Technológie umelej inteligencie, 5G a veľkých dát urýchľujú priemyselné inovácie vo všetkých sektoroch. S príchodom éry Industry 4.0 sa priemyselné technológie vyvíjajú smerom k väčšej inteligencii a automatizácii. Technológia priemyselnej automatizácie je kľúčovým zameraním súčasného priemyselného rozvoja Číny. Radarové senzory s milimetrovými{5}}vlnami, ktoré sa vyznačujú silnými schopnosťami prieniku, sú široko používané v projektoch priemyselnej automatizácie. Štandardizované a efektívne automatizované operácie inteligentných zariadení, ako sú priemyselné roboty a robotické ramená, sú úzko späté s-možnosťami vysokej presnosti detekcie milimetrových-radarov.
Aké výhody má radar s milimetrovými{0}vlnami oproti iným radarom v priemyselných aplikáciách?
V súčasnosti sú radarové senzory primárne rozdelené do troch typov: lidar, ultrazvukový radar a radar s milimetrovými-vlnami. Každý typ funguje na odlišných princípoch a má rôzne detekčné schopnosti. Nižšie analyzujeme výhody radaru s milimetrovými-vlnami v priemyselných aplikáciách.
Vynikajúca penetračná schopnosť: Na základe ich odlišných prevádzkových princípov vykazujú rôzne radary rôzne penetračné schopnosti. Lidar sa pri monitorovaní objektov spolieha na laserové lúče a nemôže preniknúť cez prekážky. Ultrazvukový radar detekuje objekty vyžarovaním ultrazvukových vĺn, ktoré nedokážu preniknúť do hustejších alebo tvrdších cieľov. Radar s milimetrovými-vlnami deteguje objekty vyžarovaním elektromagnetických vĺn, ktoré môžu preniknúť do mnohých-nekovových materiálov, ako je voda, sklo a vegetácia. Spomedzi týchto troch typov radarov vykazuje radar s milimetrovými-vlnami vynikajúcu schopnosť prieniku.
Dlhý rozsah detekcie
LiDAR monitoruje objekty pomocou laserových lúčov, pričom bez prekážok dosahuje detekčnú vzdialenosť až 50 metrov. Ultrazvukový radar dosahuje najvyššiu presnosť detekcie medzi 0,1 a 3 metrami, s typickým bočným dosahom detekcie až 8 metrov. Bežne sa používa v automobilových radarových systémoch. Radar s milimetrovými-vlnami pracuje na frekvenciách medzi centimetrovými vlnami a mikrovlnami, pričom kombinuje výhody optického a mikrovlnného radaru pre vynikajúcu penetráciu. Jeho typický rozsah detekcie sa pohybuje od 0 do 200 metrov, čo z neho robí-najdlhší dosah.
Vykazuje silnú odolnosť voči rušeniu v prevádzkovom prostredí. Na rozdiel od toho sa výkon LiDAR znižuje pod intenzívnym slnečným žiarením v dôsledku rušenia oslnenia, čo ovplyvňuje výsledky detekcie. Okrem toho môžu vysoké teploty alebo zadymenie ohroziť presnosť merania. Ultrazvukový radar sa spolieha na ultrazvukové vlny šíriace sa cez médium. Keďže rýchlosť prenosu ultrazvuku sa mení v závislosti od média, nepriaznivé poveternostné podmienky, ako je dážď, sneh alebo piesočné búrky, môžu ovplyvniť presnosť merania. Radar s mili
Radar s milimetrovými-vlnami prekonáva LiDAR a ultrazvukový radar vďaka výhodám, ako je rozšírený dosah detekcie, vynikajúca schopnosť prieniku a flexibilita prostredia. V súčasnosti je široko používaný v priemyselnej automatizácii. Na podporu tohto zámeru spoločnosť Texas Instruments predstavila špecializované radarové čipy s milimetrovými-vlnami pre rôzne aplikácie priemyselnej automatizácie.
TI IWR1443 76–81 GHz, milimeter pre priemyselnú bezpečnosť-Vlnový radarový senzor
Ako technologické možnosti napredujú, tradičné továrne prechádzajú na inteligentnú výrobu integráciou automatizačných zariadení, ako sú robotické ramená a inteligentné roboty. Bezpečnosť zostáva prvoradá v plne automatizovaných zariadeniach. Na vyriešenie tohto problému spoločnosť TI vyvinula priemyselné senzory s milimetrovými-vlnami na detekciu osôb a objektov. Keď senzor zaznamená približujúce sa osoby alebo predmety, spustí bezpečnostné systémy, aby sa minimalizovali kolízie. Snímače s milimetrovými{5}}vlnami si zachovávajú presnosť detekcie, ktorú neovplyvňuje vysoká úroveň prachu alebo meniaca sa intenzita svetla v prostredí továrne.
