Ali omejitev dolžine kabla M8 vpliva na robotske sisteme?

一, tehnično načelo: Kako omejitve dolžine vplivajo na uspešnost sistema robota
1. dvojni izzivi slabljenja signala in elektromagnetnih motenj (EMI)
M8 konektorji se običajno uporabljajo za prenos nizkonapetostnih in visokofrekvenčnih signalov (na primer povratne informacije in senzorski podatki), njihova dolžina kabla pa neposredno vpliva na kakovost signala. Glede na tehnično dokumentacijo laserskega senzorja Keyence LR - x100cg je treba dolžino kabla priključka M8 nadzorovati pod 30 metrov (in nadaljnje skrajšati na 20 metrov, ko priključite povezavo IO). Ta omejitev izhaja iz dveh temeljnih dejavnikov:
Izguba odpornosti: Povečanje dolžine kabla bo povzročilo linearno povečanje upora. Kot primer jemljete bakreno žico 24AWG, upor na meter je približno 0,086 Ω, skupni upor 30 -metrskega kabla pa 2,58 Ω. Ko je prenosnik tok 0,5a, padec napetosti doseže 1,29 V, kar lahko povzroči izkrivljanje senzorskega signala.
Elektromagnetne motnje: Dolgi kabli zlahka postanejo antene in absorbirajo elektromagnetni hrup, ki ga ustvarjajo okoliški motorji in frekvenčni pretvorniki. Na primer, pri avtomobilskih varilnih robotih je intenzivnost motenj 30 -metrskega kabla v frekvenčnem pasu 200KHz 12db višja kot intenziji 10 -metrskega kabla, kar lahko povzroči napake pri štetju dajalnikov.
2. skriti stroški mehanskega stresa in življenjskega razpada
Ponavljajoče se upogibanje robotskih gibljivih delov (na primer robotskih ročnih sklepov) bo na kable uporabilo stres. Glede na podatke o testiranju v industriji se utrujenost, da lahko kabel M8 zdrži na meter dolžine, poveča za 30% pod polmerom upogibanja v premeru 50 mm. Na primer, če določen model robota osi 6 - uporablja 20-metrski M8 kabel, mora kabel na končnem efektorju zdržati 6-krat večjo upogibanje utrujenosti 5-metrskega kabla, kar poveča tveganje, da se izolacija pokvari za 400% in skrajša življenjsko dobo prvotno prvotno zasnovo.
3. Nezakonsko ozko natančnost zamude in sinhronizacije
V visokih - scenarijih za nadzor hitrosti (na primer roboti za embalažo polprevodnikov) je treba na mikrosekundni ravni nadzorovati zamudo prenosa signala. Kot primer 30 -metrski kabel, tudi pri nizki dielektrični konstantni materiali (na primer izolacija FEP), zamuda širjenja signala še vedno doseže 0,15 μ s/meter, s skupno zamudo 4,5 μ s. Pri dvojnih robotskih sistemih ARM, ki zahtevajo sinhrono kontrolo, lahko ta zamuda povzroči odstopanje poti, ki presega 0,1 mm, kar neposredno vpliva na varjenje ali natančnost montaže.
2, Primer v industriji: Kako omejitve dolžine preoblikujejo robot oblikovanje
1. proizvodna linija avtomobilskega varjenja: skrajšajte kable za izboljšanje zanesljivosti
Mednarodni avtomobilski proizvajalec je nadgradil svoj varilni robot z uporabo priključka M8 in 30 -metrskim kablom za prenos signalov senzorjev rezanja plazme. Med dejanskim delovanjem se pojavijo pogoste prekinitve signala, stopnja odpovedi pa do 15%. Po analizi postanejo dolgi kabli viri motenj v močna elektromagnetna okolja, večkratno gibanje robotske roke pa povzroči obrabo na izolacijski plasti kabla. Načrt prenove vključuje:
Skrajšajte kabel na 10 metrov: s preureditvijo položaja regulacijske omare se slabljenje signala zmanjša za 60%, intenzivnost motenj pa se zmanjša za 9db.
