Controle de movimento de precisão permite a automação

Controle de movimento de precisão

O mundo da automação existe em quatro dimensões: altura, largura, profundidade e tempo. Quando o equipamento deve colocar um objeto em um local exato com precisão, ele requer controle de movimento – controle de posição, velocidade e aceleração. A fabricação de objetos para aplicações especializadas aproveita a precisão e a confiabilidade do controle de movimento mais do que a maioria das outras disciplinas.

Quando a informação digital se transforma em movimento físico preciso, casos de uso antes inviáveis ​​repentinamente tornam-se possíveis. Essa melhoria entregou à Indústria 4.0 a aplicações como robótica avançada, Internet das coisas (IoT) e Internet das coisas industrial (IIoT), dispositivos médicos alimentados por bateria, manufatura aditiva e próteses. Cada uma dessas aplicações requer alta precisão no controle do equipamento de fabricação. Como resultado, transformar informações digitais em movimento físico e posicionamento preciso das peças para essas aplicações requer mais do que apenas transferir dados em movimento.

A seguir discutiremos o controle de movimento de precisão, revisaremos as necessidades de aplicações de automação médica e industrial e destacaremos as recomendações de produtos Trinamic de alto desempenho em cada área.

Controle de movimento de precisão

O controle de movimento de precisão usa motores de passo para guiar a posição dos componentes ativos da máquina. Os sistemas de malha aberta empregam um motor de passo, que converte o sinal de controle elétrico em uma posição de rotação precisa para o eixo. Para usos de maior precisão, os engenheiros incorporam um recurso de verificação para medir a posição do eixo. O dispositivo de medição envia dados dimensionais de volta ao controlador para comparar com o ponto de ajuste, permitindo a correção da variação. A comunicação bidirecional é denominada circuito fechado.

A usinagem CNC é uma das aplicações mais conhecidas que se beneficiam do controle de movimento de precisão avançada, mas a impressão 3D e a fabricação de mesa também se beneficiam de tolerâncias mais restritas. Os equipamentos de inspeção que fornecem informações ao controlador, às máquinas de coleta e colocação e às linhas de montagem automatizadas são três outros segmentos que se beneficiam do controle de movimento de alta precisão.

Com o controle de movimento de precisão, os laboratórios funcionam com mais tranquilidade e os depósitos apresentam aumentos adicionais na eficiência operacional. Simultaneamente, esse controle melhora os elementos de custo do produto impulsionados por ineficiências, como:

  • Perda de calor e consumo de energia
  • Ressonância
  • Ruído audível
  • Diagnóstico sem sensores
  • Vida útil da bateria

A arquitetura de controle de movimento Trinamic consiste em blocos funcionais para construção. O controlador de motor (ou controlador de movimento) recebe comandos por meio de uma interface selecionada em um protocolo definido. As tarefas são traduzidas em sinais para o controle do motor e parte do driver. Para facilitar a integração com o firmware do aplicativo, o código é exportado no formato Trinamic ou C. Leia para saber mais sobre os produtos recomendados pela Triminic para aplicações de automação médica e industrial.

Aplicações de alta precisão

A Trinamic desenvolveu produtos que abordam as questões de desempenho em automação médica e industrial.

Área Médica

Dispositivos médicos, como bombas e dispositivos oftalmológicos, precisam de controle preciso em baixas velocidades. Aplicações que variam de análise de tecido a centrifugação de sangue e manuseio de líquidos oferecem oportunidades para uma solução para precisão de baixa velocidade e vibração mínima. A tecnologia Trinamic fornece loops de corrente que são ondas senoidais quase perfeitas para lidar com a vibração excessiva. As curvas suaves limitam as vibrações que prejudicam as tolerâncias. A conversão ineficiente de corrente no motor leva ao aumento da temperatura no componente, criando uma falha no sistema ou evento de desligamento automático. Além disso, ajustar o perfil de aceleração pode permitir que os operadores do sistema melhorem a precisão e suavizem os movimentos dos componentes da máquina.

