运动控制设计：前5名挑战（和机会）

根据运动控制和电机协会（MCMA），运动控制技术市场正在乘坐速度 - 并准备到2022年达到近230亿美元。半导体和电子;食品和饮料;电气;和汽车行业有几种垂直推动巨大的增长。但作为运动控制解决方案 - 从角度编码器到直接驱动电机 - 在工业情况下变得更加普遍，工程师面临不断发展的需求和机遇。降低提高自动化环境中功能安全的先进技术的成本，这是当今运动控制设计行业中的五大挑战和机遇。

1.提高精度，同时降低所有权成本

对精确的，可重复的运动控制组件的需求不是什么新的 - 但需求继续加剧。更重要的是，随着技术的发展，需要降低其成本。这在采用精密旋转轴 - 计量，校准装置，自动化技术，微机械加工和半导体制造的应用中尤其如此。可以实现高精度和高刚度，但成本有时是令人望而却的。

空气轴承可以帮助高精度，但在刚度和低的所有权成本方面都不是理想的。但是，最新的角度编码器可以帮助解决所有三种需求。例如，Heidenhain MRP 5000角度编码器系列是Heidenhain轴承和角度编码器技术的合并。这种独特的模块系列包含不可以提供的轴承组，可以与各种编码器类型集成，以产生易于安装的高度硬质模块。额外的益处包括减少维护和机械噪音较少。

2.纳米级分辨率的速度

消费电子产品的组件继续缩小，但没有比较今天半导体制造所需的纳米级精度。随着计量分辨率缩小，保持高速吞吐量仍然是一个挑战。

然而，近年来，海德汉工程师强烈关注开发适用于需要最终精密的行业的解决方案 - 包括半导体制造。创新包括：

• 唇缘200线性编码器，如果需要，可以处理当今多达300万/秒的速度，如果需要，可以分辨率下降到几十微米;它提供了一种高度稳定的高度解决的信号，控制需要维持恒定速度的高速率。

• Texas Instruments（TI）C2000™MCU，它使用Heidenhain Endat 2.2接口。TI的工业驱动控制系统片上系统（SOC）通过芯片片上完成解码任务来提高机器性能，降低通信延迟并启用更快的控制回路性能。此外，它允许开发人员通过减少FPGA或基于ASIC的解决方案中所需的电路板区域来降低系统成本。
• ETEL精度VHP（非常高的性能）控制器提供极端位置稳定性和速度精度，同时仍然利用分散的架构，可在不放缓任何流程的情况下处理高达63轴的分散架构。
• ETEL DXR Direct Drive旋转模块为半导体和电子行业中的中端应用提供了入门级，紧凑且经济高效的选择。

3.选择正确的运动反馈解决方案

为了满足新自动化应用的环境规范，工程师现在拥有各种运动反馈解决方案可供选择，特别是扫描技术。从光学和电感到磁性和电容性，为给定应用程序选择右侧的磁性和电容可能会困惑。

然而，尽管新技术的越来越多，所以选择编码器的因素很大程度上是相同的。以下是一些拇指的一般规则：

• 首先建立所需的准确性水平，环境条件编码器必须忍受（振动，污染，温度等）。
• 确定可能影响编码器性能的其他机械限制。
• 对于高精度应用，低于40个弧形，光学解决方案仍然是最佳选择。
• 对于必要的准确度的应用，并且在环境可能导致光学编码器（高振动或过度灰尘/污垢）的情况下，包括电感，磁性和电容器的非光学解决方案现在是最佳选择。在三个，电感编码器提供最高精度，然后是磁性和电容性。

4.征服功能安全问题

现在，机器人和人类在这里工作的未来就在这里。随着自动化的车辆和其他机器人在工厂和仓库中变得更加普通，功能安全在运动控制设计中越来越重要。事实上，欧洲联盟的国家已经要求它在许多申请中，在美国和亚洲也在考虑条例。

对于机器设计师，功能安全认证过程可能是艰巨和令人困惑的;通过组件评估整个系统组件，以确保冗余和机械故障排除效率低下且昂贵。Heidenhain提供一系列预批准的安全相关的位置测量系统，设计用于控制类别SIL 3，PL E，第4类，以消除机器设计师的一些负担。

5.确保定制解决方案

随着自动化，机器人和其他先进技术渗透行业和日常生活，运动控制系统的应用变得更加零散和专业化。有时，一定尺寸适合 - 所有解决方案都没有削减它。更频繁地，工程师正在使用组件制造商开发新的解决方案，以满足其特定需求。事实上，整个行业可以受益。

谈到运动控制设计时，请选择可以帮助您导航复杂，更改技术景观的组件制造商。