為了實現精準的動作控制,工業機器人除了驅動關節運動的伺服機動系統外,還需要光學編碼器、力反饋器以及碰撞檢測系統的配合。然而,工業機器人高度運動的特性對承擔這些傳感數據和控制指令的通信線纜提出了很高的要求。針對此應用需要,FIRECOMMS提出了一套采用塑料光纖(POF)及相應的光纖收發器作為解決方案,可為工業機器人提供可靠、耐用的數據傳輸保障。
經久耐用的塑料光纖保障可靠的通信
應用在工業機器人上的通信線纜除了要能夠抵抗來自電機和電源線發出的干擾外,還要能夠承受住機器人快速運動造成的線纜扭轉、彎折和滑動。雖然使用帶屏蔽的CAT5類雙絞線可以滿足基于以太網協議的工業機器人傳輸速率的要求,但是其價格昂貴、尺寸較大且需要屏蔽層。而且,即使是具有高度靈活性的雙絞線耐用性也不佳,每米CAT5類雙絞線平均只能承受1至2百萬次180°的扭轉。
相比之下,Firecomms的塑料光纖兼具十分出色的靈活性和耐用性,其在承受超2500萬次的扭轉和彎曲后性能仍未出現可觀測的下降,并且塑料光纖成本低廉,十分適合工業機器人應用。同時,由于采用光波作為信號載波,因此不存在EMI干擾的問題,可與電源線整合布線。
Firecomms提供直徑1.5mm和2.0mm的塑料光纖,如圖2所示,相比雙絞線,其尺寸更小,能在狹窄的空間中布線,靈活性很高。FC-500是Firecomms單卷長度500米、直徑為2.0mm的塑料光纖,兼容 IEC 60793‐2‐40 Class A4a標準,防火等級達UL VW-1級。此型號包含FC-500-0SB型單芯光纖和FC-500-0DB型雙芯光纖兩種型號,以卷軸的形式交付,方便現場安裝或制作光纖束。
Firecomms的光纖收發器
在圖3 Firecomms給出的解決方案中,除了塑料光纖的應用外,在關節處還需要應用到光纖收發器來作為塑料光纖的連接器件。Firecomms提供了多種系列的光纖收發器以滿足工業機器人應用的要求,既有符合工業標準的插頭連接器,也提供適合光纖裸纖的無插頭連接器。Firecomms所有的收發器在抗EMI干擾方面均得到強化,十分適合工作在多噪聲的工業環境中。
Firecomms有三大系列的光纖收發器(Redlink,LC,Optolock),各系列的主要特性及數據傳輸速率如表1所示。
Firecomms塑料光纖的主要特性:
具有極佳的靈活性和耐用性(扭轉和彎折次數超2500萬次)短距離傳輸速率可達數Gbit/s不受EMI/RFI干擾,可與電源線整合,適合多噪聲的嚴苛工業生產環境裁切方便,安裝簡單尺寸小巧,可在狹窄空間布線-40℃~+85℃的工業級工作溫度范圍。
Firecomms的光纖收發器主要特性:
提供符合工業標準的插頭連接器以及適合光纖裸纖的無插頭連接器抗EMI干擾能力加強,適合嚴苛工業生產環境支持傳輸速率范圍:DC~250Mbps
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