Tekoäly, 5G ja big data -teknologiat nopeuttavat teollisia päivityksiä kaikilla aloilla. Teollisuus 4.0 -aikakauden myötä teollisuusteknologiat kehittyvät kohti älykkäämpää ja automaatiota. Teollisuusautomaatioteknologia on Kiinan nykyisen teollisen kehityksen pääpainopiste. Millimetri{5}}aaltotutkaantureita, joille on tunnusomaista niiden vahva läpäisykyky, käytetään laajalti teollisuusautomaatioprojekteissa. Älykkäiden laitteiden, kuten teollisuusrobottien ja robottikäsivarsien, standardoidut ja tehokkaat automatisoidut toiminnot ovat tiiviisti sidoksissa millimetriaaltotutkan -tarkkoihin tunnistusominaisuuksiin.
Mitä etuja millimetri{0}}aaltotutka tarjoaa muihin teollisuussovellusten tutkoihin verrattuna?
Tällä hetkellä tutkaanturit jaetaan pääasiassa kolmeen tyyppiin: lidar, ultraäänitutka ja millimetri{0}}aaltotutka. Jokainen tyyppi toimii erillisillä periaatteilla ja niillä on vaihtelevat tunnistusominaisuudet. Alla analysoimme millimetri{3}}aaltotutkan etuja teollisissa sovelluksissa.
Ylivoimainen läpäisykyky: Erilaisten toimintaperiaatteidensa perusteella eri tutkalla on erilaisia tunkeutumiskykyjä. Lidar käyttää lasersäteitä esineiden tarkkailussa, eikä se voi läpäistä esteitä. Ultraäänitutka havaitsee kohteet lähettämällä ultraääniaaltoja, jotka eivät läpäise tiheämpiä tai kovempia kohteita. Millimetri-aaltotutka havaitsee esineet lähettämällä sähkömagneettisia aaltoja, jotka voivat läpäistä lukuisia ei--metallisia materiaaleja, kuten vettä, lasia ja kasvillisuutta. Näistä kolmesta tutkatyypistä millimetri{6}}aaltotutka osoittaa erinomaisen läpäisykyvyn.
Pitkä tunnistusalue
LiDAR tarkkailee esineitä lasersäteiden avulla ja saavuttaa tunnistusetäisyydet jopa 50 metriin esteettömänä. Ultraäänitutka saavuttaa korkeimman tunnistustarkkuuden välillä 0,1-3 metriä, ja tyypillinen lateraalinen havaintoalue on jopa 8 metriä. Sitä käytetään yleisesti autojen tutkajärjestelmissä. Millimetri-aaltotutka toimii senttimetriaaltojen ja mikroaaltojen välisillä taajuuksilla, ja siinä yhdistyvät sekä optisen että mikroaaltotutkan edut ylivoimaiseen tunkeutumiseen. Sen tyypillinen tunnistusalue on 0–200 metriä, joten se on pisin{11}}etäisyysvaihtoehto.
Se kestää hyvin toimintaympäristöjen häiriöitä. Sitä vastoin LiDAR-suorituskyky heikkenee voimakkaassa auringonvalossa häikäisyhäiriöiden vuoksi, mikä vaikuttaa tunnistustuloksiin. Lisäksi korkeat lämpötilat tai savuiset olosuhteet voivat vaarantaa mittaustarkkuuden. Ultraäänitutka luottaa väliaineen läpi eteneviin ultraääniaalloihin. Koska ultraäänilähetyksen nopeus vaihtelee eri medioiden mukaan, epäsuotuisat sääolosuhteet, kuten sade, lumi tai hiekkamyrskyt, voivat vaikuttaa mittaustarkkuuteen. Millimetri-aaltotutka ei kuitenkaan vaikuta keskityyppiin, valon voimakkuuteen tai lämpötilaan, mikä tarjoaa vahvan vastustuskyvyn ulkoisille ympäristöhäiriöille.
Millimetri{0}}aaltotutka ylittää LiDAR- ja ultraäänitutkan etujen, kuten laajennetun tunnistusalueen, erinomaisen läpäisykyvyn ja ympäristön joustavuuden, ansiosta. Se on nykyään laajalti käytössä teollisuusautomaatiossa. Tukeakseen tätä Texas Instruments on ottanut käyttöön erikoistuneita millimetri-aaltotutkapiirit erilaisiin teollisuusautomaatiosovelluksia varten.
TI IWR1443 76–81 GHz Industrial Security Millimeter-Aaltotutka-anturi
Teknologisten valmiuksien kehittyessä perinteiset tehtaat ovat siirtymässä kohti älykästä valmistusta integroimalla automaatiolaitteita, kuten robottikäsivarsia ja älykkäitä robotteja. Turvallisuus on edelleen ensiarvoisen tärkeää täysin automatisoiduissa tiloissa. Tämän korjaamiseksi TI on kehittänyt teollisia millimetri{2}}aaltoantureita henkilöstön ja esineiden havaitsemiseen. Kun anturi havaitsee lähestyviä henkilöitä tai esineitä, se laukaisee turvajärjestelmät minimoidakseen törmäystapahtumat. Millimetri{5}}aaltoanturit ylläpitävät tunnistustarkkuutta, johon ei vaikuta korkea pölytaso tai vaihteleva valon voimakkuus tehdasympäristöissä.
