Magnetni kodirnik je senzor, ki uporablja spremembe v magnetnem polju za merjenje rotacijskega kota, smeri in hitrosti. Preprosto povedano, deluje kot robotov 'proprioceptor' - ko robotovi 'možgani' izdajo ukaz, kot je 'dvignite levo roko za 30 stopinj', magnetni kodirnik deluje kot 'kotomer', pritrjen na sklep, in v realnem času sporoča dejanski doseženi kot. Ko je zaznano odstopanje, ga sistem takoj odpravi.
V primerjavi s tradicionalnimi optičnimi dajalniki imajo magnetni dajalniki močno zmogljivost proti motnjam, odlično prilagodljivost okolju in prilagodljivo strukturo , zaradi česar so posebej primerni za industrijska in kompleksna okolja s prahom, oljem in vibracijami. Na področju robotike se magnetni dajalniki razvijajo iz običajnih podpornih komponent v naprave za zaznavanje ključev znotraj inteligentnih sistemov za nadzor gibanja.
Za katere sklepe se uporablja senzor robotskega magnetnega kodirnika?
Magnetni kodirniki se uporabljajo v skoraj vseh sklepih, ki zahtevajo povratne informacije o gibanju pri robotih.
Kar zadeva vrste sklepov, vsi ključni sklepi, kot so koleno, rama in pas humanoidnih robotov, potrebujejo kodirnike. Tipičen humanoidni robot s 14+ sklepi potrebuje 20–30 kodirnikov. Še bolj presenetljivo je, da industrijski podatki kažejo, da en humanoidni robot v povprečju potrebuje približno 71 magnetnih kodirnikov . Ti kodirniki so običajno nameščeni tako na koncu motorja kot na koncu reduktorja , ki skupaj izboljšata hitrost in natančnost položaja.
Poleg humanoidnih robotov se magnetni kodirniki pogosto uporabljajo tudi v robotskih psih in drugih scenarijih, ki zahtevajo hiter odziv in imajo omejen prostor. Pri štirinožnem robotu je vsaka noga običajno opremljena s 3 rotacijskimi sklepi (ki nadzorujejo gibanje kolkov, stegen in meč), tako da en štirinožni robot uporablja skupno 12 kodirnikov za zagotavljanje natančnega nadzora gibanja.
Poleg tega lahko kompaktne kodirnike namestite v ozke prostore, kot so robotovo zapestje, prsti in vrat, ne da bi pri tem ogrozili delovanje.
Kako učinkoviti so? Kakšno stopnjo natančnosti lahko dosežejo?
Delovanje magnetnih dajalnikov v spojih robotov lahko povzamemo z eno besedo: natančno.
Trenutno so glavni magnetni dajalniki dosegli precej visoke ravni natančnosti. Na primer, magnetni dajalniki, ki uporabljajo tehnologijo AMR (anizotropni magnetni upor), lahko dosežejo kotno merilno natančnost do ±0,07° ; nekateri vrhunski izdelki dosegajo celo 0,05° absolutne kotne natančnosti . Kar zadeva ločljivost, lahko napredni magnetni kodirniki zagotovijo do 18-bitno ločljivost v obsegu 360°, kar robotom omogoča izvajanje nalog z večjo doslednostjo in ponovljivostjo.
V praktičnih aplikacijah je poročilo o preskusu sodelujočega proizvajalca robotov pokazalo, da se je po uporabi visokozmogljivih magnetnih kodirnikov natančnost pozicioniranja ponovljivosti spoja izboljšala z ±0,1 mm na ±0,03 mm . Vsak člen robota Yaskawa MOTOMAN je opremljen z vgrajenimi visoko natančnimi magnetnimi dajalniki, ki dosegajo ±0,01 mm ponovljivost natančnosti pozicioniranja.
Magnetni dajalniki podpirajo tudi tehnologijo večobratnega absolutnega kodiranja , ki obdrži informacije o položaju tudi po izpadu napajanja, kar odpravlja potrebo po ponovnem usmerjanju, kot ga zahtevajo inkrementalni dajalniki.
Ali so odporni na vibracije?
Izjemno odporen na vibracije. To je ena ključnih prednosti magnetnih dajalnikov pred optičnimi.
Ker delujejo na principu brezkontaktnega merjenja , se magnetni dajalniki izogibajo mehanski obrabi in imajo teoretično življenjsko dobo, ki presega 100.000 ur . Kar zadeva odpornost na vibracije, so preskusni podatki prepričljivi: pri neprekinjenih vibracijah (5–2000 Hz) je izhodna fluktuacija položaja visokokakovostnih magnetnih dajalnikov manjša od 0,1° , kar je veliko boljše od tipičnih vrednosti 3°–5° običajnih dajalnikov.
