По мере развития промышленной автоматизации производители предъявляют все более высокие требования к точности, скорости и надежности станков и роботизированных систем. Традиционные технологии измерения положения часто фокусируются на одном направлении движения, но современные приложения, такие как производство полупроводников, прецизионная обработка и промышленная робототехника, требуют многоосевой компенсации ошибок и обратной связи по движению в реальном времени.
Компания HEIDENHAIN , мировой лидер в области технологий точных измерений и управления движением, разработала передовые решения на основе энкодеров, которые преодолевают ограничения традиционных систем.
Традиционные линейные энкодеры обычно измеряют движение только вдоль одной оси. Однако реальные движения машин подвержены различным типам ошибок, в том числе:
Ошибки линейного смещения
Угловые отклонения
Механическая деформация
неточности направляющей
Тепловые эффекты
В высокоточном оборудовании даже небольшие ошибки по одной оси могут влиять на точность других осей. Традиционные энкодеры могут не обнаруживать эти дополнительные отклонения, что ограничивает общую производительность системы.
Технология HEIDENHAIN позволяет одной системе энкодеров одновременно измерять несколько степеней свободы. Вместо использования отдельных измерительных устройств для каждого направления движения, многомерные энкодеры могут получать дополнительную информацию о положении и напрямую компенсировать механические ошибки.
В космосе компонент машины может перемещаться по шести степеням свободы:
поступательные движения по осям X, Y, Z
Вращательные движения RX, RY, RZ
Благодаря измерению нескольких направлений с помощью одного энкодера, сложные системы управления движением могут достигать более высокой точности при более простой механической конструкции. ( Руководство по приводам )
Ярким примером многомерной измерительной технологии HEIDENHAIN является серия энкодеров Dplus.
В отличие от обычных энкодеров, измеряющих только одно значение положения, энкодеры Dplus могут определять несколько направлений движения, используя специально разработанные измерительные эталоны и сканирующие головки.
Данная технология использует передовые принципы оптических измерений, в том числе:
Тонкие градуированные шкалы
Генерация сигналов на основе помех
Обработка сигналов высокого разрешения
Это позволяет энкодеру обеспечивать высокоточную обратную связь по положению, одновременно сокращая количество компонентов, необходимых в сложных системах управления движением. ( Руководство по приводам )
Например, одна система энкодеров Dplus с несколькими сканирующими головками может измерять несколько степеней свободы по одной оси станка, упрощая архитектуру системы и снижая сложность установки. ( Руководство по приводам )
Одним из главных преимуществ технологий является повышение точности позиционирования.
Благодаря прямому измерению дополнительных погрешностей, система управления может лучше понимать фактическое положение компонентов машины и компенсировать отклонения.
Это особенно ценно в отраслях, требующих чрезвычайно точного производства, в том числе:
Полупроводниковое производство
Прецизионная обработка
Производство электроники
Продвинутая робототехника
Традиционные многоосевые измерительные системы часто требуют использования нескольких энкодеров, кабелей и блоков обработки сигналов.
Многомерные энкодеры уменьшают количество компонентов за счет объединения нескольких измерительных функций в одно компактное решение.
Преимущества включают:
Меньше места для установки
Сокращенное количество проводов
Более простая системная интеграция
Более низкие требования к обслуживанию
Интерфейс EnDat3 дополнительно упрощает проектирование системы, позволяя передавать несколько значений положения по одному кабельному соединению. ( Хайденхайн )
Высокоскоростное производство требует не только точности, но и быстрой реакции.
Многомерные энкодеры, обеспечивая обратную связь в реальном времени по множеству параметров движения, помогают контроллерам движения быстрее реагировать на ошибки и поддерживать стабильную работу во время динамических движений.
Это особенно важно для:
Высокоскоростные обрабатывающие центры
Оборудование для производства вафель
Роботизированные системы автоматизации
Промышленные роботы широко используются в автомобилестроении, аэрокосмической отрасли, электронике и логистике. Однако достижение чрезвычайно точного позиционирования роботов остается сложной задачей по следующим причинам:
Ошибки коробки передач
Механическая деформация
Совместная реакция
Температурные изменения
Хотя роботы могут достигать превосходной повторяемости, их абсолютная точность позиционирования часто ниже, поскольку небольшие механические ошибки накапливаются в нескольких суставах. ( Хайденхайн )
Компания HEIDENHAIN повышает точность роботов благодаря передовым технологиям энкодеров, обеспечивающим точную обратную связь в шарнирах робота.
Точка центра инструмента (TCP) представляет собой точное рабочее положение инструмента робота. Точное позиционирование TCP имеет важное значение для таких приложений, как:
Роботизированная сварка
Прецизионная сборка
Сверление и механическая обработка
Аэрокосмическое производство
В традиционных роботизированных системах в основном используются энкодеры со стороны двигателя. Однако ошибки, вносимые шестернями и компонентами механической передачи, могут влиять на фактическое положение инструмента.
Усовершенствованные решения HEIDENHAIN в области энкодеров позволяют получать дополнительную обратную связь по положению ближе к выходному сигналу робота, что дает возможность системе управления компенсировать механические неточности и повысить точность TCP. ( HEIDENHAIN )
Энкодер KCI 120 Dplus — это пример инновационного подхода компании HEIDENHAIN к позиционированию роботов.
Этот индуктивный энкодер может измерять положение как до, так и после системы зубчатых передач шарнира робота. Сравнивая эти два измерения, система может компенсировать ошибки, вызванные зубчатыми механизмами.
Основные преимущества:
Повышенная точность позиционирования робота
Улучшенный контроль над суставами
Повышение производительности коллаборативных роботов.
Поддержка приложений, связанных с безопасностью, посредством коммуникационной технологии EnDat.
( Хайденхайн )
Эта технология открывает новые возможности для роботов, требующих более высокой точности, например:
Роботы для точной сборки
Совместные роботы
Роботы для работы с полупроводниками
Роботизированные обрабатывающие системы
Современное производство полупроводников требует чрезвычайно малых структур и высокоточной позиционирования.
Технология многомерного энкодера помогает улучшить:
Точность позиционирования пластины
Производительность машины
Стабильность процесса
( Хайденхайн )
Для высокоточной обработки требуется точное позиционирование осей и компенсация погрешностей.
Энкодеры HEIDENHAIN помогают станкам с ЧПУ достигать следующих результатов:
Более высокая точность обработки
Лучшее качество поверхности
Улучшенная повторяемость
Улучшенная обратная связь от суставов и точность позиционирования приносят пользу роботизированным приложениям.
Типичные области применения включают в себя:
Аэрокосмическое производство
Автомобильное производство
Автоматизированная обработка
По мере того, как заводы становятся все более интеллектуальными, точная обратная связь по результатам измерений приобретает все большее значение для:
Цифровое производство
Умные фабрики
Автоматизированные системы контроля
Технология многомерных измерений HEIDENHAIN представляет собой значительный шаг вперед в области высокоточного управления движением. Расширяя возможности энкодера за пределы традиционных одноосевых измерений,
Для промышленных роботов передовые решения HEIDENHAIN в области энкодеров повышают точность определения центральной точки инструмента, обеспечивая более точную обратную связь о положении шарниров и компенсируя механические ошибки.
Поскольку промышленность продолжает предъявлять все более высокие требования к точности в производстве полупроводников, робототехнике и передовой автоматизации, высокопроизводительные измерительные технологии, такие как энкодеры HEIDENHAIN , будут играть все более важную роль в будущем интеллектуального производства.
