自動(dòng)化有四個(gè)維度：高度、寬度、深度和時(shí)間。當(dāng)設(shè)備必須將物體精確地放在一個(gè)具體位置時(shí)，它需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，即控制位置、速度和加速度。在制造專用產(chǎn)品時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制的精度和可靠性比其他因素都更重要。

當(dāng)數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為精確的物理運(yùn)動(dòng)時(shí)，以前不可行的應(yīng)用突然變得有可能實(shí)現(xiàn)。這進(jìn)一步加強(qiáng)了工業(yè)4.0在高級(jí)機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) （IIoT）、電池供電的醫(yī)療設(shè)備、增材制造和假肢等應(yīng)用領(lǐng)域的推廣。這些應(yīng)用中的每一項(xiàng)都要求制造設(shè)備具有很高的控制精度。因此，對(duì)于這些應(yīng)用來說，將數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為物理運(yùn)動(dòng)并準(zhǔn)確放置零件，需要的不僅僅是將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭\(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中。

在下文中，我們將討論精密運(yùn)動(dòng)控制，介紹醫(yī)療和工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用需求，并重點(diǎn)推薦每個(gè)領(lǐng)域的高性能Trinamic產(chǎn)品。

精密運(yùn)動(dòng)控制

精密運(yùn)動(dòng)控制使用步進(jìn)電機(jī)來引導(dǎo)有源機(jī)器組件的放置。開環(huán)系統(tǒng)使用步進(jìn)電機(jī)將電控信號(hào)轉(zhuǎn)換為軸的精確旋轉(zhuǎn)位置。對(duì)于更高精度的應(yīng)用，工程師們加入一項(xiàng)檢查功能來測(cè)量軸的位置。測(cè)量設(shè)備將尺寸數(shù)據(jù)發(fā)回給控制器，與設(shè)定值進(jìn)行比較，支持進(jìn)行差異校正。這種雙向通信被稱為閉環(huán)。

數(shù)控加工是受益于先進(jìn)精密運(yùn)動(dòng)控制的最知名應(yīng)用之一，但其實(shí)3D打印和桌面制造也受益于更精準(zhǔn)的控制。將信息反饋給控制器的檢測(cè)設(shè)備、揀放機(jī)和自動(dòng)化裝配線是受益于高精度運(yùn)動(dòng)控制的另外三個(gè)領(lǐng)域。

有了精確的運(yùn)動(dòng)控制，實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)轉(zhuǎn)更加順暢，倉庫的工作效率也有了大幅提升。同時(shí)，這種運(yùn)動(dòng)控制還降低了因低效率導(dǎo)致的產(chǎn)品成本，包括：

• 熱損和功耗
• 諧振
• 可聞噪聲
• 無傳感器的診斷
• 電池壽命

Trinamic運(yùn)動(dòng)控制架構(gòu)由多個(gè)功能塊組成。電機(jī)控制器（或運(yùn)動(dòng)控制器）通過選定的接口，以規(guī)定的協(xié)議接收命令。這些命令被轉(zhuǎn)化為電機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)部件的信號(hào)。為了便于集成到應(yīng)用的固件中，代碼以Trinamic的格式或C語言導(dǎo)出。請(qǐng)繼續(xù)閱讀，了解Triminic適用于醫(yī)療和工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用的產(chǎn)品。

高精度應(yīng)用

Trinamic開發(fā)的產(chǎn)品解決了醫(yī)療和工業(yè)自動(dòng)化的性能問題。

醫(yī)療

醫(yī)療設(shè)備，如泵和眼科設(shè)備，需要在低速時(shí)精確控制。從組織分析到血液離心和液體處理的各種應(yīng)用為解決低速、最小振動(dòng)下的精確性提供了機(jī)會(huì)。Trinamic技術(shù)提供的電流回路是近乎完美的正弦波，用于解決過度振動(dòng)問題。這些平滑的曲線限制了會(huì)影響公差的振動(dòng)。電機(jī)中的電流轉(zhuǎn)換效率低下會(huì)導(dǎo)致組件的溫度上升，引起系統(tǒng)故障或自動(dòng)關(guān)閉事件。此外，調(diào)整加速曲線可以讓系統(tǒng)操作人員提高精度，使機(jī)器組件的運(yùn)動(dòng)更加順滑。

