自動(dòng)化領(lǐng)域存在四個(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。為專用應(yīng)用程序制造對(duì)象比大多數(shù)其他學(xué)科更能充分利用運(yùn)動(dòng)控制的精度和可靠性。
當(dāng)數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為精確的物理運(yùn)動(dòng)時(shí)，以前不可行的用例突然變得可能。這項(xiàng)改進(jìn)將工業(yè)4.0交付給了高級(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。這些應(yīng)用中的每一個(gè)都要求在制造設(shè)備的控制中具有高精度。結(jié)果，要將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為物理運(yùn)動(dòng)并為這些應(yīng)用程序準(zhǔn)確定位零件，需要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為運(yùn)動(dòng)。
在下文中，我們將討論精密運(yùn)動(dòng)控制，回顧醫(yī)療和工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用的需求。
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)活動(dòng)的機(jī)器組件的位置。開環(huán)系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)，該電機(jī)將電控制信號(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測量軸的位置。測量設(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，從而可以進(jìn)行方差校正。雙向通信稱為閉環(huán)。
CNC加工是受益于高精度運(yùn)動(dòng)控制的最著名應(yīng)用之一，但是3D打印和臺(tái)式機(jī)制造也受益于更嚴(yán)格的公差。將信息反饋給控制器，拾取和放置機(jī)器以及自動(dòng)裝配線的檢查設(shè)備是得益于高精度運(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)室可以更平穩(wěn)地運(yùn)行，并且倉庫的運(yùn)營效率將進(jìn)一步提高。同時(shí)，此控制可改善由于效率低下而導(dǎo)致的產(chǎn)品成本提高，例如：
熱量損失和功耗
諧振
聲音噪音
不帶傳感器的診斷
電池壽命
該TRINAMIC運(yùn)動(dòng)控制架構(gòu)由功能構(gòu)建塊。電機(jī)控制器（或運(yùn)動(dòng)控制器）通過選定的接口以定義的協(xié)議接收命令。任務(wù)被轉(zhuǎn)換為電機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)器部件的信號(hào)。為了易于集成到應(yīng)用程序的固件中，代碼以Trinamic的格式或C導(dǎo)出。
高精度應(yīng)用
Trinamic開發(fā)的產(chǎn)品可解決醫(yī)療和工業(yè)自動(dòng)化中的性能問題。
醫(yī)療設(shè)備，例如泵和眼科設(shè)備，需要在低速時(shí)進(jìn)行精確控制。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)精度提供了機(jī)會(huì)。Trinamic技術(shù)提供了接近完美的正弦波的電流環(huán)路，以解決過度的振動(dòng)。電動(dòng)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)整加速度曲線可以使系統(tǒng)操作員提高精度并平滑機(jī)器部件的運(yùn)動(dòng)。
以下是Trinamic產(chǎn)品推薦，適用于各自的醫(yī)療應(yīng)用：
組織分析： TMCM-3110 （3軸，用于無傳感器負(fù)載相關(guān)電流控制）
血液離心：TMCM-1636（用于三相BLDC電機(jī)的1軸）
液體處理： TMCM-6110 （6軸，用于無傳感器負(fù)載相關(guān)電流控制）
圖1： TMCM-3110是三軸步進(jìn)電機(jī)控制器/驅(qū)動(dòng)器模塊，用于無傳感器負(fù)載相關(guān)電流控制。
確保精確、低速、平穩(wěn)的操作是醫(yī)療設(shè)備自動(dòng)化中運(yùn)動(dòng)控制的關(guān)鍵。Trinamic的運(yùn)動(dòng)控制解決方案具有從精密芯片到智能電機(jī)的一系列解決方案，可定制且靈活適用于該領(lǐng)域的應(yīng)用。
生產(chǎn)率和生產(chǎn)量推動(dòng)了工業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)。隨著運(yùn)動(dòng)控制的改進(jìn)，Trinamic的高級(jí)診斷程序和互連的驅(qū)動(dòng)器使工廠變得智能。該技術(shù)足夠強(qiáng)大，可以通過創(chuàng)建構(gòu)建模塊將其應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)上的獨(dú)立應(yīng)用程序，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以使用這些構(gòu)建模塊來構(gòu)建最有效，自定義的解決方案來滿足他們的需求。
3D打印，機(jī)器人技術(shù)和工廠自動(dòng)化是需要精確自動(dòng)化的三個(gè)應(yīng)用程序。服務(wù)于這些用例的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)器集成電路）
機(jī)器人技術(shù)： TMC5160 （大功率步進(jìn)電機(jī)控制器）
工廠自動(dòng)化： TMC262 （集成式步進(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)生器和業(yè)界最先進(jìn)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
上面的產(chǎn)品解決了工業(yè)應(yīng)用中的重大挑戰(zhàn)。眾所周知，3D打印的聲音很大，破壞了操作附近發(fā)生的活動(dòng)。TMC2209可平滑正弦波，并能以更高的尺寸精度制造安靜的零件。TMC5160同樣柔軟，可快速生產(chǎn)高精度的機(jī)器人組件。它具有高度集成性和可擴(kuò)展性，可在不浪費(fèi)能源或時(shí)間的情況下最大限度地提高運(yùn)營效率，以提高吞吐量。TMC262可以驅(qū)動(dòng)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。
精確控制改變了兩個(gè)至關(guān)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)力。它提高了振動(dòng)性能，能效，噪音和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，并顯著降低了自主運(yùn)動(dòng)的公差，從而提高了精度。
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)推向市場。添加精確的運(yùn)動(dòng)控制可以解鎖3D打印，CNC加工，拾取和放置機(jī)器，檢查，質(zhì)量，測試設(shè)備，自動(dòng)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，自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV）和自主移動(dòng)機(jī)器人（AMR）可以提高生產(chǎn)率并提高產(chǎn)品速度，從而達(dá)到及時(shí)的產(chǎn)品流狀態(tài)。
