精密运动控制实现自动化

自动化世界存在于四个维度：高度、宽度、深度和时间。当设备必须将物体精确地放置在精确的位置时，它需要运动控制——位置、速度和加速度的控制。为专业应用制造物体比大多数其他学科更能利用运动控制的精度和可靠性。

当数字信息转化为精确的物理运动时，以前不可行的用例突然变得可能。这一改进为先进机器人、物联网 (IoT) 和工业物联网 (IIoT)、电池供电医疗设备、增材制造和假肢等应用提供了工业 4.0。这些应用中的每一个都需要高精度地控制制造设备。因此，为这些应用将数字信息转化为物理运动和准确的零件放置需要的不仅仅是将数据转化为运动。

在下文中，我们将讨论精密运动控制，审查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活动机器部件的位置。开环系统采用步进电机，将电控信号转换为轴的精确旋转位置。对于更高精度的用途，工程师采用了检查功能来测量轴的位置。测量设备将尺寸数据发送回控制器以与设定值进行比较，从而允许进行方差校正。双向通信称为闭环。

CNC 加工是受益于高级精密运动控制的最著名应用之一，但 3D 打印和桌面制造也受益于更严格的公差。将信息反馈给控制器的检测设备、拾取和放置机器以及自动装配线是受益于高精度运动控制的其他三个部分。

借助精确的运动控制，实验室运行更加顺畅，仓库的运营效率进一步提高。同时，这种控制改善了由低效率驱动的产品成本要素，例如：

热损失和功耗

谐振

噪音

无传感器诊断

电池寿命

Trinamic运动控制架构由功能构建块组成。电机控制器（或运动控制器）以定义的协议通过选定的接口接收命令。这些任务被转换为电机控制和驱动器部分的信号。为了便于集成到应用程序固件中，代码以 Trinamic 格式或 C 格式导出。继续阅读以了解 Triminic 为医疗和工业自动化应用推荐的产品。

高精度应用

Trinamic 开发的产品解决了医疗和工业自动化中的性能问题。

医疗的

泵和眼科设备等医疗设备需要在低速下进行精确控制。从组织分析到血液离心和液体处理的应用为低速、最小振动精度的解决方案提供了机会。Trinamic 技术提供了近乎完美的正弦波电流回路，以解决过度振动的问题。平滑的曲线限制了会阻碍公差的振动。电机中低效的电流转换会导致组件温度升高，从而导致系统故障或自动关闭事件。此外，调整加速度曲线可以让系统操作员提高精度并平滑机器部件的运动。

以下是适合相应医疗应用的 Trinamic 产品推荐：

组织分析：TMCM-3110（用于无传感器负载相关电流控制的 3 轴）（图 1）

血液离心：TMCM-1636（三相 BLDC 电机的 1 轴）

液体处理：TMCM-6110（用于无传感器负载相关电流控制的 6 轴）

图 1：TMCM-3110 是一款三轴步进电机控制器/驱动器模块，用于无传感器负载相关电流控制。（来源：贸泽电子）

确保精确、低速、平稳的运行是医疗设备自动化运动控制的关键。凭借从精密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且灵活地适用于该领域的应用。

工业的

生产力和吞吐量推动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使智能工厂成为可能。该技术足够强大，可以通过创建构建块将独立应用程序应用于网络，系统设计人员可以使用这些构建块来构建满足其需求的最高效、定制的解决方案。

3D 打印、机器人技术和工厂自动化是需要精密自动化的三个应用。服务于这些用例的 Trinamic 产品是：

3D打印：TMC2209（用于两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）（图2）

工厂自动化：TMC262（集成步进电机）

图 2：TMC5160 将用于自动目标定位的灵活斜坡发生器与业界最先进的步进电机驱动器相结合。（来源：贸泽电子）

上述产品解决了工业应用中的重大挑战。众所周知，3D 打印的噪音很大，会干扰操作附近发生的活动。TMC2209 可平滑正弦波并以更高的尺寸精度实现安静的零件制造。TMC5160 同样柔软，可快速生产高精度机器人组件。它具有高度集成性和可扩展性，可最大限度地提高运营效率以提高吞吐量，而不会浪费能源或时间。TMC262 可以驱动至 40mA 的栅极电流，非常适合实验室和工厂自动化应用。

结论

精密控制改变了两个重要的宏观产业——医疗和工业自动化。精密运动控制是两者的推动者。它改善了振动性能、能效、噪音和运动的平稳性，并显着降低了自动运动的公差以提高其精度。

工业自动化正在推动工业 4.0 向前发展，将智能制造技术引入市场。添加精密运动控制可以解锁 3D 打印、CNC 加工、取放机、检测、质量、测试设备、自动化装配线和输送机以及协作机器人。为了帮助供应链和运营，自动导引车 (AGV) 和自主移动机器人 (AMR) 提高了生产率和产品速度，接近准时制产品流状态。

审核编辑 hhy