Encoders: The Foundation of Motion Control

כל זרוע רובוטית שנשען על ייצור מודרני, ניתוח או לוגיסטיקה חייבת את הדיוק שלה לרכיב קטן אך קריטי: קודקוד. אנקודרס הם חיישנים אלקטרו-מכניים שממירים את המיקום הזוויתי או ליניארי של פיר או אקסקל לתוך אות חשמל.זה הופך את הנתונים הגולמיים של בקר הרובוט כדי לדעת בדיוק היכן כל אחד משותף נתון בכל רגע.

⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

המונחים: Absolute Encoders

(FLT:0) קודמיו של קודר 1 (FLT:0) יוצרים סדרה של הדופקים כמו הפיר מסתובב.מערכת הבקרה ספירת הדופקים האלה כדי לעקוב אחר תנועה יחסית מנקודת התחלה ידועה.הם פשוטים, זולים ומהירים, אבל הם מאבדים מידע מיקום כאשר הכוח הוסר אלא אם כן מבוצעת שגרת רצח על סטארט-אפ.

(FLT:0) ,Absolute encodersFLT:1, לעומת זאת, תפוקה קוד דיגיטלי ייחודי עבור כל זווית.אם כוח הוא אבוד ומשחזר, הבקר מכיר מיד את המיקום המשותף המדויק מבלי צורך להעביר את הזרוע.תכונה זו היא הכרחית ביישומים קריטיים בטיחותיים כגון רובוטים כירורגיים או עיתונות תעשייתית כבדה שבה לא צפויה להפעיל מחדש לא מבוקרת אחת, ללא דו"ח אחד בלבד, בתוך גירסאות מרובות של תנועות;

אופטי, מגנטי ורגיש טכנולוגיות

(FLT:0) קוד קודים קודים קודריים (FLT:1) משתמשים במקור אור (בדרך כלל LED), דיסק קוד רוטט עם תבניות שקוף ואופיקים, ו photodetecators.הם מציעים את ההחלטה והדיוק הגבוה ביותר - לעתים קרובות מעל 1 מיליון ספירות למהפכה - מה שהופך אותם תקן זהב עבור מיקום דיוק רובוטי.

(FLT:0 Magnetic encodersFLT:1) מסתמכ על גלגל מגנטי ואפקט הול או חיישנים מגנטיים.הם חזקים יותר ללכלוך, רטט ולחות, ולכן הם שולטים ברכבה וגלו רובוטים.החלטה השתפרה באופן דרמטי בשנים האחרונות, עם קוד מגנטי רבים עכשיו להשיג 16 סיביות או יותר החלטה.

(FLT:0) קודמנטים רגישים (Capacitive encodersFLT:1) מייצגים טכנולוגיה חדשה יותר.הם משתמשים בשינויים ב- capacitance בין רוטר לבין ממריץ למדוד מיקום זוויתי.הם משלבים את העוצמה של מקודמים מגנטיים עם דיוק כמעט אופטי, והם צורכים מעט מאוד כוח.

כיצד ניתן לקודש ולשוב

(הדגשה והחזרה) הן העמודים התאומים של הביצועים הרובוטיים (FLT:0) ,Precisionpherph 1 מתייחס עד כמה קרוב הרובוט יכול למקם את עצמו למטרה צוומנת;FLT:2 ⁇ abilityFLT 3:2 מודד עד כמה זה חוזר באופן עקבי לאותו מקום על מחזורים רבים.

במפרק רובוטי טיפוסי, הבקר שולח פיקוד מיקום הרצוי למנוע.מסונדי, המקודד מזין בחזרה את המיקום בפועל.סימן שגיאה - ההבדל בין צווין לבין בפועל - מחושב, והבקר מתאמת את מחזורי הסימון או מהירות כדי למזער את השגיאה הזאת.02 לולאה משוב זו מפעילה אלפי פעמים לשנייה.

הבחירה בין קודים מצטברים וקודמים מוחלטים משפיעה גם על יכולת החזרה.מערכות של Incremental סחף עם הזמן אם הדופקים מפספסים עקב רעש חשמלי, אבל מערכות מוחלטות מנעו כל עמדה לקוד ייחודי, כך שסחף הוא בלתי אפשרי מתמטית.עבור נשק רב-אקסי שמבצע תנועות מסונכרוונכרנות - כגון רובוט ציור של שש צירים - קוד מוחלט להבטיח שהמכשיר דורש בדיוק את אותה נקודה לכל מחזור ללא שינוי.

יתר על כן, מיקום קודר משנה.בעיצובים רבים, הקידוד רכוב ישירות על פיר המנוע (קוד בצד המנוע) עם זאת, גיבוי וציות בהילוך או חגורות יכול להציג שגיאות.רוב הרובוטים המובילים כיום להציב קודרים בצד הקישור (קודש בצד השני) כדי למדוד את מיקום התפוקה המשותף בפועל.

