دنیای اتوماسیون در چهار بعد وجود دارد: ارتفاع، عرض، عمق و زمان. هنگامی که تجهیزات باید یک شی را دقیقاً در یک مکان قرار دهد، به کنترل حرکت نیاز دارد – کنترل موقعیت، سرعت و شتاب. ساخت اشیاء برای کاربردهای تخصصی از دقت و قابلیت اطمینان کنترل حرکت بیش از سایر رشته ها استفاده می کند.

هنگامی که اطلاعات دیجیتال به حرکت فیزیکی دقیق تبدیل می شود، موارد استفاده که قبلا غیرممکن بود، ناگهان ممکن می شود. این پیشرفت، Industry 4.0 را به برنامه‌هایی مانند روباتیک پیشرفته، اینترنت اشیاء (IoT) و اینترنت اشیاء صنعتی (IIoT)، دستگاه‌های پزشکی با باتری، تولید مواد افزودنی و پروتز تحویل داد. هر یک از این کاربردها به دقت بالایی در کنترل تجهیزات ساخت نیاز دارند. در نتیجه، تبدیل اطلاعات دیجیتال به حرکت فیزیکی و قرار دادن دقیق قطعات برای این برنامه‌ها به چیزی بیش از انتقال داده‌ها به حرکت نیاز دارد.

در ادامه، کنترل حرکت دقیق را مورد بحث قرار می‌دهیم، نیازهای کاربردهای اتوماسیون پزشکی و صنعتی را بررسی می‌کنیم و توصیه‌های محصول Trinamic با عملکرد بالا را در هر زمینه برجسته می‌کنیم.

کنترل حرکت دقیق

کنترل حرکت دقیق از موتورهای پله ای برای هدایت موقعیت اجزای فعال ماشین استفاده می کند. سیستم های حلقه باز از یک موتور پله ای استفاده می کنند که سیگنال کنترل الکتریکی را به یک موقعیت چرخشی دقیق برای شفت تبدیل می کند. برای استفاده با دقت بالاتر، مهندسان یک ویژگی چک را برای اندازه گیری موقعیت شفت در نظر می گیرند. دستگاه اندازه گیری داده های ابعادی را برای مقایسه با نقطه تنظیم به کنترل کننده می فرستد و امکان تصحیح واریانس را فراهم می کند. ارتباط دو طرفه را حلقه بسته می نامند.

ماشینکاری CNC یکی از شناخته شده ترین کاربردهایی است که از کنترل حرکت با دقت پیشرفته بهره می برد، اما پرینت سه بعدی و ساخت رومیزی نیز از تلورانس های سخت تری بهره می برند. تجهیزات بازرسی که اطلاعات را به کنترل‌کننده، ماشین‌های انتخاب و مکان، و خطوط مونتاژ خودکار برمی‌گردانند، سه بخش دیگر هستند که از کنترل حرکت با دقت بالا سود می‌برند.

با کنترل دقیق حرکت، آزمایشگاه‌ها راحت‌تر کار می‌کنند و انبارها افزایش بیشتری را در کارایی عملیاتی تجربه می‌کنند. به طور همزمان، این کنترل عناصر هزینه محصول ناشی از ناکارآمدی را بهبود می بخشد، مانند:

• اتلاف حرارت و مصرف برق
• رزونانس
• نویز قابل شنیدن
• عیب یابی بدون سنسور
• عمر باتری

معماری کنترل حرکت Trinamic از بلوک های ساختمانی کاربردی تشکیل شده است. کنترل کننده موتور (یا کنترل کننده حرکت) دستورات را از طریق یک رابط انتخاب شده در یک پروتکل تعریف شده دریافت می کند. وظایف به سیگنال هایی برای بخش کنترل موتور و راننده تبدیل می شوند. برای سهولت ادغام با سیستم عامل برنامه، کد در قالب Trinamic یا C صادر می شود. برای آشنایی با محصولات توصیه شده Triminic برای برنامه های اتوماسیون پزشکی و صنعتی به ادامه مطلب مراجعه کنید.

Trinamic محصولاتی را توسعه داده است که به مشکلات عملکرد در اتوماسیون پزشکی و صنعتی می پردازد.

پزشکی

دستگاه های پزشکی مانند پمپ ها و دستگاه های چشمی نیاز به کنترل دقیق در سرعت های پایین دارند. کاربردهای مختلف از تجزیه و تحلیل بافت گرفته تا سانتریفیوژ خون و جابجایی مایعات فرصت‌هایی را برای راه‌حلی با دقت کم سرعت و حداقل لرزش فراهم می‌کنند. فناوری Trinamic حلقه‌های جریانی را ارائه می‌کند که تقریباً امواج سینوسی کاملی برای مقابله با ارتعاش بیش از حد هستند. منحنی های صاف ارتعاشاتی را که مانع از تلورانس می شوند، محدود می کنند. تبدیل جریان ناکارآمد در موتور منجر به افزایش دما در قطعه می شود و باعث خرابی سیستم یا خاموش شدن خودکار می شود. علاوه بر این، بهینه سازی مشخصات شتاب می تواند به اپراتورهای سیستم اجازه دهد تا دقت را بهبود بخشند و حرکات اجزای دستگاه را صاف کنند.

