精密运动控制如何帮助实现自动化

自动化

自动化有四个维度：高度、宽度、深度和时间。当设备必须将物体精确地放在一个具体位置时，它需要进行运动控制，即控制位置、速度和加速度。在制造专用产品时，运动控制的精度和可靠性比其他因素都更重要。

当数字信息转化为精确的物理运动时，以前不可行的应用突然变得有可能实现。这进一步加强了工业4.0在高级机器人、物联网（IoT）和工业物联网（IIoT）、电池供电的医疗设备、增材制造和假肢等应用领域的推广。这些应用中的每一项都要求制造设备具有很高的控制精度。

因此，对于这些应用来说，将数字信息转化为物理运动并准确放置零件，需要的不仅仅是将数据传输到运动控制系统中。在下文中，我们将讨论精密运动控制，介绍医疗和工业自动化应用需求，并重点推荐每个领域的高性能Trinamic产品。

精密运动控制

精密运动控制使用步进电机来引导有源机器组件的放置。开环系统使用步进电机将电控信号转换为轴的精确旋转位置。对于更高精度的应用，工程师们加入一项检查功能来测量轴的位置。测量设备将尺寸数据发回给控制器，与设定值进行比较，支持进行差异校正。

这种双向通信被称为闭环。数控加工是受益于先进精密运动控制的最知名应用之一，但其实3D打印和桌面制造也受益于更精准的控制。将信息反馈给控制器的检测设备、拣放机和自动化装配线是受益于高精度运动控制的另外三个领域。有了精确的运动控制，实验室的运转更加顺畅，仓库的工作效率也有了大幅提升。同时，这种运动控制还降低了因低效率导致的产品成本，包括：

热损和功耗

谐振

可闻噪声

无传感器的诊断

电池寿命

Trinamic运动控制架构由多个功能块组成。电机控制器（或运动控制器）通过选定的接口，以规定的协议接收命令。这些命令被转化为电机控制和驱动部件的信号。为了便于集成到应用的固件中，代码以Trinamic的格式或C语言导出。请继续阅读，了解Triminic适用于医疗和工业自动化应用的产品。

高精度应用

Trinamic开发的产品解决了医疗和工业自动化的性能问题。

医疗

医疗设备，如泵和眼科设备，需要在低速时精确控制。从组织分析到血液离心和液体处理的各种应用为解决低速、最小振动下的精确性提供了机会。Trinamic技术提供的电流回路是近乎完美的正弦波，用于解决过度振动问题。这些平滑的曲线限制了会影响公差的振动。电机中的电流转换效率低下会导致组件的温度上升，引起系统故障或自动关闭事件。此外，调整加速曲线可以让系统操作人员提高精度，使机器组件的运动更加顺滑。

下面推荐了几款适用于医疗应用的Trinamic产品：

组织分析：TMCM-3110（3轴，用于无传感器的负载相关电流控制）

高可靠性：血液离心：TMCM-1636（单轴，用于3相BLDC电机）

低延迟：液体处理：TMCM-6110（6轴，用于无传感器的负载相关电流控制）。

确保精确、低速、平稳运行是医疗设备自动化中运动控制的关键。从复杂芯片到智能电机的一系列解决方案，Trinamic的运动控制解决方案可定制，并且可以灵活应用于医疗领域。

工业

生产效率和产能推动了工业应用的产品开发。随着运动控制的改进，Trinamic的高级诊断和互连驱动器帮助实现了智能工厂。现在的技术已足够强大，可以用于独立的应用，也可以用于网络。通过制作各个模块，系统设计人员可以根据他们的需求量身定制高效的解决方案。3D打印、机器人和工厂自动化是三个需要精密自动化的应用。适合这些应用的Trinamic产品包括：

3D打印：TMC2209（用于2相步进电机的超静音电机驱动集成电路）机器人：TMC5160（大功率步进电机控制器）

工厂自动化：TMC262（集成步进电机）

上述产品解决了工业应用的重大挑战。3D打印是出了名的噪声大，会干扰作业点附近其他的活动。TMC2209实现了平滑的正弦波，支持以更高的尺寸精度安静地制造零件。TMC5160也同样柔软，能快速生产高精度的机器人组件。它具有很高的集成度和可扩展性，可以最大限度地提高作业效率以推动产能，不浪费能源和时间。TMC262可以驱动40mA的栅极电流，是实验室和工厂自动化应用的理想选择。

结语

精密控制改变了两个关键的宏观行业——医疗和工业自动化。精确的运动控制是这两个行业的助推器。它可以改善抗振性能、能源效率、噪音和运动的平稳性，并显著降低自动化运动的公差，以提高其精度。

工业自动化正在推动工业4.0的发展，将智能制造技术引入市场。增加精密运动控制可以解放3D打印、数控加工、拣放机、检验、品控、测试设备、自动化装配线和传送带以及协作机器人的生产力。为了帮助工厂的供应链和运营，自动导引车（AGV）和自主移动机器人（AMR）提高了生产力，加快了产品上市速度，已经实现了接近准时的产品流状态。

编辑：jq