自動(dòng)化世界存在于四個(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置在精確的位置時(shí)，它需要運(yùn)動(dòng)控制——位置、速度和加速度的控制。為專(zhuān)業(yè)應(yīng)用制造物體比大多數(shù)其他學(xué)科更能利用運(yùn)動(dòng)控制的精度和可靠性。

當(dāng)數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為精確的物理運(yùn)動(dòng)時(shí)，以前不可行的用例突然變得可能。這一改進(jìn)為先進(jìn)機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT)、電池供電醫(yī)療設(shè)備、增材制造和假肢等應(yīng)用提供了工業(yè) 4.0。這些應(yīng)用中的每一個(gè)都需要高精度地控制制造設(shè)備。因此，為這些應(yīng)用將數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為物理運(yùn)動(dòng)和準(zhǔn)確的零件放置需要的不僅僅是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)。

在下文中，我們將討論精密運(yùn)動(dòng)控制，審查醫(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(lái)引導(dǎo)活動(dòng)機(jī)器部件的位置。開(kāi)環(huán)系統(tǒng)采用步進(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)于更高精度的用途，工程師采用了檢查功能來(lái)測(cè)量軸的位置。測(cè)量設(shè)備將尺寸數(shù)據(jù)發(fā)送回控制器以與設(shè)定值進(jìn)行比較，從而允許進(jìn)行方差校正。雙向通信稱(chēng)為閉環(huán)。

CNC 加工是受益于高級(jí)精密運(yùn)動(dòng)控制的最著名應(yīng)用之一，但 3D 打印和桌面制造也受益于更嚴(yán)格的公差。將信息反饋給控制器的檢測(cè)設(shè)備、拾取和放置機(jī)器以及自動(dòng)裝配線是受益于高精度運(yùn)動(dòng)控制的其他三個(gè)部分。

借助精確的運(yùn)動(dòng)控制，實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行更加順暢，倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)營(yíng)效率進(jìn)一步提高。同時(shí)，這種控制改善了由低效率驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品成本要素，例如：

熱損失和功耗

諧振

噪音

無(wú)傳感器診斷

電池壽命

Trinamic運(yùn)動(dòng)控制架構(gòu)由功能構(gòu)建塊組成。電機(jī)控制器（或運(yùn)動(dòng)控制器）以定義的協(xié)議通過(guò)選定的接口接收命令。這些任務(wù)被轉(zhuǎn)換為電機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)器部分的信號(hào)。為了便于集成到應(yīng)用程序固件中，代碼以 Trinamic 格式或 C 格式導(dǎo)出。繼續(xù)閱讀以了解 Triminic 為醫(yī)療和工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用推薦的產(chǎn)品。

高精度應(yīng)用

Trinamic 開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品解決了醫(yī)療和工業(yè)自動(dòng)化中的性能問(wèn)題。

醫(yī)療的

泵和眼科設(shè)備等醫(yī)療設(shè)備需要在低速下進(jìn)行精確控制。從組織分析到血液離心和液體處理的應(yīng)用為低速、最小振動(dòng)精度的解決方案提供了機(jī)會(huì)。Trinamic 技術(shù)提供了近乎完美的正弦波電流回路，以解決過(guò)度振動(dòng)的問(wèn)題。平滑的曲線限制了會(huì)阻礙公差的振動(dòng)。電機(jī)中低效的電流轉(zhuǎn)換會(huì)導(dǎo)致組件溫度升高，從而導(dǎo)致系統(tǒng)故障或自動(dòng)關(guān)閉事件。此外，調(diào)整加速度曲線可以讓系統(tǒng)操作員提高精度并平滑機(jī)器部件的運(yùn)動(dòng)。

以下是適合相應(yīng)醫(yī)療應(yīng)用的 Trinamic 產(chǎn)品推薦：

組織分析：TMCM-3110（用于無(wú)傳感器負(fù)載相關(guān)電流控制的 3 軸）（圖 1）

血液離心：TMCM-1636（三相 BLDC 電機(jī)的 1 軸）

液體處理：TMCM-6110（用于無(wú)傳感器負(fù)載相關(guān)電流控制的 6 軸）

圖 1：TMCM-3110 是一款三軸步進(jìn)電機(jī)控制器/驅(qū)動(dòng)器模塊，用于無(wú)傳感器負(fù)載相關(guān)電流控制。（來(lái)源：貿(mào)澤電子）

確保精確、低速、平穩(wěn)的運(yùn)行是醫(yī)療設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)控制的關(guān)鍵。憑借從精密芯片到智能電機(jī)的一系列解決方案，Trinamic 的運(yùn)動(dòng)控制解決方案可定制且靈活地適用于該領(lǐng)域的應(yīng)用。

工業(yè)的

生產(chǎn)力和吞吐量推動(dòng)工業(yè)應(yīng)用的產(chǎn)品開(kāi)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)器使智能工廠成為可能。該技術(shù)足夠強(qiáng)大，可以通過(guò)創(chuàng)建構(gòu)建塊將獨(dú)立應(yīng)用程序應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以使用這些構(gòu)建塊來(lái)構(gòu)建滿足其需求的最高效、定制的解決方案。

3D 打印、機(jī)器人技術(shù)和工廠自動(dòng)化是需要精密自動(dòng)化的三個(gè)應(yīng)用。服務(wù)于這些用例的 Trinamic 產(chǎn)品是：

3D打印：TMC2209（用于兩相步進(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 將用于自動(dòng)目標(biāo)定位的靈活斜坡發(fā)生器與業(yè)界最先進(jìn)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相結(jié)合。（來(lái)源：貿(mào)澤電子）

上述產(chǎn)品解決了工業(yè)應(yīng)用中的重大挑戰(zhàn)。眾所周知，3D 打印的噪音很大，會(huì)干擾操作附近發(fā)生的活動(dòng)。TMC2209 可平滑正弦波并以更高的尺寸精度實(shí)現(xiàn)安靜的零件制造。TMC5160 同樣柔軟，可快速生產(chǎn)高精度機(jī)器人組件。它具有高度集成性和可擴(kuò)展性，可最大限度地提高運(yùn)營(yíng)效率以提高吞吐量，而不會(huì)浪費(fèi)能源或時(shí)間。TMC262 可以驅(qū)動(dòng)至 40mA 的柵極電流，非常適合實(shí)驗(yàn)室和工廠自動(dòng)化應(yīng)用。

結(jié)論

精密控制改變了兩個(gè)重要的宏觀產(chǎn)業(yè)——醫(yī)療和工業(yè)自動(dòng)化。精密運(yùn)動(dòng)控制是兩者的推動(dòng)者。它改善了振動(dòng)性能、能效、噪音和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，并顯著降低了自動(dòng)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 向前發(fā)展，將智能制造技術(shù)引入市場(chǎng)。添加精密運(yùn)動(dòng)控制可以解鎖 3D 打印、CNC 加工、取放機(jī)、檢測(cè)、質(zhì)量、測(cè)試設(shè)備、自動(dòng)化裝配線和輸送機(jī)以及協(xié)作機(jī)器人。為了幫助供應(yīng)鏈和運(yùn)營(yíng)，自動(dòng)導(dǎo)引車(chē) (AGV) 和自主移動(dòng)機(jī)器人 (AMR) 提高了生產(chǎn)率和產(chǎn)品速度，接近準(zhǔn)時(shí)制產(chǎn)品流狀態(tài)。

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