היתרונות של אינטגרציה

ההחלטה לשלב קודים מתוחכמות לזרועות רובוטיות מניבה יתרונות עצומים בכל מחזור חיי המערכת:

  • (FLT:0) שיפור מצב אמתי מאפשר מיקרו-עדויות המביאות כלים למיקרו-אורגניזמים של המטרה. בטיפול חצי-מוליכים למחצה, שבו אפילו שגיאה 10 מיקרונית יכולה להרוס מוות, קודים מוחלטים ברזולוציה גבוהה אינם ניתנים להשגה.
  • (FLT:0) שיפור חוזר: FLT:1 מיקום חלק עקבי להפחית את שערי הגרדונות והופך את איכות אבטחת איכות פשוטה יותר. רובוט כי חוזר על הנתיב שלה בתוך ±0.1 מ"מ ייצור חרוזים אחידים זמן לאחר זמן, ביטול עבודה מחדש.
  • (FLT:0) בטיחות מובטחת:FLT:1 Encoders לספק את הנתונים הדרושים למעקב אחר תנועה מותאמת בטיחות.
  • (FLT:0) גדול יותר יעילות:FLT:1 עם מהירות מדויקת פרופילים האצה שמקורם משוב קודר, רובוטים יכולים לנוע במהירות הבטוחה המהירה ביותר ללא פתרון יתר של פעמים מחזור, עלייה דרך התכווצים, צריכת האנרגיה טיפות כי המנועים אינם מבזבזים את שגיאות עמדה.
  • (FLT:0)Simplified Maintenance:FLT:1rea concoders לאחסן נתונים מיקום אפילו לאחר מחזורי כוח, כך שלאחר מיצוי כוח הרובוט יכול לחזור לעבוד מיד ללא הליך רצח.זה חוסך דקות לאירוע כוח, אשר מוסיף באופן משמעותי בפעילות 24/7.

יישומים אמיתיים ברחבי תעשיות

ייצור ואסיפה

בקווי הרכב, רובוטים המצוידים בקודנים מוחלטים מבצעים טיפול במנוע, דלת הרים, ומתקן מתפתל עם התחייבויות טובות יותר מ- 0.05 מ"מ.הזרועות הללו חייבות לעמוד בתנודות, לנטר את התכופים, ותנודות טמפרטורה; מקודמים מגנטיים עם מחסנים מחוספסים הם לעתים קרובות הטכנולוגיה של בחירה.

הרובוטיקה הרפואית

רובוטים כירורגיים כגון מערכת דה וינצ'י דורשים דיוק תת-מילימטר ובטיחות מוחלטת. קודים כפולים - לעתים קרובות אופטיים - משמשים על כל מפרק כדי לספק משוב עמדה ראשוני ואדום.המערכת יכולה לחצות את שני האותות ולסגור אם מופיעים חסרונות.כוח חיישני מומנט פועלים לעתים קרובות ב טנדם עם קודרים כדי לתת למנתח הגלקטי בעוד הזרוע שומרת על מסלול מדויק.

עיבוד מזון ואריזות

בטיפול במזון, סביבות רפלקציה הביקוש קודרים מדורגים ל- IP69K. מגנטיים וכנפיים קיבוליים מצטיינים כאן כי הם יכולים להיות חתומה לחלוטין נגד מטוסי מים בלחץ גבוה.רובים עבור איסוף ו הצבת שוקולדים, מיון פירות, או מגשי אריזה מסתמכים על קודקודנים כדי לשמור על תנועות עדין אך מדויקות במהירויות גבוהות.

אוויר והגנת

רובוטים המשמשים למקד לוחות מיזוג פחמן-פיבר חייבים להחזיק סובלנות של ±0.1 מ"מ על שטח עבודה של 10 מטר. , רב-הקודמים המוחלט עם רזולוציה גבוהה הם הכרחיים עבור ה calibration לטווח ארוך הנדרש כדי לפצות על גמישות מבנית והתרחבות תרמית.רבים aerospace integrators בוחרים FLT:0heah encodersFLTralralrrated for their 1:1 and Extraordinaryly life.

מחקר ופיתוח

במעבדות האוניברסיטה ומרכזי R&D התאגידיים, קודרים משמשים ככלי רובוטים ניסיוניים, exoskeletons, ואת איברי ההסתברות. â ¢ רזולוציה מוחלט קודרים מאפשרים לחוקרים ללכוד נתונים תנועה עתיר היטב וליישם אלגוריתמים מתקדמים כמו שליטה מודל חיזוי.FLT:0BOTIS דינמילFLT:1 vos חכמים, אשר משלבים אנקודים מגנטיים לתוך קודים רובוטיים.

