Arcminaxis™：引领革命性机器人位置传感技术

介绍

在日新月异的机器人技术领域中，实现高精度的运动控制是核心要素。机器人动作的精准度与可靠性，很大程度上依赖于其位置传感技术的卓越性。Melexis推出的突破性技术Arcminaxis™，凭借创新的磁性编码方法，成功应对了这些挑战。

Arcminaxis™是什么?

Arcminaxis™是一项尖端的高分辨率位置传感技术，专为满足机器人关节对高性价比高精度解决方案的迫切需求而设计。该技术巧妙融合了多轴传感功能与游标技术，打造出一个既紧凑又易于集成的解决方案。

Arcminaxis™系列产品，如MLX90384，配备磁铁、传感器以及操作软件，为用户提供了全方位的支持。

如何工作？

传统的磁性编码器通常仅在几个特定位置测量磁场的单一分量，这种方法可能会带来误差并限制其性能。相比之下，Arcminaxis™采用一种创新的方法，它利用两个传感区域来分别测量两对正交的磁场分量——轴向和切向。这种多轴传感技术与独特的双轨磁铁设计（包含Master轨道和Nonius轨道）相结合，不仅消除了对传感器精确放置的依赖，还能适应更大的磁极范围，从而显著提升了测量的精度和整体性能。

• 多轴传感技术：Arcminaxis™在每个传感区域均采用两个正交组件——轴向和切向。这一独特设计消除了对传感器精确放置的严格要求，使得磁铁与传感器之间可以拥有更大的气隙，同时兼容更大的磁极，从而大大增强了设计的灵活性和适应性。
• 双轨磁体设计革新：Arcminaxis™编码器采用了创新的双轨磁体系统，该系统由Master轨道和Nonius轨道构成。这一设计与多轴传感技术的完美融合，确保了能够实现精准的360°测量，并显著提升了整体的测量精度。

先进的信号处理

Arcminaxis™采用先进的信号处理技术，确保卓越的高精度表现：

• *Nonius 角精确重构：通过四个独特的信号和精密算法，系统有效减轻主轨道的串扰影响，从而精确提取Nonius角。
• 幅度与相位校正：系统对主信号的幅度和相位不匹配进行校正，最大限度地减少谐波误差的产生。
• 精细角度重建：结合Master轨迹信号与恢复的Nonius 角，系统能够导出精细角度，实现精准定位。
• 谐波校正与线性化：经过进一步的校正步骤，系统能够最小化由机械失调（如偏心）和残余磁串扰引起的谐波误差。最后，利用查找表（LUT）补偿磁体缺陷导致的非线性问题。

这些校正的最佳系数通过自动校准程序确定，该程序可在系统以恒定速度运动时启动（至少需完成一次完整旋转）。这一流程确保了Arcminaxis™的最佳性能，并大幅缩短了设置时间。

性能与优势

• 卓越的精度与分辨率：
  Arcminaxis™在整个360°范围内提供高达18位的分辨率，使机器人能以更高的一致性和可重复性执行任务。
  
  在众多机器人应用中，分辨率的价值往往超过精度。事实上，这些应用的关键在于机器人动作的可重复性。高分辨率确保了每次都能精确到达相同位置，从而保证了高度的可重复性。
• 紧凑且易于集成的设计：
  • Arcminaxis™的设计既紧凑又易于集成。传感器在轴向、切向和径向三个方向的定位公差均达到±0.5mm，提供了宽泛的装配灵活性。此外，1.5mm的标称气隙允许传感器和磁铁在机器人关节内以安全距离安装和操作，避免了“头部碰撞”的风险，这一设计在其他系统中可能会损坏编码器。ms.
• 磁场适应性广
  单个Arcminaxis™传感器模块能够适配多种磁铁（包括大小和极对数）。

• 综合校准流程：
  如前所述，智能算法能够执行全方位的360°测量，从而显著提升整体的测量精度。
• 成本效益：
  尽管Arcminaxis™配备了诸多先进功能，但与其他高精度位置传感技术相较，它仍提供了一种兼具经济性与高效性的解决方案。
• 高速SPI接口：
  MLX90384通过其6MHz的高速多功能SPI接口进行操作，该接口支持多种命令结构，用于获取角度、速度、匝数信息，读取错误状态，甚至进行现场校准操作。

应用示意

机器人：为不同的机器人关节提供更精确和敏捷的运动，包括以下应用：

结论

Arcminaxis™是高分辨率位置传感领域的一项重大突破，它预示着机器人技术和自动化领域的全新变革。凭借其超凡的精度、高分辨率以及无缝集成的特性，Arcminaxis™使得工程师们能够在运动控制中实现前所未有的精确度、效率与可靠性，从而为探索无限可能的新时代铺设了道路。