در زیر توصیه های محصول Trinamic ایده آل برای کاربردهای پزشکی مربوطه آورده شده است:

• تجزیه و تحلیل بافت: TMCM-3110 (3 محور برای کنترل جریان وابسته به بار بدون سنسور) ( شکل 1 )
• سانتریفیوژ خون: TMCM-1636 (1 محور برای موتورهای 3 فاز BLDC)
• جابجایی مایعات: TMCM-6110 (6 محور برای کنترل جریان وابسته به بار بدون سنسور)
• 

شکل 1 : TMCM-3110 یک ماژول کنترلر/درایور موتور پله ای سه محوره برای کنترل جریان وابسته به بار بدون حسگر است. (منبع: موزر الکترونیک)

اطمینان از عملکرد دقیق، کم سرعت و روان، کلید کنترل حرکت در اتوماسیون تجهیزات پزشکی است. با طیف وسیعی از راه حل ها از تراشه های پیچیده گرفته تا موتورهای هوشمند، راه حل های کنترل حرکت Trinamic برای برنامه های کاربردی در این فضا قابل تنظیم و انعطاف پذیر هستند.

صنعتی

بهره وری و توان عملیاتی توسعه محصول را برای کاربردهای صنعتی هدایت می کند. همانطور که کنترل حرکت بهبود می یابد، تشخیص پیشرفته Trinamic و درایوهای به هم پیوسته یک کارخانه هوشمند را امکان پذیر می کند. این فناوری به اندازه‌ای قوی است که با ایجاد بلوک‌های ساختمانی که طراحان سیستم می‌توانند برای ساخت کارآمدترین و سفارشی‌سازی شده‌ترین راه‌حل برای نیازهای خود، در برنامه‌های کاربردی مستقل در شبکه‌ها اعمال شود.

پرینت سه بعدی، رباتیک و اتوماسیون کارخانه سه کاربرد هستند که نیاز به اتوماسیون دقیق دارند. محصولات Trinamic که در این موارد کاربرد دارند عبارتند از:

• چاپ سه بعدی: TMC2209 (مدار یکپارچه درایور موتور فوق العاده بی صدا برای موتورهای پله ای 2 فاز)
• رباتیک: TMC5160 (کنترل کننده موتور پله ای با قدرت بالا) ( شکل 2 )
• اتوماسیون کارخانه: TMC262 (موتور پله ای یکپارچه)

شکل 2: TMC5160 یک ژنراتور رمپ انعطاف پذیر برای تعیین موقعیت خودکار هدف را با پیشرفته ترین درایور موتور پله ای صنایع ترکیب می کند. (منبع: موزر الکترونیک)

محصولات فوق چالش های مهمی را با کاربردهای صنعتی برطرف می کنند. پرینت سه بعدی به شدت پر سر و صدا است و فعالیت هایی را که در نزدیکی عملیات اتفاق می افتد مختل می کند. TMC2209 امواج سینوسی را صاف می کند و ساخت قطعات آرام را با دقت ابعادی بالاتر امکان پذیر می کند. TMC5160 به همین ترتیب نرم است و به سرعت اجزای رباتیکی با دقت بالا تولید می کند. این بسیار یکپارچه و مقیاس پذیر است و کارایی عملیاتی را برای هدایت توان بدون اتلاف انرژی یا زمان به حداکثر می رساند. TMC262 می تواند به جریان گیت 40 میلی آمپر برسد که برای کاربردهای اتوماسیون آزمایشگاهی و کارخانه ای ایده آل است.

کنترل دقیق دو صنعت کلان مهم – اتوماسیون پزشکی و صنعتی – را متحول کرد. کنترل حرکت دقیق برای هر دوی اینها فعال است. عملکرد ارتعاش، بهره وری انرژی، نویز و نرمی حرکت را بهبود می بخشد و به طور قابل توجهی تحمل حرکت خودکار را کاهش می دهد تا دقت آن را افزایش دهد.

اتوماسیون صنعتی صنعت 4.0 را به جلو می برد و فناوری تولید هوشمند را وارد بازار می کند. افزودن کنترل حرکت دقیق می‌تواند قفل چاپ سه بعدی، ماشین‌کاری CNC، ماشین‌های انتخاب و جایگذاری، بازرسی، کیفیت، تجهیزات تست، خطوط مونتاژ خودکار و نوار نقاله‌ها و روبات‌های مشترک را باز کند. برای کمک به زنجیره تامین و عملیات، وسایل نقلیه راهنمای خودکار (AGV) و ربات‌های متحرک مستقل (AMR) بهره‌وری را بهبود می‌بخشند و سرعت محصول را افزایش می‌دهند و به وضعیت جریان محصول به موقع نزدیک می‌شوند.