全球最大仓库中的运动控制

在您网上购物的背后，是轻型机器人在自动化仓库的地面上不停穿梭，挑拣出您下单的商品。这些机器人被称为自动导引车（简称 “AGV”），它们的运行在某种程度上依赖于 Timken^® 磁性编码器。

编码器使用传感技术来识别磁场变化。 Timken^® 磁性编码器的作用是帮助每台 AGV 导航。如果不配备磁性编码器，AGV 可能会撞到对方或者根本无法运行。

“想象一下，在一间巨大仓库中，要定位 AGV 的机械臂来捡取装有阿司匹林之类物品的袋子需要何等精度。”传感器产品首席工程师 John Santos 说，“Timken 磁性编码器可提供速度和位置反馈，精确引导 AGV 到达正确的目的地。”

其结果是AGV有条不紊地运动，准确挑拣出产品并准时从全球最大零售商运送给消费者。

AGV 是自动化趋势的重要组成部分，该趋势正在改变线上和实体零售的格局。大型零售商计划让机器人来处理订单拣选的重复性手动任务，而员工则负责管理更复杂的工作，如质量控制和客户支持。成效：消费者更快拿到产品；公司的工作效率更高。

“Timken磁性编码器可提供速度和位置反馈，精确引导 AGV 到达正确的目的地。”

John Santos
铁姆肯公司 Cone Drive 传感器产品总工程师

新一代传感技术

过去，光学编码器，比如说您计算机鼠标中的编码器，用于控制机床、机器人和装配设备等应用场景下的运动。由于光学设计使用视线感应来创建信号，因此它们可以在洁净而安静的工作环境下很好地工作。

然而，添加灰尘、碎屑、高湿度、振动和其他冲击条件后，情况变得棘手起来。过去 20 年间，仓库、造纸厂和汽车制造等应用场景已将更多的自动化集成到其系统当中。因此，设备制造商需要能够应对这些工作环境中不完美条件的传感解决方案。

为响应这一需求，铁姆肯公司的工程师取得了采用霍尔效应技术的磁性编码器的专利设计，希望从耐用的磁性目标盘中获得高分辨率。磁感应不需要清洁的环境即可准确工作。

Timken 磁性编码器起初用于汽车电动助力转向传感器，可提高辅助转向的精度和效率。在车内，当驾驶员转动方向盘时，这些设备可帮助感应到施加到转向柱上的位置和扭矩。然后，软件通过电机将这些信号转换为相应的输出。

采用全新第五代磁性编码器的 AGV 中也采用相同的概念。此类编码器是 AGV 转向柱和电机之间进行通信的关键，可帮助控制单元的速度和位置，使机器人始终在正确时间处于正确的位置。

Santos 说道：“正常运行时间至关重要，因为一旦在这些区域丢失编码器，就好像关闭了机器人的心脏。我们以可靠性著称。对于车企客户，我们的每百万零件率故障率是个位数。”

破解可靠性和解决方案的密码

过去五年，铁姆肯公司与 AGV 电机供应商合作，针对他们的应用场景定制研发出这项技术。如今，随着全球最大的零售商在更多设施中实施这项技术，铁姆肯公司正在转向生产制造。

铁姆肯公司的工程师们在实现如今的磁性编码器设计方案之前，历经广泛的研究、开发，并在自动化仓库中进行实地测试，供零售商在大面积应用之前检验这项技术的实际表现。铁姆肯公司与多家 AGV 制造商合作，根据每个客户的电机设计定制测试样品。然后，在测试仓库中让磁性编码器经受独特的碎屑、振动和冲击条件的考验。一直以来，测试结果均表现优异。

Santos 说：“通过使用 Timken 磁性编码器，AGV 制造商再没有遇到过使用光学编码器方案时遇到的典型故障模式。在这条产品线中，虽然我们正在开发和制造的是传感器而不是轴承，但方法始终一以贯之。我们设计出的产品始终处于旋转和固定组件之间的连接处，并需要了解公差和载荷如何影响两者之间的连接。”

我们成功打造出一款小巧、灵活且高分辨率的传感解决方案，这些都是使得我们在 AGV 市场上取得成功的关键，因为他们的工作难度就像是在干草垛中寻找绣花针。

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Last Updated: 2022/02/23

Published: 2021/11/29