Preklopite na priključek M12: Za napajanje v plazmi z zahtevami z veliko močjo uporabite M12 konektorje z močnejšo sposobnostjo motenj proti - v kombinaciji z zasukanimi parnimi zaščitnimi kabli, da zmanjšate stopnjo okvare na 0,5%.
2
Da bi dosegli natančnost pozicioniranja ± 0,02 mm pri robotih za ravnanje z režami, določen proizvajalec sprejme "Ultra kratki kabel+distribuiran io" zasnovo:
Dolžina kabla M8 je omejena na 3 metre: senzor je neposredno integriran v robotski modul robove roke in je povezan s sklepnim krmilnikom s kratkim kablom, pri čemer je zakasnitev signala nadzorovana znotraj 0,3 μ s.
Sprejem Ethercat Bus: Z nadomeščanjem tradicionalnega analognega prenosa signala z resničnim - časovnim ethernet se odpravljena zamuda in motnje, ki jih povzročajo dolgi kabli, in natančnost sinhronizacije sistema se izboljša na 1 μ s.
3. Roboti za sodelovanje: prilagodljivi kabli in dinamično upravljanje dolžine
Kot odgovor na potrebo po sodelovanju robotov, da pogosto prilagajajo svoj delovni razpon, je določen proizvajalec razvil dinamični sistem za upravljanje kablov:
Shartable M8 kabel: Z zunanjim ovojem TPU in vzmetno strukturo, največja natezna dolžina kabla je 5 metrov, pogodbeno stanje pa le 1,5 metra, kar dejansko zmanjša koncentracijo napetosti med gibanjem.
Senzor za spremljanje dolžine: V kablu so vgrajeni merilniki napetosti za spremljanje natezne dolžine v realnem času. Ko je varnostni prag presežen, se bo mehanska roka upočasnila, da se prepreči poškodbe preobremenitve kabla.
3, Strategija optimizacije: Tehnološka pot za prebijanje omejitev dolžine
1. materialna inovacija: kabli z nizko izgubo in visokimi prilagodljivostmi
Nano spremenjeni izolacijski material: Z dodajanjem nano silicijevega dioksida v izolacijsko plast PE se lahko dielektrična konstanta zmanjša z 2,3 na 1,8, hitrost širjenja signala pa se lahko poveča za 12%, temperaturno odpornost pa se lahko poveča z 85 na 125 stopinj.
Tekoči kovinski prevodnik: Uporaba tekoče kovine na osnovi galije namesto bakrene žice se upornost zmanjša za 40%in zdrži več kot 100000 ciklov utrujenosti upogibanja, primernih za mobilne robote, ki zahtevajo dolg - prenos razdalje.
2. signalni rele in tehnologija kompenzacije
Aktivni ojačevalnik signala: Miniaturni ojačevalnik je integriran na sredino kabla, kar lahko kompenzira 15DB slabljenje signala in podaljšanje dolžine kabla do 50 metrov (potrebno je dodatno napajanje).
Digitalni kodiranje napak na digitalnem signalu: kodiranje Manchestera ali 8B/10B tehnologija kodiranja se uporablja za odpravljanje napak v prenosu z bitmi odpuščanja, tako da se hitrost napake bitne napake 30 -metrskega kabla zmanjša z 10 ⁻⁻⁻⁻ na 10 ⁻⁻ ⁻⁻ ².
3. Refaktoring sistemske arhitekture: od centraliziranega do distribucijskega
Edge Computing Node: namestite mikro krmilnik na sklep mehanske roke, da obdelate senzorski signal v bližini in prenašate samo potrebne podatke v glavni nadzorni sistem, kar močno skrajša pot prenosa signala.
Brezžična zamenjava prenosa: Za scenarije, kot so vrteči se spoji, ki jih je težko živeti, se brezžična komunikacijska tehnologija 60GHz milimetra vala uporablja za doseganje resničnega - časa s časovnim prenosom z 1 Gbps pasovno širino in 0,1 μ s zamudo, ki popolnoma odpravi omejitve dolžine kabla.