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搬运、装配和机器人领域的传感器发展
作者:schunk
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近年来,适用于搬运、装配和机器人领域的传感器解决方案取得了新的重大进展。元件的功能越来越强大、外形越来越紧凑且应用越来越广泛,并且现已能够直接与执行器相融合,编程也相对简单。纵观雄克标准化传感器系列,雄克展示了作为夹持技术和抓取系统领域的领导者,能够提供更加现代化的传感器的强劲实力。

通用型传感器

“一款传感器即可满足各种需求”是雄克通用型“MMS 22-PI”C 型槽传感器系列蕴含的理念。借助这款创新型磁性传感器,可轻松地对搬运和装配领域中的执行器进行可靠监测。传感器的编程仅需几步便可完成,而无需采用耗时的机械方式对开关点进行调整。执行此操作所需的示教工具既可采用基于线缆的连接插头形式提供,也可以以无需接触的磁性示教工具形式提供。编程操作极为简单,并且仅需 15 秒即可完成:将传感器插入执行器或将传感器安装到既定位置后,仅需立即激活示教工具即可。手指会被移至目标位置,再次驱动示教工具即可完成传感器的编程。

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图1:雄克FT力/力矩传感器可在自动研磨过程中实现力的精确控制,从而显著改善质量。

与传统的磁性传感器相比,用户最多可节约 90% 的设置时间。若要进一步提高应用的过程稳定性,必要时还可对传感器的关闭点进行编程。由于磁滞可在雄克 MMS 22-PI 系列产品中进行调整,并且会针对各个行程实现安全的位置检测,行程非常短时亦能如此,因而可采用最佳方式对抓取过程进行评估和控制。此外,可使用机械手区分不同尺寸的工件。C 型槽传感器可以选配一个或两个可自由编程的开关点,并且可通过执行器内部的磁体进行检测。大多数用户现在仅需一款或两款传感器即可满足需求,而无需各种不同型号的传感器。除基本型号外,通用型传感器还可提供适用于重型应用的超坚固 HD 型号。这些传感器配有耐受性强的不锈钢外壳,可显著改善连接插头和传感器的应力释放能力,另外还配有高合金材质超细多芯专用线缆以及用于安装连接插头的 CLI 夹。

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图2:无线磁性示教工具可用于调整 MMS 22-PI C 型槽传感器的两个开关点和磁滞,而无需任何接触

通过可编程C型槽传感器进行多位置检测

同样易于使用的还有雄克 MMS-A 磁性传感器,此款传感器为全球首款可直接集成到抓取模块的 C 型槽中而且不会带来外形干涉的可编程编码器。它能够精确地检测不同尺寸的零件。之前需要多个磁性传感器方能实现的操作,现在使用极其紧凑直径为 4mm 的 MMS-A 即可实现。所需电子元件全部集成到此传感器中。输出信号按最长为 30 mm 的行程测量范围和最高为 0.1 mm 的精度进行发送。数据以模拟量电压值的形式输出,范围可选 0 到 5 V DC 或 0 到 10 V DC。使用直观的示教功能和两个 LED,可快速且轻松地将不同的磁场线性化。

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图3:雄克 MMS-A 磁性传感器可直接集成在机械手的 C 型槽中

为了确保较高的重复精度,模拟磁性传感器专用于雄克综合性标准程序的相关模块。与雄克 FPS-F5 力传感器系统控制器结合使用时,编码器将成为一个简单的可编程多量程传感器,最多可检测五个可编程状态。MMS-A 采用适合工业使用的坚固外壳,防护等级可达 IP67。这款传感器可通过线缆出口 (30 cm/100 cm) 灵活地集成到系统中。工作电压范围为 15 V 到 30 V。

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图4:MMS-A 功能

抓取时实现微米级测量

高精度模拟传感器代表了位置传感器工程领域的巅峰之作。雄克 APS 可将传统的抓取模块转换成精度非常高的测量站。机械模拟系统由传感器和电子元件组成,可相当准确地记录夹爪的位置。对于行程较长的运动,会通过斜面将此运动传送至传感器,传感器的测量行程仅为几毫米但精度极高。执行器最高精度达 0.003 mm,可在运行过程中测量抓取的各个零件。PLC 可用于定义任意数量的开关点,从而区分任意数量的零件或公差范围。高精度定位传感器可对零件进行 100% 高精度检测。这些传感器可代替整个测量站,包括测量所需的过程步骤,同时还可实现无接触编程。

