnare prin injecție. Acest proces conferă magneților atât procesabilitatea materialelor plastice, cât și proprietățile magnetice ale feritelor. Mai mult, ele pot fi turnate integral cu arbori metalici sau piese structurale din plastic, sporind foarte mult rezistența și integrarea structurală. Magneții turnați prin injecție sunt potriviți pentru magnetizarea multipol - o duzină sau două duzini de poli sunt obișnuiți, iar versiunile mai sofisticate pot fi magnetizate cu până la o sută de poli.
În al doilea rând, magnetizarea punctului de imprimare magnetică. Cheia magneților codificatori constă în precizia polului magnetic - rezoluția este direct afectată de pasul/lățimea polului. SDM folosește procese și echipamente special dezvoltate de magnetizare de înaltă precizie pentru a obține o magnetizare cu pas îngust și de înaltă precizie, asigurând o calitate excelentă a semnalului. Această tehnologie de magnetizare a punctelor în stil „imprimare magnetică” controlează cu precizie poziția și intensitatea fiecărui pol magnetic, punând o bază solidă pentru acuratețea ulterioară a detectării. Compania acceptă, de asemenea, magnetizarea pe mai multe căi și personalizarea diferitelor pasuri de poli înguste, îndeplinind diverse cerințe de la codificatoare incrementale cu o singură cale până la encodere absolute cu mai multe căi.
În al treilea rând, inspecție completă 100% a modelelor de forme de undă ale câmpului magnetic. După magnetizare, SDM efectuează o inspecție completă strictă a formei de undă a câmpului magnetic pentru fiecare produs. Acest lucru se datorează faptului că, chiar dacă modelele dimensionale sunt corecte, acuratețea insuficientă a magnetizării poate duce la ieșire instabilă a semnalului, rezoluție redusă sau dificultăți de calibrare a senzorului. Prin inspecție completă, SDM asigură că forma de undă a câmpului magnetic a fiecărui magnet de codificator îndeplinește standardele de proiectare, garantând consistența, fiabilitatea și acuratețea de la sursă.
De la turnarea prin injecție integrată, la magnetizarea punctului de imprimare magnetică, până la inspecția completă a formelor de undă a câmpului magnetic — SDM folosește acest lanț complet de producție de precizie pentru a oferi componente de miez magnetic de înaltă consistență și fiabilitate ridicată pentru senzorii de codificare magnetică robot, ajutând la controlul mișcării de mai mare precizie în industria robotică din China.
