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完了したプロジェクト

高精度ステッピングモーター

ロボットアームアプリケーション向けに設計された高精度のマルチ軸ステッピングモーターコントローラー。マイクロステッピング、閉ループフィードバック、リアルタイムの軌道プランニングを備えています。

Stepper Motor Controller
6
モーター軸
256
マイクロステップ
0.01mm
精度
11
構築までの週数

システムアーキテクチャ

モータードライバー

静音で高トルクな動作を実現するStealthChopおよびSpreadCycleを備えたTMC2209ステッピングドライバー

モーションコントローラー

割り込み駆動のステップ生成を備えたリアルタイムモーションプランニングを実行するSTM32F4 MCU

フィードバックシステム

閉ループ位置検証およびホーミング用の光学式エンコーダとリミットスイッチ

コントロールソフトウェア

カスタム軌道プランナーとWebベースのジョグコントロールインターフェースを備えたG-codeインタープリター

コア機能

マイクロ精度

すべての軸でバックラッシュ防止補正を使用して0.01mmの位置精度を達成する256マイクロステップ分解能。

マルチ軸同期

スムーズでジャークのないロボットの動きのためのSカーブ加速度プロファイルを備えた協調6軸補間。

リアルタイムプランニング

速度スムージング機能により毎秒最大1000のモーションセグメントを処理する先読み軌道プランナー。

静音動作

StealthChopドライブモードは、低速でフル稼働のトルクを維持しながら、モーターノイズをほぼ無音レベルまで低減します。

閉ループ制御

光学式エンコーダのフィードバックが脱調を検出し、動作を停止することなく位置のドリフトを自動的に補正します。

安全システム

安全な無人操作のためのハードウェアリミットスイッチ、ソフトウェア境界、緊急停止、および熱保護。

Controller Board
コントローラーボード - 6軸構成
Motor Assembly
モーターアセンブリ
Robotic Arm
ロボットアームテスト

開発プロセス

01
要件分析

ロボットアームの各軸の関節可動域の指定、トルク計算、およびモーターの選択。

02
PCBおよびドライバー設計

電流センシング、熱管理、およびEMIシールドを備えたTMC2209ドライバー用のカスタムキャリアボード。

03
ファームウェア開発

リアルタイムのステップ生成、G-code解析、および閉ループPID位置制御を備えたSTM32ファームウェア。

04
キネマティクスエンジン

衝突検出を備えた、デカルト空間から関節空間への変換のための順運動学および逆運動学ソルバー。

05
統合テスト

繰り返しテスト、負荷の特性評価、および長時間の耐久実行を伴う完全なシステムの検証。

プロジェクトの結果

位置精度0.01mm
再現性99.5%
最高速度200mm/s
熱安定性45C max
デューティサイクル24/7
技術スタック
STM32F4 TMC2209 G-code KiCad C/C++ FreeRTOS SPI UART Optical Encoders Python React.js WebSocket

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