אתגרים ופתרונות מעשיים

המונחים: compensation

אפילו המקודש הטוב ביותר אינו יכול לתקן עבור פגמים מכניים אם הגדלה היא מחוץ למרכז או הפיר יש לרוץ. על כל רובוט, תהליך קליברציה חייב למפות ספירות קודרות לזווית משותפת בפועל, חשבונאות עבור אקסצנטריות, הטיה, והילוך לא-לינאריות. מודרני להשתמש בגרסאות לייזר ואלגוריתמים מתוחכמים כוללים כעת LTs: 0-Fal-Fal-Fal-upt-uping עבור שגיאות ראשונות של ⁇ -avening.

השוואת הסביבה

קודים אופטיים יכולים להתכווץ בסביבות מלוכלכות או שמן.קודים מגנטיים הם חסינים בפני contaminants שאינם מגנטיים אבל ניתן להשפיע על ידי מנועים הסמוכים, חצידים, או שדות מגנטיים חיצוניים.כדי להפחית את זה, רבים מקודמים מגנטיים משתמשים ראשי קריאה שונים אשר מבטלים התערבות משותפת.

עלויות לעומת ביצועי המסחר

[הקודמים המוחלטים בעלי אבחון מובנה והסמכת בטיחות יכולים לעלות כמה מאות דולרים ליחידה. עבור זרוע שיתופית של שבע צירים, כי עלויות מכפילות.מהנדסים חייבים לאזן את הדיוק הנדרש נגד התקציב. במקרים רבים, שילוב של מקוד מגנטי מתון בעלות מתונה עם תיבת הילוכים כדי לגרור ביצועים מספיק עבור משימות איסוף ומיקום בשבריר של עלות אופטית-Fon-Fier בכיוון הפחתת עלויות ה-p-Fitexit-up-up-p-Ap-up-up-up-up-Firep-upit.

תקשורת ואינטגרציה

שליחת נתוני מיקום ברזולוציה גבוהה מכל אחד משותף לבקר המרכזי בזמן אמת יוצרת רוחב פס ואתגרי שקיפות רבים. קודקודים מודרניים רבים משתמשים במחסנים תעשייתיים כגון EtherCAT, CANopen, או IO-Link.IO-Link בפרט צוברים ריצוף ליכולתו לשאת נתונים של מיקום מחזורי ואבחון ציקלי (זמן, מספר של כוח) על פני שלושה מחזורים של LTF:

מגמות עתידיות בטכנולוגיית אנקודר עבור הרובוטיקה

קודים Wireless

ביטול כבלים באמצעות המפרקים של רובוט מפחית משקל, מפשט את הייצור, ומשפר את האמינות. החוקרים מפתחים קודים אלחוטיים ללא סוללות כי קציר אנרגיה מהתנועה של המפרקים או מתחום RF. בעודם ניסיוניים עבור רוב היישומים, קודים אלחוטיים יכולים לאפשר באמת מודולריים, המכילים עצמי.

אבחון משולב ותחזוקה חיזוי

הדור הבא מטביע מיקרו-בקרים כי לעקוב לא רק מיקום אלא גם נתונים הקשורים למצב, טמפרטורה, ספקטרום רטט, ומייל מצטבר הם מחובר מועברים מועברים מועברים על IO-Link או EtherCAT. מערכת תחזוקה מרכזית יכולה לזהות התחלה של השפעה (באמצעות הרמוניות רטט) ולקבוע החלפת זמן לפני התמוטטות מתרחשת, למקסם את הרובוטים עם ה- 4.0Freave לכיוון:0Dive תחזוקה:1-Fid: 1.

Multi-Turn Absolute ו- Multi-Axis Sensing

עבור רובוטים בעלי דרגות רבות של חופש, כל אחד משותף דורש קוד משלו.אבל הקנוניה, עלות ומורכבות להכפיל. כמה יצרנים, כגון FLT:0Kübler GroupveFLT:1, עכשיו מציעים רב-ההההההבאה מוחלט עם ספירה מגנטית ללא הילוך שיכולה לשלב אלפי מהפכות ללא סוללות.

החלטה גבוהה יותר באמצעות Oversampling

עבור משימות דיוק קיצוניות (למשל, אג"רים למחצה או כיטונות עדשות אופטיות), רזולוציה קודר נדחקת מעבר ל -30 ביטים. יצרנים להשיג זאת באמצעות oversampling - קריאה של אות קודר בקצב הרבה יותר גבוה תדירות העדכון הנדרשת ומינוף מספר קריאה כדי לדכא רעש. בשילוב עם אינטרפולציה סינוסית, מעלים מניבים החלטות יעילות בטווח תת-קרקעי.

מסקנה

שילוב אנקודר אינו רק תוספת לזרוע רובוטית; הוא עמוד השדרה החושי שהופך את האוטומציה המודרנית לאפשרית.מקוד מגנטי מצטבר רובוטים שיתופיים ליחידות אופטיות מוחלטות ברזולוציה גבוהה במערכות כירורגיות, הבחירה והיישום של טכנולוגיית קודר לקבוע ישירות את הדיוק, חזרה על בטיחות ויעילות של המכונה כולה.