下面推薦了幾款適用于醫(yī)療應(yīng)用的Trinamic產(chǎn)品：

• 組織分析：TMCM-3110（3軸，用于無傳感器的負(fù)載相關(guān)電流控制）（ 圖1 ）
• 血液離心：TMCM-1636（單軸，用于3相BLDC電機(jī)）
• 液體處理：TMCM-6110（6軸，用于無傳感器的負(fù)載相關(guān)電流控制）。

• 圖1： TMCM-3110是一個(gè)三軸步進(jìn)電機(jī)控制器/驅(qū)動(dòng)器模塊，用于無傳感器的負(fù)載相關(guān)電流控制。（圖源：貿(mào)澤電子）*

確保精確、低速、平穩(wěn)運(yùn)行是醫(yī)療設(shè)備自動(dòng)化中運(yùn)動(dòng)控制的關(guān)鍵。從復(fù)雜芯片到智能電機(jī)的一系列解決方案，Trinamic的運(yùn)動(dòng)控制解決方案可定制，并且可以靈活應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域。

工業(yè)

生產(chǎn)效率和產(chǎn)能推動(dòng)了工業(yè)應(yīng)用的產(chǎn)品開發(fā)。隨著運(yùn)動(dòng)控制的改進(jìn)，Trinamic的高級(jí)診斷和互連驅(qū)動(dòng)器幫助實(shí)現(xiàn)了智能工廠。現(xiàn)在的技術(shù)已足夠強(qiáng)大，可以用于獨(dú)立的應(yīng)用，也可以用于網(wǎng)絡(luò)。通過制作各個(gè)模塊，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)他們的需求量身定制高效的解決方案。

3D打印、機(jī)器人和工廠自動(dòng)化是三個(gè)需要精密自動(dòng)化的應(yīng)用。適合這些應(yīng)用的Trinamic產(chǎn)品包括：

• 3D打印：TMC2209（用于2相步進(jìn)電機(jī)的超靜音電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路）
• 機(jī)器人：TMC5160（大功率步進(jìn)電機(jī)控制器）（ 圖2 ）
• 工廠自動(dòng)化：TMC262(集成步進(jìn)電機(jī)）

• 圖2： TMC5160結(jié)合了用于自動(dòng)目標(biāo)定位的靈活斜坡發(fā)生器與業(yè)界先進(jìn)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。（圖源：貿(mào)澤電子）*

上述產(chǎn)品解決了工業(yè)應(yīng)用的重大挑戰(zhàn)。3D打印是出了名的噪聲大，會(huì)干擾作業(yè)點(diǎn)附近其他的活動(dòng)。TMC2209實(shí)現(xiàn)了平滑的正弦波，支持以更高的尺寸精度安靜地制造零件。TMC5160也同樣柔軟，能快速生產(chǎn)高精度的機(jī)器人組件。它具有很高的集成度和可擴(kuò)展性，可以最大限度地提高作業(yè)效率以推動(dòng)產(chǎn)能，不浪費(fèi)能源和時(shí)間。TMC262可以驅(qū)動(dòng)40mA的柵極電流，是實(shí)驗(yàn)室和工廠自動(dòng)化應(yīng)用的理想選擇。

結(jié)語

精密控制改變了兩個(gè)關(guān)鍵的宏觀行業(yè) - 醫(yī)療和工業(yè)自動(dòng)化。精確的運(yùn)動(dòng)控制是這兩個(gè)行業(yè)的助推器。它可以改善抗振性能、能源效率、噪音和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，并顯著降低自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)的公差，以提高其精度。

工業(yè)自動(dòng)化正在推動(dòng)工業(yè)4.0的發(fā)展，將智能制造技術(shù)引入市場(chǎng)。增加精密運(yùn)動(dòng)控制可以解放3D打印、數(shù)控加工、揀放機(jī)、檢驗(yàn)、品控、測(cè)試設(shè)備、自動(dòng)化裝配線和傳送帶以及協(xié)作機(jī)器人的生產(chǎn)力。為了幫助工廠的供應(yīng)鏈和運(yùn)營(yíng)，自動(dòng)導(dǎo)引車 (AGV) 和自主移動(dòng)機(jī)器人 (AMR) 提高了生產(chǎn)力，加快了產(chǎn)品上市速度，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了接近準(zhǔn)時(shí)的產(chǎn)品流狀態(tài)。

審核編輯 黃宇