精密運動控制如何幫助實現(xiàn)自動化

自動化

自動化有四個維度：高度、寬度、深度和時間。當(dāng)設(shè)備必須將物體精確地放在一個具體位置時，它需要進行運動控制，即控制位置、速度和加速度。在制造專用產(chǎn)品時，運動控制的精度和可靠性比其他因素都更重要。

當(dāng)數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為精確的物理運動時，以前不可行的應(yīng)用突然變得有可能實現(xiàn)。這進一步加強了工業(yè)4.0在高級機器人、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）、電池供電的醫(yī)療設(shè)備、增材制造和假肢等應(yīng)用領(lǐng)域的推廣。這些應(yīng)用中的每一項都要求制造設(shè)備具有很高的控制精度。

因此，對于這些應(yīng)用來說，將數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為物理運動并準(zhǔn)確放置零件，需要的不僅僅是將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭\動控制系統(tǒng)中。在下文中，我們將討論精密運動控制，介紹醫(yī)療和工業(yè)自動化應(yīng)用需求，并重點推薦每個領(lǐng)域的高性能Trinamic產(chǎn)品。

精密運動控制

精密運動控制使用步進電機來引導(dǎo)有源機器組件的放置。開環(huán)系統(tǒng)使用步進電機將電控信號轉(zhuǎn)換為軸的精確旋轉(zhuǎn)位置。對于更高精度的應(yīng)用，工程師們加入一項檢查功能來測量軸的位置。測量設(shè)備將尺寸數(shù)據(jù)發(fā)回給控制器，與設(shè)定值進行比較，支持進行差異校正。

這種雙向通信被稱為閉環(huán)。數(shù)控加工是受益于先進精密運動控制的最知名應(yīng)用之一，但其實3D打印和桌面制造也受益于更精準(zhǔn)的控制。將信息反饋給控制器的檢測設(shè)備、揀放機和自動化裝配線是受益于高精度運動控制的另外三個領(lǐng)域。有了精確的運動控制，實驗室的運轉(zhuǎn)更加順暢，倉庫的工作效率也有了大幅提升。同時，這種運動控制還降低了因低效率導(dǎo)致的產(chǎn)品成本，包括：

熱損和功耗

諧振

可聞噪聲

無傳感器的診斷

電池壽命

Trinamic運動控制架構(gòu)由多個功能塊組成。電機控制器（或運動控制器）通過選定的接口，以規(guī)定的協(xié)議接收命令。這些命令被轉(zhuǎn)化為電機控制和驅(qū)動部件的信號。為了便于集成到應(yīng)用的固件中，代碼以Trinamic的格式或C語言導(dǎo)出。請繼續(xù)閱讀，了解Triminic適用于醫(yī)療和工業(yè)自動化應(yīng)用的產(chǎn)品。

高精度應(yīng)用

Trinamic開發(fā)的產(chǎn)品解決了醫(yī)療和工業(yè)自動化的性能問題。

醫(yī)療

醫(yī)療設(shè)備，如泵和眼科設(shè)備，需要在低速時精確控制。從組織分析到血液離心和液體處理的各種應(yīng)用為解決低速、最小振動下的精確性提供了機會。Trinamic技術(shù)提供的電流回路是近乎完美的正弦波，用于解決過度振動問題。這些平滑的曲線限制了會影響公差的振動。電機中的電流轉(zhuǎn)換效率低下會導(dǎo)致組件的溫度上升，引起系統(tǒng)故障或自動關(guān)閉事件。此外，調(diào)整加速曲線可以讓系統(tǒng)操作人員提高精度，使機器組件的運動更加順滑。

下面推薦了幾款適用于醫(yī)療應(yīng)用的Trinamic產(chǎn)品：

組織分析：TMCM-3110（3軸，用于無傳感器的負(fù)載相關(guān)電流控制）

高可靠性：血液離心：TMCM-1636（單軸，用于3相BLDC電機）

低延遲：液體處理：TMCM-6110（6軸，用于無傳感器的負(fù)載相關(guān)電流控制）。

確保精確、低速、平穩(wěn)運行是醫(yī)療設(shè)備自動化中運動控制的關(guān)鍵。從復(fù)雜芯片到智能電機的一系列解決方案，Trinamic的運動控制解決方案可定制，并且可以靈活應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域。

工業(yè)

生產(chǎn)效率和產(chǎn)能推動了工業(yè)應(yīng)用的產(chǎn)品開發(fā)。隨著運動控制的改進，Trinamic的高級診斷和互連驅(qū)動器幫助實現(xiàn)了智能工廠。現(xiàn)在的技術(shù)已足夠強大，可以用于獨立的應(yīng)用，也可以用于網(wǎng)絡(luò)。通過制作各個模塊，系統(tǒng)設(shè)計人員可以根據(jù)他們的需求量身定制高效的解決方案。3D打印、機器人和工廠自動化是三個需要精密自動化的應(yīng)用。適合這些應(yīng)用的Trinamic產(chǎn)品包括：

3D打?。篢MC2209（用于2相步進電機的超靜音電機驅(qū)動集成電路）機器人：TMC5160（大功率步進電機控制器）

工廠自動化：TMC262（集成步進電機）

上述產(chǎn)品解決了工業(yè)應(yīng)用的重大挑戰(zhàn)。3D打印是出了名的噪聲大，會干擾作業(yè)點附近其他的活動。TMC2209實現(xiàn)了平滑的正弦波，支持以更高的尺寸精度安靜地制造零件。TMC5160也同樣柔軟，能快速生產(chǎn)高精度的機器人組件。它具有很高的集成度和可擴展性，可以最大限度地提高作業(yè)效率以推動產(chǎn)能，不浪費能源和時間。TMC262可以驅(qū)動40mA的柵極電流，是實驗室和工廠自動化應(yīng)用的理想選擇。

結(jié)語

精密控制改變了兩個關(guān)鍵的宏觀行業(yè)——醫(yī)療和工業(yè)自動化。精確的運動控制是這兩個行業(yè)的助推器。它可以改善抗振性能、能源效率、噪音和運動的平穩(wěn)性，并顯著降低自動化運動的公差，以提高其精度。

工業(yè)自動化正在推動工業(yè)4.0的發(fā)展，將智能制造技術(shù)引入市場。增加精密運動控制可以解放3D打印、數(shù)控加工、揀放機、檢驗、品控、測試設(shè)備、自動化裝配線和傳送帶以及協(xié)作機器人的生產(chǎn)力。為了幫助工廠的供應(yīng)鏈和運營，自動導(dǎo)引車（AGV）和自主移動機器人（AMR）提高了生產(chǎn)力，加快了產(chǎn)品上市速度，已經(jīng)實現(xiàn)了接近準(zhǔn)時的產(chǎn)品流狀態(tài)。

編輯：jq