IWR1443 on pitkälle integroitu millimetri{1}}aaltotunnistin, joka perustuu FMCW-tekniikkaan. Se toimii 76–81 GHz:n millimetri{5}}aaltokaistalla, ja siinä on lyhyemmät aallonpituudet verrattuna perinteisiin 24 GHz:n kaistoihin. Jatkuvalla 4 GHz:n kaistanleveydellä se parantaa etäisyyden erottelukykyä ja helpottaa lähellä olevien kohteiden havaitsemista.
Siru integroi sisäisesti suljetun -silmukan PLL ultra-tarkan lineaarisen taajuusmodulaatiopulssimoottorin. Se tukee kolmea signaalin lähetyskanavaa ja kahta signaalin vastaanottokanavaa ja kahden kanavan samanaikaista toimintaa millimetriaaltosignaalin{3}}lähetyksen aikana. IWR1443 sisältää kaksi ARM Cortex-R4F-radioohjausjärjestelmää: toinen RF-kalibrointia ja turvavalvontaa varten, toinen sirun pääohjausta varten, mikä mahdollistaa saumattoman vaihdon isäntä- ja orja-kaksoistilan välillä.
Liittymistä varten siinä on kaksi SPI-liitäntää, jotka mahdollistavat liittämisen oheisprosessoreihin ohjausta varten. Virranhallinnassa käytetään vähän-katkoksia sähköverkkoa, mikä parantaa virtalähteen hylkäyssuhdetta. IWR1443 toimii laajalla lämpötila-alueella -40 asteesta 105 asteeseen, ja se käyttää kompaktia 10,4 mm × 10,4 mm 161-nastaista BGA-pakettia. Tämä helpottaa insinöörien suunnittelua ja minimoi samalla tilantarpeen. Pieni jalanjälki, alhainen virrankulutus, korkea tarkkuus ja laaja lämpötilansietokyky luonnehtien tämä siru on ihanteellinen teollisuussovelluksiin, mukaan lukien tehdasautomaatio, teollisuusetäisyysanturit, teollisuusnopeusanturit ja turvasuojalaitteet.
TI IWR6843 60–64 GHz Industrial Smart Robot Millimeter-Aaltotutka-anturi
Kun teollisuusrobotit toimivat ihmisten rinnalla, ne liikkuvat hitaasti. Robottiaseiden ja automatisoitujen teollisuusrobottien valmistajien on parannettava ympäristön tunnistamiskykyä robottisuunnitelmissa havaitakseen ja estääkseen mahdolliset törmäykset nopeasti. Tämän korjaamiseksi TI kehitti IWR6843-millimetrin{3}}aaltotutka-anturin roboteille.
Tämä FMCW-tekniikkaan perustuva älykäs anturisiru suorittaa reaaliaikaisen-tietojenkäsittelyn ja päätöksenteon-toimiessaan 60–64 GHz:n taajuusalueella. Se tukee 4-kanavaista vastaanottoa, 3--kanavaista millimetriaaltosignaalien lähetystä, PLL:n suljetun silmukan ohjausta ja laitteistokiihdytystä. Sen tekniset tiedot ovat suurelta osin linjassa IWR1443:n kanssa, ja ne eroavat pääasiassa integroimalla C674x DSP -signaaliprosessorin parantamaan laskentatehoa. Tämä tutka-anturisiru havaitsee kohteet 10 metrin säteellä ilman rajoituksia havaitun kohteen tyypille.
Mitä tulee tunnistuskulmaan, se tukee enintään 120 asteen laaja{1}}kulman tunnistusta ympäröivän ympäristön tarkkaan havaitsemiseksi, mikä estää vaaralliset törmäykset teollisuusrobottien ja muiden esineiden tai ihmisten välillä. IWR6843 toimii tehokkaasti ympäristöissä, joissa on savua, pölyä tai huonoja valaistusolosuhteita, ja se pystyy havaitsemaan läpinäkyviä esineitä, vastaamaan teollisen tuotannon tarpeisiin ja vastaamaan ihmisten-konevuorovaikutushaasteisiin.
Yhteenveto
Teollisuusautomaation nopea kehitys kietoutuu tiiviisti anturiteknologiaan. Millimetri-aaltotutka erottuu tunkeutumiskyvystään, tunnistusetäisyydestä ja ympäristön häiriöiden kestävyydestä. Lidariin verrattuna se tarjoaa suhteellisen alhaisemman kustannusedun ja on nyt laajalti käytössä teollisessa tuotannossa. Tämä tekniikka vie teollisuusautomaatiota eteenpäin ja asettaa sen omaksumaan Teollisuus 4.0:n aikakauden parannetuilla ominaisuuksilla.