利用自动化创造一个解决方案

WaneShear科技公司创造了一款锯木机，将加工坡口放置到规格材上，能生产出2x4英尺、2x6英尺、2x8英尺以及更大的板材。该设备是由美国加利福尼亚州的WaneShear公司制造的，对于将从原木毛料上锯下来的粗加工板材加工成尺寸一致的产品来说，所在地点是一个挑战，而且粗加工板材的宽度和长度在进入切边机之前可能有很大不同。要在价格波动反复无常的建筑行业里保持稳定利润率所带来的压力，必然要求企业不断提高产量，这进而增加了技术方面的挑战。

传统的切边自动化设备使用液压部件。液压系统可以提供应用场合所需要的强大的、高转矩的输出，可是经常会发生液压用的液体泄漏。漏出的液体会损坏板材导致无法销售。液体也会与锯末混合在一起变成粘稠的物质，会粘到机器上很难清理掉。

用于切边机的伺服自动化

“在狭小空间内将机器连接起来变得非常重要，”McGehee说道。“如果我们可以在相同的物理空间上使用伺服代替齿轮箱和液压设备，在不增加集成问题的情况下，我们就可以为我们的客户增加产能。”控制系统的集成也同样重要，大部分工厂为他们的生产设备使用以可编程逻辑控制器(PLC)为核心的控制架构。“PLC属于客户的舒适区，”McGehee说道，“不管你增加什么自动化系统，都要与PLC集成，而且集成过程要尽量少地给锯木厂车间的工作人员制造麻烦，否则他们不会买帐。”

当考虑转换到伺服控制的时候，可靠性是用户对WaneShear提出来的主要的顾虑和要求。锯木厂必须一天24小时，一年365天不间断运行才能保证利润。这种对可靠性的要求使得McGehee以及工程团队的其他人员需要一家能够应对不同挑战场合且提供可靠的伺服电机和工程支持的运动控制制造商。

视觉系统识别目标

集成伺服电机

在开发阶段，实践证明集成伺服电机本身是最重要的积极结果之一。伺服电机的尺寸使其可以很容易就安装在被液压部件占用的场地上。电机的转矩等级可以让其很好地适应锯木厂应用中运送板材所需要的大功率和低转速。伺服电机的转矩密度配置文件也让替换原有的一种机械设计中的齿轮箱成为可能，其结果是减少部件的成本。运动控制部件的精度让WaneShear将其传送带的误差从1/8英寸降低到1/250英寸，这使得锯木公司可以在不牺牲切割精度的情况下缩短传送皮带的长度。

今天，伺服系统和CNC、PLC、变频器等其它自动化产品一样，已经成熟应用于工业生产的各个领域。伺服驱动器是集强电和弱电，数字和模拟信号于一体的电能变换装置，不可避免的存在电磁干扰问题。尤其2015年YY0505-2012标准的强制执行，更促进了医疗器械行业对电磁兼容问题的重视。

针对伺服系统的电磁兼容性问题本文以某公司设计的一款以伺服系统为主的医疗机器人的EMC干扰类型、风险评估以及抵制方法等几个方面进行阐述。

三、医疗机器人干扰类型及风险

1.来自空间的辐射干扰

来自空间的辐射干扰分布极为复杂，通常都是电磁感应的形式在空间传播的。这类干扰像空气一样也无处不在，如打手机时，电视机的图像会产生雪花点。飞机飞行中禁止使用手机等也是基于避免辐射干扰的考虑。

那么，对于医疗标准YY0505里这类干扰主要是以辐射抗扰度为主，风险在于辐射干扰存在时可能会引起PC工作的不正常，例如，PC机损坏，液晶显示器显示异常，机械手臂的动作不受控等。机械手臂作为医疗机器人的主要功能不能有任何异常，尤其不受控的动作是绝对不允许的。

2.来自系统内部配线间的辐射干扰

这类干扰的途径多为自控系统中的变频器和伺服驱动器产生的噪音，经由电源电缆、信号电缆或者错误的接地电缆等，辐射到系统中的其它电缆，从而影响到机械设备的稳定运行。

根据框图，我们可以分析到低压直流配线与AC220V配线间的辐射干扰，主板接口线、绝对位置编码器线、CAN通信线、直流电源线、电机线、编码线等线间相互干扰等。都可能会干扰PC和机械手臂的正常工作。

3.来自系统外部的传导干扰

● 所使用的电网中可能会由于主要的电力系统开关瞬态及雷电瞬态产生的浪涌干扰；浪涌的能力相对较大，极有可能把没有防护的机器人的电源部分打坏。

● 由导体中的工频电流产生的，或由附近的其他装置（如变压器的漏磁通）所产生的工频磁场干扰。一般会影响机器人的传感器采集传输数据的准确性，影响机器人的正常工作。

● 由电网（主要是短路）或负荷突然出现大的变化引起的。在某些情况下会出现两次或多次连续的暂降或中断，会引起机器人内部某些电路复位不成功、数据保存出错。由来自射频发射机的电磁场，该电磁场可能作用于连接安装设备的整个电缆上。通过线缆传导的方式可能会影响机器人的正常工作。

● 当人体携带的静电靠近或接触机器人时对机器人的放电，也可能会影响机器人的正常工作，元器件打坏等等。

4.系统向空间的发射

在机器人内部，开关电源和伺服驱动器内部的整流部分多采用非线性整流二极管，其产生的谐波电流势必会引起网侧电压的畸变。其中谐波电流引起的差模电流为导线直接耦合的方式在电气线路中传输，共模电压则通过和寄生电容之间的容性耦合形成共模干扰回路。同时功率模开关所产生的高频的电磁噪声则通过能量辐射的形式对外线路产生干扰。




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