Робот-датчик магнітного кодера: як вітчизняні диски з магнітним кодом порушують імпортну монополію?

Усередині з’єднань промислових роботів, на валах серводвигунів і в кожному вузлі руху людиноподібних роботів ховається непомітний, але життєво важливий компонент – магнітний кодер . Він діє як «суглобовий нерв» робота, фіксуючи швидкість, положення та кут у реальному часі, перетворюючи механічні рухи в електричні сигнали та забезпечуючи кожен точний поворот і захоплення.

В основі магнітного кодера лежить  магнітний кодовий диск  (також званий магнітним кільцем або барабаном) – круглий магнітний компонент із змінними полюсами N/S. Коли диск обертається разом із валом, магнітний датчик виявляє зміни в магнітному полі, щоб обчислити кут і швидкість. У порівнянні з традиційними  оптичними кодерами , магнітні кодери пропонують  безконтактне вимірювання, стійкість до пилу та масла, стійкість до вібрації, широкий діапазон робочих температур і тривалий термін служби , що робить їх все більш домінуючими в промисловій автоматизації та робототехніці.

I. Чому 'побутове заміщення' є обов'язковим?

Незважаючи на невеликі розміри, магнітні кодери є класичною  технологією вузького місця . Протягом багатьох років високоточні 19-бітні або навіть 20-бітні магнітні кодери, необхідні для гуманоїдних роботів, транспортних засобів з новою енергією та багатьох інших галузей, повністю покладалися на імпорт з Європи — не тільки дорогий, але й потребував тривалого часу. Вітчизняні магнітні кодери колись боролися з недостатньою точністю, а виробництво високоякісних дисків з магнітним кодом довгий час контролювалося іноземними гігантами.

На щастя, ця ситуація змінюється. Завдяки безперервним проривам у галузі  магнітних матеріалів, точної намагніченості та інтегрованого формування , китайські компанії постійно покращують продуктивність високоточних магніторезистивних датчиків і магнітних кодових дисків, прискорюючи внутрішню заміну. У 2024 році обсяг китайського ринку магнітних кодерів сягнув приблизно  1,114 мільярда юанів , збільшившись на 8,37% у порівнянні з минулим роком.

II. Три технічні перепони для вітчизняних дисків з магнітним кодом

Виробництво високоефективного диска з магнітним кодом для роботів-магнітних кодерів вимагає подолання трьох основних технічних проблем:

1. Точність формування  – точність розмірів диска безпосередньо впливає на роздільну здатність кодера та стабільність сигналу. Традиційне складання з кількох частин або методи постобробки призводять до помилок складання, які не можуть відповідати точності мікронного рівня, якої вимагають з’єднання роботів.

2. Однорідність і складність намагніченості  – для високоточних магнітних кодерів зазвичай потрібні десятки або навіть більше сотні пар полюсів N/S. Під час намагнічування кожен полюс повинен бути однаковим за силою, положенням і кутом – будь-яке крихітне відхилення призводить до кутових помилок вимірювання.

3. 100% вихідна перевірка  – перед тим, як диск з магнітним кодом буде встановлено в робота, він повинен пройти суворе тестування форми хвилі магнітного поля, щоб переконатися, що вихідний сигнал відповідає специфікаціям конструкції. Без повної перевірки немає узгодженості чи надійності.

III. SDM: універсальний прорив від магнітних матеріалів до датчиків магнітного кодера

Серед хвилі внутрішнього заміщення  SDM Magnetics (Hangzhou) Co., Ltd.  проклала незалежний повний ланцюжок від магнітних матеріалів до датчиків магнітного кодера.

У сфері роботизованих магнітних датчиків-кодерів компанія SDM розробила повний технічний цикл  інтегрованого лиття під тиском → намагнічення точок магнітного друку → повного контролю форми хвилі магнітного поля , причому кожен крок відображає кінцеве прагнення до точності та послідовності.

Інтегроване лиття під тиском: від 'складання' до 'монолітного лиття'
Традиційне виробництво дисків з магнітним кодом часто відбувається за сегментованим процесом – спочатку формування, потім намагнічування, потім складання – і кожен додатковий крок накопичує помилки. SDM використовує  інтегровану технологію лиття під тиском  , яка поєднує магнітний матеріал і підкладку диска за один етап лиття під тиском. Це не тільки суттєво зменшує накопичені допуски під час складання, але й значно покращує міцність конструкції та полегшує вагу диска – особливо підходить для з’єднань роботів, де розмір і вага є критичними.

Намагніченість точки магнітного друку: кожен полюс 'вирізаний з точністю'
Високоточні магнітні кодери вимагають, щоб кожен полюс N/S на диску розташовувався з надзвичайною точністю та рівномірною інтенсивністю магнітного поля. SDM використовує  намагнічування точок магнітного друку  – незалежно і точно намагнічуючи кожен полюс один за одним. Цей «різьблений» підхід забезпечує рівномірний розподіл полюсів і стабільну інтенсивність магнітного поля, принципово гарантуючи синусоїдальний вихідний сигнал кодера та закладаючи надійну магнітну основу для вимірювання кута з високою роздільною здатністю.

Повна перевірка форми сигналу магнітного поля: жоден «дефектний» диск не покидає фабрику
Останньою лінією захисту у виробництві дисків з магнітним кодом є перевірка. SDM виконує  повну перевірку форми магнітного поля  на кожному окремому диску перед відправленням. За допомогою високочутливих магнітних датчиків фіксується повний сигнал магнітного поля під час обертання, а також генеруються діаграми форми сигналу для аналізу ключових параметрів, таких як помилки від піку до піку та спотворення форми сигналу. Лише диски з ідеальною формою хвилі отримують тег кваліфікації – це означає, що кожен диск із магнітним кодом SDM, який постачається виробникам роботів, пройшов  100% перевірку форми хвилі , що забезпечує тривалу стабільну роботу в з’єднаннях роботів.

IV. Від 'домашнього заміщення' до 'домашнього лідерства'

Від інтегрованого лиття під тиском до намагнічення точок магнітного друку та повної перевірки форми хвилі магнітного поля – SDM створив повний, автономний і керований виробничий ланцюжок для дисків датчиків магнітного кодера за допомогою цих трьох, здавалося б, простих, але потужних процесів.

Це не просто оновлення технології виробництва; це мікрокосм  китайської індустрії магнітних матеріалів, яка переходить від «послідовника» до «конкурента» і навіть «лідера» . Коли домашні диски з магнітним кодом встановлюються в з’єднання китайських роботів, коли «вузьке місце» стає «в наших руках», кістяк китайської робототехнічної промисловості справді стоїть непохитно.

SDM Magnetics – керує кожним точним обертом китайських роботів силою магнетизму.