Magnetický kódovač je snímač, ktorý využíva zmeny magnetického poľa na meranie uhla otáčania, smeru a rýchlosti. Jednoducho povedané, funguje ako 'proprioreceptor' robota — keď 'mozog' robota vydá príkaz ako 'zdvihni ľavú ruku o 30 stupňov' magnetický enkodér funguje ako 'uhlomer' pripevnený ku kĺbu a v reálnom čase podáva späť skutočný dosiahnutý uhol. Akonáhle je zistená odchýlka, systém ju okamžite opraví.
V porovnaní s tradičnými optickými kódovačmi majú magnetické kódovače silnú schopnosť proti rušeniu, vynikajúcu adaptabilitu na životné prostredie a flexibilnú štruktúru , vďaka čomu sú obzvlášť vhodné pre priemyselné a zložité prostredia s prachom, olejom a vibráciami. V oblasti robotiky sa magnetické kódovače vyvíjajú z konvenčných podporných komponentov na kľúčové snímacie zariadenia v rámci inteligentných systémov riadenia pohybu.
Na ktoré kĺby sa vzťahuje snímač magnetického kódovacieho robota?
Magnetické kódovače sa používajú takmer vo všetkých kĺboch, ktoré vyžadujú spätnú väzbu v robotoch.
Pokiaľ ide o typy kĺbov, všetky základné kĺby, ako je koleno, rameno a pás humanoidných robotov, potrebujú kódovače. Typický humanoidný robot so 14+ kĺbmi vyžaduje 20–30 kódovačov. Ešte pozoruhodnejšie je, že priemyselné údaje ukazujú, že jeden humanoidný robot potrebuje v priemere asi 71 magnetických kódovačov . Tieto kódovače sú zvyčajne nasadené na konci motora aj na konci reduktora , pričom spolupracujú na zlepšení rýchlosti a presnosti polohy.
Okrem humanoidných robotov sú magnetické kódovače tiež široko používané v robotických psoch a iných scenároch, ktoré vyžadujú rýchlu odozvu a majú obmedzený priestor. V štvornožcovom robote je každá noha typicky vybavená 3 rotačnými kĺbmi (riadiacimi pohyb bedra, stehna a lýtka), takže jeden štvornohý robot používa celkovo 12 kódovačov na zabezpečenie presného riadenia pohybu.
Okrem toho je možné kompaktné kódovače inštalovať do úzkych priestorov, ako je robota zápästie, prsty a krk bez zníženia výkonu.
Ako efektívne sú? Akú úroveň presnosti môžu dosiahnuť?
Výkon magnetických kódovačov v kĺboch robotov možno zhrnúť do jedného slova: presný.
V súčasnosti bežné magnetické kódovače dosiahli značne vysoké úrovne presnosti. Napríklad magnetické snímače využívajúce technológiu AMR (anizotropná magnetorezistencia) môžu dosiahnuť presnosť merania uhla až ±0,07° ; niektoré špičkové produkty dokonca dosahujú absolútnu presnosť uhla 0,05° . Pokiaľ ide o rozlíšenie, pokročilé magnetické kódovače môžu poskytnúť až 18-bitové rozlíšenie v rozsahu 360°, čo umožňuje robotom vykonávať úlohy s väčšou konzistenciou a opakovateľnosťou.
V praktických aplikáciách správa o teste od výrobcu spolupracujúcich robotov ukázala, že po použití vysokovýkonných magnetických kódovačov sa presnosť polohovania opakovateľnosti spoja zlepšila z ±0,1 mm na ±0,03 mm . Každý kĺb robota Yaskawa MOTOMAN je vybavený vstavanými vysoko presnými magnetickými kódovačmi, ktoré dosahujú opakovateľnú presnosť polohovania ±0,01 mm.
Magnetické kódovače tiež podporujú technológiu viacotáčkového absolútneho kódovania , ktorá uchováva informácie o polohe aj po strate napájania, čím sa eliminuje potreba opätovného nasmerovania, ako to vyžadujú inkrementálne kódovače.
Sú odolné voči vibráciám?
Extrémne odolný voči vibráciám. Toto je jedna z kľúčových výhod magnetických kódovačov oproti optickým kódovačom.
Pretože fungujú na bezkontaktnom princípe merania , magnetické snímače zabraňujú mechanickému opotrebovaniu a majú teoretickú životnosť presahujúcu 100 000 hodín . Pokiaľ ide o odolnosť voči vibráciám, testovacie údaje sú presvedčivé: pri nepretržitej vibrácii (5–2000 Hz) je kolísanie výstupu polohy vysokokvalitných magnetických snímačov menšie ako 0,1° , čo je oveľa lepšie ako typické hodnoty 3° až 5° konvenčných snímačov.
