图案式磁编码器原理


在长久以来,磁编码器一直是编码器产业化中最优秀的原理技术,它相比光电编码器,拥有耐环境能力高、成本低的优秀特性,在伺服系统中起着重要作用。


使命

金钢科技作为磁编码器行业的领导者,在人类社会面向智能化的过程中,以机器人为首的智能设备在不断小型化的同时,为伺服系统提出了各项新的要求:如形态多样、小尺寸、高精度、低成本,而其在适应新需求的同时,对编码器的要求一直是有着即小又精的强烈需求。

为此,金钢科技做了大量的物理底层的研发,其中不乏包括:

  • 磁场算法设计
  • 磁材料
  • 磁结构
  • 磁工艺
  • 磁解析算法
  • 磁环境适应性
  • 等系统性的底层探索......

在多年深耕机器人行业下,金钢科技熟知客户的痛点与需求,当大家在追求小而精时,我们不断地从底层改变原理、适配材料、修正结构、改进工艺、优化算法等。我们优秀的磁研发能力努力在开发让客户眼前一亮,一眼就能喜欢的方案,而图案式磁编码器就是这样一个产品。


图案式磁编码器

该编码器由两部分组成:

  • 图案式磁转子:该转子使用了类似于光的图案式码盘原理,如上图中磁场的分布不均匀且拥有全系列,可以最大程度将一圈分成近似光电水平的粗分数,达到高精度的测量
  • 图案式定子:该定子使用了与式磁转子匹配的测量方案,可以在极小尺寸下测量的同时将编码器角度解析并精确、同步输出

其测量原理如视频所示:



该产品可以达到:

  • 超高精度:无限逼近相同尺寸的光电编码器,在相同尺寸情况下与光电编码器的粗分数平齐(粗分数越多,则可达到的精度越高)
  • 极紧凑尺寸:编码器单边宽度(外半径减内半径)仅5mm,双编码器单边宽度也才7mm(同时实现两个轴的测量)
  • 超强耐环境干扰能力:油污、灰尘、电磁干扰等不会对测量有任何影响,适用于各种开放环境

在金钢科技的努力下,将相同码盘尺寸下的磁编码器的精度无限靠近了光电编码器,同时又赋能了编码器很多磁的优良使用特性。同时我们将该产品做到了全球最极致的尺寸空间占用,让各种精密、智能化设备设计再无难处,不再担忧编码器对其尺寸结构的影响,几乎做到隐形。

使用该原理组成的双编码器DPT双编码器系列,在仅仅7mm的径向空间内就可以完成两个轴的测量,为机器人一体化关节的小型化也做出了巨大的贡献,让机器人更小、精度更高。


再标定流程

金钢科技图案式磁编码器会在出厂时校准、标定,在实际使用时,编码器被安装在应用产品上后,有可能会产生各种安装误差影响最终测量精度,金钢科技提供了再标定流程以帮助客户在此情景下轻松达到最高的测量精度。

客户在安装好后,将读取装置连接到编码器上,并将读取装置插在电脑的USB口上,打开软件并进入再标定流程后,用手转或者使用无感驱动转电机,让编码器的转子可以旋转一周并由编码器定子采集到当前的数据,金钢科技独有的空间识别标定算法会识别出当前的安装误差,包括:

  • 径向误差
  • 轴向误差
  • 倾角误差

金钢科技独有的空间误差识别技术甚至可以精确的测量出当前的空间误差,然后再进一步计算角度误差并补偿并重新写入到编码器内,这样则可以最高程度地发挥编码器测量精度并输出。即使结构件有一定程度的加工、装配误差情况下,该流程也可以将机械本体误差识别并作补偿。

以下为金钢科技再标定软件界面: