精密運動控制實現(xiàn)自動化

自動化世界存在于四個維度：高度、寬度、深度和時間。當設備必須將物體精確地放置在精確的位置時，它需要運動控制——位置、速度和加速度的控制。為專業(yè)應用制造物體比大多數(shù)其他學科更能利用運動控制的精度和可靠性。

當數(shù)字信息轉化為精確的物理運動時，以前不可行的用例突然變得可能。這一改進為先進機器人、物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT)、電池供電醫(yī)療設備、增材制造和假肢等應用提供了工業(yè) 4.0。這些應用中的每一個都需要高精度地控制制造設備。因此，為這些應用將數(shù)字信息轉化為物理運動和準確的零件放置需要的不僅僅是將數(shù)據(jù)轉化為運動。

在下文中，我們將討論精密運動控制，審查醫(yī)療和工業(yè)自動化應用需求，并重點推薦每個領域的高性能 Trinamic 產品。

精密運動控制

精密運動控制使用步進電機來引導活動機器部件的位置。開環(huán)系統(tǒng)采用步進電機，將電控信號轉換為軸的精確旋轉位置。對于更高精度的用途，工程師采用了檢查功能來測量軸的位置。測量設備將尺寸數(shù)據(jù)發(fā)送回控制器以與設定值進行比較，從而允許進行方差校正。雙向通信稱為閉環(huán)。

CNC 加工是受益于高級精密運動控制的最著名應用之一，但 3D 打印和桌面制造也受益于更嚴格的公差。將信息反饋給控制器的檢測設備、拾取和放置機器以及自動裝配線是受益于高精度運動控制的其他三個部分。

借助精確的運動控制，實驗室運行更加順暢，倉庫的運營效率進一步提高。同時，這種控制改善了由低效率驅動的產品成本要素，例如：

熱損失和功耗

諧振

噪音

無傳感器診斷

電池壽命

Trinamic運動控制架構由功能構建塊組成。電機控制器（或運動控制器）以定義的協(xié)議通過選定的接口接收命令。這些任務被轉換為電機控制和驅動器部分的信號。為了便于集成到應用程序固件中，代碼以 Trinamic 格式或 C 格式導出。繼續(xù)閱讀以了解 Triminic 為醫(yī)療和工業(yè)自動化應用推薦的產品。

高精度應用

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

醫(yī)療的

泵和眼科設備等醫(yī)療設備需要在低速下進行精確控制。從組織分析到血液離心和液體處理的應用為低速、最小振動精度的解決方案提供了機會。Trinamic 技術提供了近乎完美的正弦波電流回路，以解決過度振動的問題。平滑的曲線限制了會阻礙公差的振動。電機中低效的電流轉換會導致組件溫度升高，從而導致系統(tǒng)故障或自動關閉事件。此外，調整加速度曲線可以讓系統(tǒng)操作員提高精度并平滑機器部件的運動。

以下是適合相應醫(yī)療應用的 Trinamic 產品推薦：

組織分析：TMCM-3110（用于無傳感器負載相關電流控制的 3 軸）（圖 1）

血液離心：TMCM-1636（三相 BLDC 電機的 1 軸）

液體處理：TMCM-6110（用于無傳感器負載相關電流控制的 6 軸）

圖 1：TMCM-3110 是一款三軸步進電機控制器/驅動器模塊，用于無傳感器負載相關電流控制。（來源：貿澤電子）

確保精確、低速、平穩(wěn)的運行是醫(yī)療設備自動化運動控制的關鍵。憑借從精密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且靈活地適用于該領域的應用。

工業(yè)的

生產力和吞吐量推動工業(yè)應用的產品開發(fā)。隨著運動控制的改進，Trinamic 的高級診斷和互連驅動器使智能工廠成為可能。該技術足夠強大，可以通過創(chuàng)建構建塊將獨立應用程序應用于網(wǎng)絡，系統(tǒng)設計人員可以使用這些構建塊來構建滿足其需求的最高效、定制的解決方案。

3D 打印、機器人技術和工廠自動化是需要精密自動化的三個應用。服務于這些用例的 Trinamic 產品是：

3D打?。篢MC2209（用于兩相步進電機的超靜音電機驅動集成電路）

機器人：TMC5160（大功率步進電機控制器）（圖2）

工廠自動化：TMC262（集成步進電機）

圖 2：TMC5160 將用于自動目標定位的靈活斜坡發(fā)生器與業(yè)界最先進的步進電機驅動器相結合。（來源：貿澤電子）

上述產品解決了工業(yè)應用中的重大挑戰(zhàn)。眾所周知，3D 打印的噪音很大，會干擾操作附近發(fā)生的活動。TMC2209 可平滑正弦波并以更高的尺寸精度實現(xiàn)安靜的零件制造。TMC5160 同樣柔軟，可快速生產高精度機器人組件。它具有高度集成性和可擴展性，可最大限度地提高運營效率以提高吞吐量，而不會浪費能源或時間。TMC262 可以驅動至 40mA 的柵極電流，非常適合實驗室和工廠自動化應用。

結論

精密控制改變了兩個重要的宏觀產業(yè)——醫(yī)療和工業(yè)自動化。精密運動控制是兩者的推動者。它改善了振動性能、能效、噪音和運動的平穩(wěn)性，并顯著降低了自動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 向前發(fā)展，將智能制造技術引入市場。添加精密運動控制可以解鎖 3D 打印、CNC 加工、取放機、檢測、質量、測試設備、自動化裝配線和輸送機以及協(xié)作機器人。為了幫助供應鏈和運營，自動導引車 (AGV) 和自主移動機器人 (AMR) 提高了生產率和產品速度，接近準時制產品流狀態(tài)。

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