Abaixo estão as recomendações de produtos Trinamic ideais para as respectivas aplicações médicas:

  • Análise de tecido: TMCM-3110 (3 eixos para controle de corrente dependente de carga sem sensor) (Figura 1)
  • Centrifugação de sangue: TMCM-1636 (1 eixo para motores BLDC trifásicos)
  • Manuseio de líquidos: TMCM-6110 (6 eixos para controle de corrente dependente de carga sem sensor)
tmcm 3110 updated
Figura 1: O TMCM-3110 é um controlador / driver de motor de passo de eixo triplo para controle de corrente dependente de carga sem sensor.

Garantir uma operação precisa, de baixa velocidade e suave é a chave para o controle de movimento na automação de dispositivos médicos. Com uma gama de soluções de chips sofisticados a motores inteligentes, as soluções de controle de movimento da Trinamic são personalizáveis ​​e flexíveis para aplicações nesta área.

Área Industrial

A produtividade e o rendimento impulsionam o desenvolvimento de produtos para aplicações industriais. À medida que o controle de movimento melhora, os diagnósticos avançados e as unidades interconectadas do Trinamic permitem uma fábrica inteligente. A tecnologia é robusta o suficiente para ser aplicada a projetos autônomos em redes, criando blocos que os projetistas de sistemas podem usar para construir a solução mais eficiente e personalizada conforme suas necessidades.

Impressão 3D, robótica e automação de fábrica são três aplicações que requerem automação de precisão. Os produtos Trinamic que atendem a esses casos de uso são:

  • Impressão 3D: TMC2209 (circuito integrado de driver de motor ultrassilencioso para motores de passo de 2 fases)
  • Robótica: TMC5160 (controlador de motor de passo de alta potência) (Figura 2)
  • Automação de fábrica: TMC262 (motor de passo integrado)
TMC5160
Figura 2: O TMC5160 combina um gerador de rampa flexível para posicionamento automático com o driver de motor de passo mais avançado da indústria.

Os produtos acima abordam desafios significativos com aplicações industriais. A impressão 3D é notoriamente ruidosa, o que pode interromper as atividades que acontecem perto de sua operação. TMC2209 suaviza as ondas senoidais e permite a fabricação de peças de forma silenciosa com maior precisão dimensional. O TMC5160 também suaviza os movimentos e produz rapidamente componentes robóticos de alta precisão. É altamente integrado e escalonável, maximizando a eficiência operacional para impulsionar a taxa de transferência sem perda de tempo ou energia. O TMC262 pode conduzir a uma corrente de porta de 40mA, ideal para aplicações de automação de laboratório e fábrica.

Conclusão

O controle de precisão transformou duas macroindústrias cruciais – automação médica e industrial. O controle de movimento de precisão é o facilitador para ambos. Ele melhora o desempenho de vibração, eficiência energética, ruído e suavidade de movimento e reduz significativamente a tolerância de movimento automático para aumentar sua precisão.

A automação industrial está impulsionando a Indústria 4.0, trazendo tecnologia de manufatura inteligente para o mercado. Adicionar controle de movimento de precisão pode desbloquear impressão 3D, usinagem CNC, escolher e colocar máquinas, inspeção, qualidade, equipamentos de teste, linhas de montagem automatizadas e transportadores e robôs colaborativos. Para auxiliar na cadeia de suprimentos e operações, veículos de guia automatizados (AGVs) e robôs móveis autônomos (AMRs) melhoram a produtividade e aumentam a velocidade do produto, aproximando-se de um estado de fluxo de produto just-in-time.

Para artigos como esse, acesse o link.

Artigo escrito originalmente por Adam Kimmel para Mouser Electronics: Precision Motion Control Enables Automation

Traduzido por Equipe Embarcados.

Mouser Electronics é um dos líderes mundiais em distribuição de semicondutores e componentes eletrônicos e distribuidor autorizado de mais de 500 fornecedores líderes da indústria. Nosso foco é a excelência em serviço ao cliente, oferendo rápida entrega e embarque imediato com a precisão no processo, desde a colocação dos pedidos até a sua entrega. Mouser oferece uma ampla seleção de produtos em estoque para rápido envio a mais de 170 países.

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