Poleg tega magnetni dajalniki ponujajo tudi stopnje zaščite IP67 , kar zagotavlja stabilno delovanje v težkih okoljih s prahom in kontaminacijo z oljem. Magnetni dajalniki s tehnologijo AMR so neobčutljivi na variacije jakosti magnetnega polja v nasičenem načinu delovanja in imajo odlično delovanje proti vibracijam in temperaturnemu drsanju . Nekateri izdelki pokrivajo delovno temperaturno območje od -40 °C do +125 °C in izpolnjujejo zahteve industrijske uporabe.
Skratka, v težkih pogojih, kot so visokofrekvenčni start-stop, vrtenje naprej-nazaj in neprekinjene vibracije v industrijskih robotih, magnetni kodirniki še vedno zagotavljajo stabilne in natančne signale položaja.
Senzorji robotskega magnetnega kodirnika SDM
V dobavni verigi magnetnega kodirnika kakovost magnetnih materialov neposredno določa končno zmogljivost senzorja. SDM Magnetics Co., Ltd. je vodilni na tem področju.
Podjetje SDM, ustanovljeno leta 2009, s sedežem v mestu Xiaoshan, Hangzhou, in tovarno v mestu Tonglu, Hangzhou, je visokotehnološko podjetje na nacionalni ravni, specializirano za trajne magnete redkih zemelj in sisteme magnetnih komponent. Podjetje se že več kot desetletje posveča raziskavam in razvoju ter proizvodnji magnetnih materialov, pri čemer zagotavlja rešitve na enem mestu po vsem svetu za industrije, kot so avtomobilska industrija, potrošniška elektronika, gospodinjski aparati, zelena energija, medicina, telekomunikacije in vesoljska industrija.
Na področju senzorjev robotskih magnetnih kodirnikov je glavna konkurenčnost SDM v popolni natančni proizvodni verigi :
Prvič, integrirano brizganje. Magneti za dajalnike SDM so proizvedeni z uporabo tehnologije brizganja feritov , ki zmeša feritni prah z visoko zmogljivimi smolami (npr. najlon, PP, PPS) in jih oblikuje z brizganjem. Ta postopek daje magnetom sposobnost obdelave plastike in magnetne lastnosti feritov. Poleg tega jih je mogoče v celoti oblikovati s kovinskimi gredmi ali plastičnimi strukturnimi deli, kar močno izboljša strukturno trdnost in integracijo. Brizgani magneti so zelo primerni za večpolno magnetizacijo - običajnih je ducat ali dva ducata polov, bolj sofisticirane različice pa je mogoče magnetizirati z do sto poli.
Drugič, magnetizacija točke magnetnega tiskanja. Ključ do magnetov kodirnikov je v natančnosti magnetnega pola – na ločljivost neposredno vpliva razmak/širina pola. SDM uporablja posebej razvite postopke in opremo za magnetizacijo z visoko natančnostjo, da doseže magnetizacijo z ozkim korakom in z visoko natančnostjo, kar zagotavlja odlično kakovost signala. Ta tehnologija točkovnega magnetiziranja v slogu 'magnetnega tiskanja' natančno nadzoruje položaj in intenzivnost vsakega magnetnega pola ter postavlja trdne temelje za kasnejšo natančnost zaznavanja. Podjetje prav tako podpira večtirno magnetizacijo in prilagoditev različnih ozkih polov, ki izpolnjujejo različne zahteve od enoslednih inkrementalnih do večslednih absolutnih dajalnikov.
Tretjič, 100 % popoln pregled vzorcev valovnih oblik magnetnega polja. Po magnetizaciji SDM opravi strog popoln pregled valovne oblike magnetnega polja za vsak posamezen izdelek. To je zato, ker tudi če so dimenzionalne zasnove pravilne, lahko nezadostna natančnost magnetizacije še vedno vodi do nestabilnega izhodnega signala, zmanjšane ločljivosti ali težav pri kalibraciji senzorja. S popolnim pregledom SDM zagotavlja, da valovna oblika magnetnega polja vsakega magneta kodirnika ustreza standardom oblikovanja, kar zagotavlja doslednost, zanesljivost in natančnost od vira.
Od integriranega brizganja do magnetiziranja točke magnetnega tiskanja do popolnega pregleda valovnih oblik magnetnega polja — SDM izkorišča to celotno natančno proizvodno verigo, da zagotovi visoko konsistentne in visoko zanesljive komponente magnetnega jedra za senzorje robotskega magnetnega kodirnika, kar pomaga pri spodbujanju natančnejšega nadzora gibanja v kitajski robotski industriji.