IWR1443 je vysoko integrovaný milimetrový-vlnový senzorový čip založený na technológii FMCW. Funguje v milimetrovom vlnovom pásme 76–81 GHz{5}} a vyznačuje sa kratšími vlnovými dĺžkami v porovnaní s tradičnými 24 GHz pásmami. Vďaka nepretržitej šírke pásma 4 GHz zvyšuje rozlíšenie vzdialenosti a uľahčuje detekciu blízkych objektov.
Čip interne integruje uzavretú -slučku PLL ultra{1}}presnú lineárnu frekvenčnú moduláciu impulzov. Podporuje tri kanály na prenos signálu a dva kanály na príjem signálu so súčasnou prevádzkou dvoch kanálov počas prenosu milimetrových-vln. IWR1443 obsahuje dva rádiové riadiace systémy ARM Cortex-R4F: jeden pre RF kalibráciu a monitorovanie bezpečnosti, druhý pre čipové hlavné ovládanie, čo umožňuje bezproblémové prepínanie medzi hlavným a podriadeným duálnym režimom.
Pre prepojenie obsahuje dve rozhrania SPI umožňujúce prepojenie s periférnymi procesormi na ovládanie. Správa napájania využíva sieť s nízkymi{1}}výpadkami napájania, čím sa zvyšuje pomer odmietnutia napájania. IWR1443, ktorý pracuje v širokom rozsahu teplôt od -40 stupňov do 105 stupňov, využíva kompaktný 10,4 mm × 10,4 mm 161-kolíkový BGA balík. To uľahčuje inžinierom jednoduchší návrh rozloženia a zároveň minimalizuje požiadavky na priestor. Tento čip, ktorý sa vyznačuje malými rozmermi, nízkou spotrebou energie, vysokou presnosťou a širokou toleranciou teplôt, je ideálny pre priemyselné aplikácie vrátane priemyselnej automatizácie, priemyselných snímačov vzdialenosti, priemyselných snímačov rýchlosti a bezpečnostných ochranných zariadení.
TI IWR6843 60–64 GHz priemyselný inteligentný robot milimeter-Vlnový radarový senzor
Keď priemyselné roboty fungujú spolu s ľuďmi, pohybujú sa pomaly. Výrobcovia robotických ramien a automatizovaných priemyselných robotov musia v konštrukciách robotov zlepšiť možnosti snímania prostredia, aby mohli rýchlo odhaliť potenciálne kolízie a zabrániť im. Na vyriešenie tohto problému vyvinula spoločnosť TI vlnový radarový senzor IWR6843-pre roboty.
Tento inteligentný senzorový čip, založený na technológii FMCW, vykonáva{0}}spracovanie údajov a rozhodovanie v reálnom čase-pri prevádzke vo frekvenčnom pásme 60 – 64 GHz. Podporuje 4-kanálový príjem, 3-kanálový prenos signálov milimetrových vĺn, riadenie s uzavretou slučkou PLL a hardvérovú akceleráciu. Jeho špecifikácie sú do značnej miery v súlade s IWR1443, líšia sa predovšetkým integráciou signálového procesora C674x DSP pre lepší výpočtový výkon. Tento čip radarového snímača deteguje objekty do vzdialenosti 10 metrov bez obmedzenia typu detekovaného cieľa.
Pokiaľ ide o uhol detekcie, podporuje maximálne 120° širokouhlú-detekciu na presné snímanie okolitého prostredia, čím sa predchádza nebezpečným kolíziám medzi priemyselnými robotmi a inými objektmi alebo ľuďmi. IWR6843 efektívne funguje v prostrediach s dymom, prachom alebo zlými svetelnými podmienkami a dokáže rozpoznať priehľadné predmety, čím spĺňa potreby priemyselnej výroby a rieši výzvy v oblasti interakcie medzi človekom-strojom.
Zhrnutie
Rýchly rozvoj priemyselnej automatizácie je úzko spätý so senzorovou technológiou. Radar s milimetrovými-vlnami vyniká schopnosťou prieniku, dosahom detekcie a odolnosťou voči rušeniu prostredia. V porovnaní s lidarom ponúka relatívne nižšiu nákladovú výhodu a v súčasnosti je široko používaný v priemyselnej výrobe. Táto technológia poháňa priemyselnú automatizáciu dopredu a stavia ju tak, aby prijala éru Industry 4.0 s rozšírenými možnosťami.