Magnetické snímače navyše ponúkajú krytie IP67 , ktoré zaisťuje stabilnú prevádzku v drsnom prostredí s kontamináciou prachom a olejom. Magnetické kódovače technológie AMR sú necitlivé na zmeny intenzity magnetického poľa v nasýtenom prevádzkovom režime a vyznačujú sa vynikajúcim antivibračným výkonom a odolnosťou proti posunu teploty. Niektoré produkty pokrývajú rozsah prevádzkových teplôt od -40 °C do +125 °C , čím spĺňajú požiadavky priemyselnej aplikácie.
Stručne povedané, v náročných podmienkach, ako je vysokofrekvenčný štart-stop, rotácia dopredu-dozadu a nepretržité vibrácie v priemyselných robotoch, magnetické kódovače stále poskytujú stabilné a presné polohové signály.
Robotické magnetické snímače kódovania SDM
V dodávateľskom reťazci magnetických kódovačov kvalita magnetických materiálov priamo určuje konečný výkon snímača. SDM Magnetics Co., Ltd. je lídrom v tejto oblasti.
Spoločnosť SDM, založená v roku 2009, so sídlom v Xiaoshan, Hangzhou a továrňou v Tonglu, Hangzhou, je high-tech podnik na národnej úrovni, ktorý sa špecializuje na permanentné magnety vzácnych zemín a systémy magnetických komponentov. Už viac ako desať rokov sa spoločnosť venuje výskumu a vývoju a výrobe magnetických materiálov a poskytuje komplexné riešenia na celom svete pre priemyselné odvetvia, ako je automobilový priemysel, spotrebná elektronika, domáce spotrebiče, zelená energia, zdravotníctvo, telekomunikácie a letecký priemysel.
V oblasti robotických snímačov magnetických kódovačov spočíva hlavná konkurencieschopnosť SDM v kompletnom precíznom výrobnom reťazci :
Po prvé, integrované vstrekovanie. Magnety kódovača SDM sa vyrábajú pomocou technológie vstrekovania feritu , ktorá mieša feritový prášok s vysokovýkonnými živicami (napr. nylon, PP, PPS) a tvaruje ich vstrekovaním. Tento proces dodáva magnetom spracovateľnosť plastov a magnetické vlastnosti feritov. Okrem toho môžu byť integrálne tvarované s kovovými hriadeľmi alebo plastovými konštrukčnými časťami, čo výrazne zvyšuje pevnosť konštrukcie a integráciu. Vstrekované magnety sú vhodné na viacpólovú magnetizáciu – bežný je tucet alebo dva tucty pólov a sofistikovanejšie verzie môžu byť magnetizované až stovkou pólov.
Po druhé, magnetizácia bodu magnetickej tlače. Kľúč k magnetom kódovača spočíva v presnosti magnetických pólov – rozlíšenie je priamo ovplyvnené rozstupom/šírkou pólov. SDM využíva špeciálne vyvinuté vysoko presné magnetizačné procesy a zariadenia na dosiahnutie magnetizácie s úzkym rozstupom, s vysokou presnosťou, ktorá zaisťuje vynikajúcu kvalitu signálu. Táto technológia bodovej magnetizácie v štýle 'magnetickej tlače' presne riadi polohu a intenzitu každého magnetického pólu, čím vytvára pevný základ pre následnú presnosť snímania. Spoločnosť tiež podporuje viacstopovú magnetizáciu a prispôsobenie rôznych úzkych rozstupov pólov, ktoré spĺňajú rôzne požiadavky od jednostopových inkrementálnych až po viacstopé absolútne kódovače.
Po tretie, 100% úplná kontrola vzorov vĺn magnetického poľa. Po magnetizácii SDM vykonáva prísnu úplnú kontrolu priebehu magnetického poľa pre každý jednotlivý produkt. Je to preto, že aj keď sú rozmerové návrhy správne, nedostatočná presnosť magnetizácie môže stále viesť k nestabilnému výstupu signálu, zníženému rozlíšeniu alebo problémom s kalibráciou snímača. Prostredníctvom úplnej kontroly SDM zaisťuje, že priebeh magnetického poľa každého magnetu kódovača spĺňa konštrukčné štandardy, čo zaručuje konzistentnosť, spoľahlivosť a presnosť zo zdroja.
Od integrovaného vstrekovania cez magnetizáciu bodu magnetickej tlače až po úplnú kontrolu kriviek magnetického poľa – SDM využíva tento kompletný reťazec presnej výroby na poskytovanie vysokokonzistentných a vysoko spoľahlivých komponentov magnetického jadra pre robotické magnetické snímače kódovania, čo pomáha riadiť presnejšie riadenie pohybu v čínskom robotickom priemysle.