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图5:由于采用高精度的雄克 APS 模拟传感器,在运行过程中可实现微米级测量

检测距离

如果需要记录机械手和零件之间的距离,则可使用复杂的视觉系统或光学测距传感器,例如雄克 OAS。这会立即将简单的抓取模块转换成可视机械手。雄克 OAS 可直接集成到机械手中心,例如,雄克 PGN-plus 通用型机械手或用于抓取小元件的雄克 MPG-plus 机械手。在机械手中心,它会持续为控制单元提供相关信息,包括零件的距离或机械手手指之间是否存在要抓取的零件。为此,此传感器可实时测量机械手和零件之间的距离。借助此传感器,机械手可区分不同的零件、检测零件位置、从移动的传送带上自动拾取零件、叠放零件、检测错误抓取的零件并且在移动机械手时可提高可靠性。雄克 OAS 采用波长为 850 nm 的红外光,适用于 -10℃ 到 +55℃ 的环境温度,并且可达到防护等级 IP65。它可与各种类型的机械手和其他抓取系统模块配合使用,例如旋转单元,此时传感器指向内部而非外部,用于监测活塞。

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图6:雄克的 OAS 会立即将 PGN-plus 和 MPG-plus转换成可视机械手

六轴中的高精度力测量

FT 系列中的雄克 6 轴力/力矩传感器开辟了全新的应用领域。这款传感器已用于智能手机和汽车配件的机器人辅助产品测试,以及车顶装配或卡车活塞的摩擦搅拌焊接。由于此传感器还考虑到高动态控制理念,因而甚至可用于自动完成难度较大的装配、加工和精加工任务。在钢铁行业,还将此款传感器试验性地用于对薄金属板进行力受控和远距离检测的研磨和初磨,展示了雄克高精度 FT 传感器在工业领域仍然存在尚待挖掘的巨大潜力。此外,雄克 FT 传感器还成功地应用于手术及康复应用以及其他应用中的医疗/外科设备。传感器所记录的过程数据可用于实时、精确地调整机器人的行程,可实现力恒定、加工模式一致并且结果可重现。

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图7:FT 测试应用

雄克 FT 系列总共包含 16 种尺寸,负载测量范围为 8 N 到 40,000 N。对于力分量 Fx、Fy 和 Fz,可检测的最高精度为 1/320 N,对于力矩分量 Mx、My 和 Mz,可检测的最高精度为 1/8,000 Nm。传统的力/力矩传感器与箔测量条带配合使用,而雄克的 FT 传感器均配有硅膨胀测量条带。这些特性使其信号强度超出传统传感器解决方案信号强度的 75%,而且这款传感器具备线性测量范围,可将信号噪声降至几乎为零。若与标配的内部温度补偿功能相结合,在处理流程中,甚至可以在较大的温度范围内维持这种较高的测量精度。此外,此款传感器过载系数高,最高可达最大力的 40 倍(具体取决于传感器规格),因而可防止受损。6 轴力/力矩传感器的独特之处在于可选择双重或多重校准。根据评估类型,一个传感器可检测 2 个到 16 个(如果使用兼容以太网、Ethernet/IP、DeviceNet、Profinet 和 CAN 的 FTN 高速传感器,可达 16 个)不同的力测量范围。对于更换工具、工件或复杂的装配任务,FTN 传感器可实现精确的力控制,展示出巨大的灵活性。雄克还提供 FTD 传感器以及 FTS 传感器,可分别通过传统的数据采集卡 (DAQ) 或 USB 以及 RS232 或模拟通道进行评估。这三款传感器均以 16 种尺寸提供且防护等级可达到 IP 60、IP 65 或 IP 68。

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图8:FTNet 传感器重复精度 < 1%,因此是市场上精度最高的力/力矩传感器。

此外,雄克还可提供经济实惠的 6 轴力/力矩传感器 FTL,此款传感器通过 CAN 总线进行评估并且内置整个电子处理器。此外,还可根据应用提供特定的扩展技术。标配范围包括电子处理器或演示软件,可用于将信号数字化并将其转换成力和力矩。借助它们,还能以图形形式显示 6 轴测量。使用通用系统软件解决方案或各个不同的软件解决方案(例如机器人制造商提供的解决方案),可将传感器集成到更高级的系统中。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (12/31/2014)
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