Магнітний кодер – це датчик, який використовує зміни в магнітному полі для вимірювання кута обертання, напрямку та швидкості. Простіше кажучи, він діє як «пропріорецептор» робота — коли «мозок» робота видає команду на зразок «підняти ліву руку на 30 градусів», магнітний кодер працює як 'транспортир', прикріплений до суглоба, повертаючи в реальному часі фактичний досягнутий кут. Як тільки відхилення виявляється, система негайно його виправляє.
Порівняно з традиційними оптичними кодерами, магнітні кодери мають сильну здатність протидіяти перешкодам, чудову адаптацію до навколишнього середовища та гнучку структуру , що робить їх особливо придатними для промислових і складних середовищ із пилом, маслом та вібрацією. У сфері робототехніки магнітні кодери перетворюються зі звичайних допоміжних компонентів на ключові сенсорні пристрої в інтелектуальних системах керування рухом.
До яких суглобів застосовується робот-датчик магнітного кодера?
Магнітні кодери використовуються майже в усіх суглобах, які потребують зворотного зв’язку при русі у роботів.
Що стосується типів суглобів, то основні суглоби, такі як коліно, плече та талія роботів-гуманоїдів, потребують кодувальників. Для типового гуманоїдного робота з 14+ суглобами потрібно 20–30 кодувальників. Більш вражаюче те, що галузеві дані показують, що для одного гуманоїдного робота потрібно в середньому близько 71 магнітного кодера . Ці кодери зазвичай розгортаються як на стороні двигуна, так і на стороні редуктора , працюючи разом, щоб підвищити швидкість і точність позиціонування.
Крім гуманоїдних роботів, магнітні кодери також широко використовуються в роботах-собаках та інших сценаріях, які вимагають швидкої реакції та мають обмежений простір. У чотириногого робота кожна нога зазвичай оснащена 3 обертальними суглобами (контролюючими рухами стегон, стегон і литок), тому один чотириногий робот використовує загалом 12 кодувальників для забезпечення точного керування рухами.
Крім того, компактні кодери можна встановлювати у вузьких місцях, таких як робота, зап’ястя, пальці та шия без шкоди для продуктивності.
Наскільки вони ефективні? Якого рівня точності вони можуть досягти?
Продуктивність магнітних кодерів у з’єднаннях роботів можна описати одним словом: точність.
В даний час основні магнітні кодери досягли значно високого рівня точності. Наприклад, магнітні кодери, що використовують технологію AMR (анізотропний магнітоопір), можуть досягати точності кутових вимірювань до ±0,07° ; деякі продукти високого класу навіть досягають 0,05° абсолютної кутової точності . Що стосується роздільної здатності, вдосконалені магнітні кодери можуть забезпечувати роздільну здатність до 18 біт у діапазоні 360°, що дозволяє роботам виконувати завдання з більшою послідовністю та повторюваністю.
У практичних застосуваннях звіт про випробування від спільного виробника роботів показав, що після застосування високопродуктивних магнітних кодерів точність позиціонування з’єднання покращилася з ±0,1 мм до ±0,03 мм . Кожне з’єднання робота Yaskawa MOTOMAN оснащено вбудованими високоточними магнітними кодерами, що забезпечують повторюваність точності позиціонування ±0,01 мм..
Магнітні кодери також підтримують технологію багатооборотного абсолютного кодування , яка зберігає інформацію про положення навіть після втрати живлення, усуваючи потребу в повторному наведенні, як того вимагають інкрементні кодери.
Чи стійкі вони до вібрації?
Надзвичайно стійкий до вібрації. Це одна з ключових переваг магнітних кодерів над оптичними.
Оскільки вони працюють за принципом безконтактного вимірювання , магнітні кодери запобігають механічному зносу та мають теоретичний термін служби понад 100 000 годин . З точки зору стійкості до вібрації дані випробувань є переконливими: під час безперервної вібрації (5–2000 Гц) флуктуація вихідного положення високоякісних магнітних кодерів становить менше 0,1° , що значно перевищує типові значення 3°–5° для звичайних кодерів.
