Датчик магнитного кодировщика робота: как отечественные диски с магнитным кодом нарушают монополию на импорт?

Внутри соединений промышленных роботов, на валах серводвигателей и в каждом узле движения гуманоидных роботов скрывается незаметный, но жизненно важный компонент – магнитный энкодер . Он действует как «суставной нерв» робота, фиксируя скорость, положение и угол в реальном времени, преобразуя механическое движение в электрические сигналы и обеспечивая каждый точный поворот и захват.

В основе магнитного кодировщика лежит  диск с магнитным кодом  (также называемый магнитным кольцом или барабаном) — круглый магнитный компонент с чередующимися северными и южными полюсами. Когда диск вращается вместе с валом, магнитный датчик обнаруживает изменения магнитного поля и рассчитывает угол и скорость. По сравнению с традиционными  оптическими энкодерами , магнитные энкодеры обеспечивают  бесконтактное измерение, устойчивость к пыли и маслу, устойчивость к вибрации, широкий диапазон рабочих температур и длительный срок службы , что делает их все более доминирующими в промышленной автоматизации и робототехнике.

I. Почему «внутреннее замещение» необходимо?

Несмотря на небольшой размер, магнитные энкодеры представляют собой классическую  технологию с узким местом . В течение многих лет высокоточные 19-битные или даже 20-битные магнитные энкодеры, необходимые для роботов-гуманоидов, транспортных средств на новых источниках энергии и многих других секторов, полностью зависели от импорта из Европы – не только дорогого, но и требующего длительных сроков поставки. Отечественные магнитные энкодеры когда-то страдали от недостаточной точности, а производство высококачественных дисков с магнитным кодом долгое время контролировалось иностранными гигантами.

К счастью, эта ситуация меняется. Благодаря постоянным прорывам в области  магнитных материалов, точной намагничивания и интегрированного формования китайские компании постоянно улучшают характеристики высокоточных магниторезистивных датчиков и дисков с магнитным кодом, ускоряя их замещение внутри страны. В 2024 году объем рынка магнитных кодировщиков в Китае достиг примерно  1,114 млрд юаней , увеличившись на 8,37% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года.

II. Три технических препятствия для отечественных дисков с магнитным кодом

Производство высокопроизводительного магнитного кодового диска для роботизированных магнитных энкодеров требует решения трех основных технических проблем:

1. Точность формования  . Точность размеров диска напрямую влияет на разрешение энкодера и стабильность сигнала. Традиционные методы сборки нескольких деталей или постобработки приводят к ошибкам сборки, которые не могут обеспечить микронную точность, необходимую для соединений роботов.

2. Однородность и сложность намагничивания  . Для высокоточных магнитных энкодеров обычно требуются десятки или даже более сотни пар полюсов север-юг. Во время намагничивания все полюса должны быть одинаковыми по силе, положению и углу – любое малейшее отклонение приводит к ошибкам измерения угла.

3. 100% выходной контроль  . Прежде чем диск с магнитным кодом будет установлен в робота, он должен пройти тщательное тестирование формы волны магнитного поля, чтобы убедиться, что его выходной сигнал соответствует проектным спецификациям. Без полной проверки не будет стабильности и надежности.

III. SDM: универсальный прорыв от магнитных материалов к датчикам магнитных энкодеров

На волне внутреннего замещения компания  SDM Magnetics (Hangzhou) Co., Ltd.  проложила независимый полный путь от магнитных материалов до датчиков магнитных энкодеров.

В области роботизированных магнитных энкодеров компания SDM создала полный технический цикл, включающий  интегрированное литье под давлением → намагничивание точки магнитной печати → полный контроль формы сигнала магнитного поля , при этом каждый шаг отражает предельное стремление к точности и постоянству.

Комплексное литье под давлением: от «сборки» к «монолитному литью».
Традиционное производство дисков с магнитным кодом часто следует сегментированному процессу – сначала формование, затем намагничивание, затем сборка – и каждый дополнительный этап накапливает ошибки. SDM использует  интегрированную  технологию литья под давлением, которая объединяет магнитный материал и подложку диска за один этап литья под давлением. Это не только радикально снижает совокупные допуски при сборке, но также значительно повышает структурную прочность и вес диска, что особенно подходит для соединений роботов, где размер и вес имеют решающее значение.

Намагниченность точки магнитной печати: каждый полюс «вырезан с точностью»
Высокоточные магнитные энкодеры требуют, чтобы каждый северный и южный полюс на диске располагался с предельной точностью и равномерной интенсивностью магнитного поля. SDM использует  намагничивание точек магнитной печати  – независимо и точно намагничивая каждый полюс один за другим. Такой «резной» подход обеспечивает равномерное распределение полюсов и стабильную интенсивность магнитного поля, что принципиально гарантирует синусоидальный выходной сигнал энкодера и закладывает прочную магнитную основу для измерения углов с высоким разрешением.

Полная проверка формы волны магнитного поля: ни один «дефектный» диск не покидает завод
Последним рубежом защиты при производстве дисков с магнитным кодом является проверка. SDM выполняет  полную проверку формы сигнала магнитного поля  на каждом диске перед отправкой. С помощью высокочувствительных магнитных датчиков фиксируется полный сигнал магнитного поля во время вращения и создаются диаграммы формы сигнала для анализа ключевых параметров, таких как размах ошибок и искажение формы сигнала. Только диски с идеальной формой сигнала получают квалификационную бирку — это означает, что каждый диск SDM с магнитным кодом, поставляемый производителям роботов, прошел  100% проверку формы сигнала , что обеспечивает долгосрочную стабильную работу в роботизированных соединениях.

IV. От «внутреннего замещения» к «внутреннему лидерству»

От комплексного литья под давлением до намагничивания точки магнитной печати и полного контроля формы сигнала магнитного поля — SDM создала полную, автономную и контролируемую производственную цепочку для сенсорных дисков магнитных энкодеров с помощью этих трех, казалось бы, простых, но мощных процессов.

Это не просто обновление производственных технологий; это микрокосм  китайской промышленности магнитных материалов, превращающейся из «последователя» в «конкурента» и даже «лидера» . Когда отечественные диски с магнитным кодом будут установлены в суставах китайских роботов, когда «узкое место» станет «в наших руках», костяк китайской робототехнической промышленности действительно выстоит.

SDM Magnetics – управление каждым точным вращением китайских роботов с помощью силы магнетизма.