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过冲?不存在的!SoftForce®2.0精密力控,执行器界的“六边形战士”

发布时间:

2022-05-17 10:00:00

目前市面上绝大部分执行器的力控方式分为两种:

1
电流环力控

 

一种比较容易实现的常规力控方式,通过调节电机内部电流大小实现力控。优点是实现难度较低,可以实现5%-15%精度范围内的力控;缺点是运动速度慢,不能反向传动,无法满足一些精度要求更高的场景需求。使用一段时间后,机械磨损会带来误差,精度进一步降低

 

这类执行器通常没有传感器,即使有传感器,也只是作为力的“显示”,不参与控制。例如在压机上加上传感器,传感器读取力的大小,通过表头显示数值,用于辅助人工来调节力的大小,但这样的调节一般跟力的精度没有关系。

 

示意图,图文无关

2
传感器闭环力控

 

另一种力控方式是加入了常规力传感器和常规闭环控制算法,优点是精度有所提高,但缺点是速度依然较慢。这种方式可以使力控精度由5%提高到1%。如果没有正确的算法处理,或传感器速度不够快的情况下,容易产生“过冲”。

 

 

     力控执行器     

   不可避免的“过冲”?

 

传感器闭环力控方式较难处理冲击力这一点,最直接的表现,是在应对节拍要求较高的场景时,极易出现“过冲”。

 

过冲也叫超调,是指运动过程中出现力输出超过其最终稳态值。例如在高频高速运动中,执行器在触碰工件的瞬间,由于势能叠加,导致推压力超过设定值。

 

由于运行速度极快,一般的监测仪器无法捕捉到过冲瞬间的出力值,当执行器稳定下来的时候,显示的力控指标往往仍会与原设定的值基本一致,但实际上,在接触工件的瞬间,力已经发生了过冲(超调)。

 

 

对于易碎、高精密、高造价的易损品,这种情况将会直接对工件造成损伤,最直观的表现就是良品率持续较低无法改善

 

举个例子

 

一般在高速大出力的情况下,执行器接触工件的瞬间往往力特别大。比如设定执行器的推压力为10N,接触工件瞬间很容易达到11N、12N,然后再通过控制算法回调成10N。市面上加了力传感器以及所谓力控执行器常常会出现这样的问题。

 

这就是响应速度不够快带来的问题,高速与精准稳定出力本身就是一对矛盾体。如果出现过冲(超调)的话,到位的力再准也没有意义。

 

尤其在压力装配、易碎、高造价零件的精密装备过程中,一般不允许产生过冲

 

 

  全程力控,高频高速无过冲? 

  TA是怎么做到的?

 

对于高精度的应用场景,采用“软着陆“的方式来兼顾高速和高精度的需求,即分段式的力量控制。执行器通过位置运动模式快速靠近工件,在即将接触工件的位置快速切换至力控模式,逐渐增大出力直至到达预设定的值。位置模式+力控模式+力稳定时间,加起来所用的时间,就是执行器单次的执行效率。

 

3
SoftForce ®2.0精密力控

 

增广智能独家自主研发的SoftForce ®2.0高精度力量控制系统(简称“SoftForce ®精密力控”),完美地解决了出力和速度的矛盾,即使在高速的情况下,也能保持稳定的出力,而且出力精度极高(最高±0.01N),同时可有效处理冲击力,保证高频高速运动下“无过冲”。

 

全能型“六边形战士"

 

结合高速力传感器和基于模型预测控制算法,SoftForce®2.0精密力控型的执行器可自动识别执行器的位置及与工件间的接触状态,使执行器作为自动化设备的末端,具备了像人手一样的触觉感知、控制与执行的智能。

 

同样的距离,“SoftForce ®2.0精密力控”软着陆速度范围增加,容差更大,甚至可以做到全程力控,直接提高了生产节拍,并大大降低了试错验证成本。

 

更快

 

 

高处理频率,达到更优性能

 

市面上普遍的“六轴力传感器+机器人”的力控方案计算周期为5-10毫秒,即处理频率为100-200Hz。SoftForce®2.0精密力控型执行器的处理频率达到4000Hz(即0.25毫秒),高频系列型号可以达到8000Hz,是一般机器人力控处理频率的4-8倍。

 

更柔

 

 

主动柔顺力控,可跟随外部力量变化而变化

 

高效的响应速率和瞬时的力反馈,可以使执行器对外部力量作出瞬时反应,实现主动的柔顺力控,即使在运行过程中遇到外部力量也能及时调整,使工艺的完成度更精密,更好地保护工件。

 

 

更准

 

 

 

高频高速无过冲

 

即使在高频高速运动下,依旧保持高出力精度,同时保证“软着陆”、"无过冲“,以高速、微小的力接触零件表面,进行柔性取放零件等,避免损坏精密易碎的零件。

 

 

 

  SoftForce®2.0精密力控  

  HF系列 全新升级

 

更强的抗过载能力

基于对现场工艺的深入了解和多次迭代,增广今年2月全新升级的SoftForce®2.0精密力控HF系列,一体式的传感器设计,抗过载能力比过去提升数倍,耐用性更高,轻松应对更复杂的工况。

 

可同时兼顾微力和大出力

搭载SoftForce®2.0高精度力量控制系统的大行程、大负载的精密力控型滑台、推杆,可以在高负载的情况下出微小、精确的力,也可以同时兼顾出大力,出力范围更大,即力动态范围*更广。

 

*力动态范围:可输出的最大力与最小力之间的比值。

 

精密力控只能单轴使用?

SoftForce®2.0精密力控型执行器,不仅可以单轴使用,更为多轴组配方案提供了更多可能。例如增广智能最新推出的”RM增广二维同步精密力控平台控制系统“,使用两个RM增广精密力控型电动推杆组配而成,可以替代”六轴传感器+机器人“的力控方案,用于手机内框的精密打磨去毛刺等。

 

RM增广二维同步精密力控平台控制系统

(搭载SoftForce®2.0高精度力量控制系统)

 

精密易用 专业服务 

先进的控制算法,简易的调试过程,为客户带来便捷的用户体验。即使背景不深的操作人员也能在5分钟上手使用,真正的”即插即用“。

 

同时,增广智能专业而强大的售后技术服务团队,无论是技术解疑、示教、故障处理还是维护保养,都可以在第一时间为客户提供及时、周全、无忧的技术支持。

 

增广智能,始终勇于拓宽边界,凭借扎实创新的技术力量,不断推出更智能、更精密、更兼容的优质执行器产品,为半导体封测、3C自动化、精密制造、智慧医疗等产业领域提供先进的精密运动控制系统及执行器等核心零部件。

 

 

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增广智能科技有限公司(简称“增广智能”),一家集创新技术研发、生产及销售于一体的国家级高新技术企业,领先的精密运动控制系统及执行器提供商

 

作为国内较早进入智能执行系统领域的企业之一,增广智能通过自主研发掌握的精密运动控制核心技术(Softforce® 高精度力量控制技术),创立“RM增广®”品牌,自主研发生产出一系列领先的执行器,包括电动夹爪、推杆、滑台、直驱模组等精密核心零部件。凭借品质可靠、高精度、简单易用、维护方便等特点,RM增广系列产品在国内执行器市场占有率不断上升,产品广泛应用于3C电子、半导体、锂电池制造检测、生物医疗、航天科技、智能制造等自动化领域。