Крім того, магнітні кодери також мають ступінь захисту IP67 , забезпечуючи стабільну роботу в суворих умовах із забрудненням пилом і маслом. Магнітні кодери з технологією AMR нечутливі до коливань напруженості магнітного поля в режимі насиченої роботи, демонструючи чудові антивібраційні та антитемпературні характеристики. Деякі продукти охоплюють діапазон робочих температур від -40°C до +125°C , що відповідає вимогам промислового рівня застосування.
Коротше кажучи, у важких умовах, таких як високочастотний старт-стоп, обертання вперед-назад і безперервна вібрація в промислових роботах, магнітні кодери все ще передають стабільні та точні сигнали положення.
Датчики роботи магнітного кодера SDM
У ланцюзі постачання магнітного кодера якість магнітних матеріалів безпосередньо визначає кінцеву продуктивність датчика. SDM Magnetics Co., Ltd. є лідером у цій галузі.
SDM, заснована в 2009 році зі штаб-квартирою в Сяошані, Ханчжоу, і заводом у Тонглу, Ханчжоу, є високотехнологічним підприємством національного рівня, що спеціалізується на рідкоземельних постійних магнітах і системах магнітних компонентів. Понад десять років компанія займається дослідженнями та розробками та виробництвом магнітних матеріалів, надаючи комплексні рішення по всьому світу для таких галузей, як автомобільна, споживча електроніка, побутова техніка, екологічна енергетика, медицина, телекомунікації та авіакосмічна промисловість.
У сфері роботизованих магнітних датчиків кодування основна конкурентоспроможність SDM полягає в повному точному виробничому ланцюжку :
По-перше, інтегроване лиття під тиском. Магніти кодера SDM виготовляються з використанням феритової технології лиття під тиском , яка змішує феритовий порошок із високоефективними смолами (наприклад, нейлон, PP, PPS) і формує їх за допомогою лиття під тиском. Цей процес надає магнітам як пластмаси, так і магнітні властивості феритів. Крім того, вони можуть формуватися як єдине ціле з металевими валами або пластиковими структурними частинами, що значно підвищує міцність конструкції та інтеграцію. Литі під тиском магніти добре підходять для багатополюсного намагнічення — звичайні десятки або два десятки полюсів, а більш складні версії можна намагнічувати до ста полюсів.
По-друге, намагніченість точки магнітного друку. Ключ до магнітів кодера полягає в точності магнітного полюса — на роздільну здатність безпосередньо впливає крок/ширина полюса. SDM використовує спеціально розроблені високоточні процеси намагнічення та обладнання для досягнення високоточної намагніченості з вузьким кроком, що забезпечує чудову якість сигналу. Ця технологія точкового намагнічування в стилі «магнітного друку» точно контролює положення та інтенсивність кожного магнітного полюса, закладаючи міцну основу для подальшої точності вимірювання. Компанія також підтримує багатоканальне намагнічення та налаштування різних вузьких кроків полюсів, що відповідає різним вимогам від однодоріжних інкрементальних до багатоканальних абсолютних кодерів.
По-третє, 100% повна перевірка візерунків форми магнітного поля. Після намагнічування SDM виконує сувору повну перевірку форми хвилі магнітного поля для кожного окремого продукту. Це пояснюється тим, що навіть якщо розміри правильні, недостатня точність намагніченості все одно може призвести до нестабільного вихідного сигналу, зниження роздільної здатності або труднощів калібрування датчика. Завдяки повній перевірці SDM гарантує, що форма хвилі магнітного поля кожного магніту кодера відповідає стандартам конструкції, гарантуючи послідовність, надійність і точність від джерела.
Від інтегрованого лиття під тиском до намагнічення точок магнітного друку та повної перевірки форм сигналу магнітного поля — SDM використовує цей повний точний виробничий ланцюжок, щоб забезпечити високоякісні й високонадійні компоненти магнітного сердечника для датчиків магнітного кодера роботів, допомагаючи керувати високоточним керуванням рухом у робототехнічній промисловості Китаю.
