Umjetna inteligencija, 5G i tehnologije velikih podataka ubrzavaju industrijsku nadogradnju u svim sektorima. S dolaskom ere industrije 4.0, industrijske tehnologije se razvijaju prema većoj inteligenciji i automatizaciji. Tehnologija industrijske automatizacije predstavlja ključni fokus trenutnog industrijskog razvoja Kine. Radarski senzori s milimetarskim-valovima, koje karakterizira njihova snažna sposobnost prodiranja, naširoko se koriste u projektima industrijske automatizacije. Standardizirane i učinkovite automatizirane operacije inteligentne opreme kao što su industrijski roboti i robotske ruke usko su povezane s visoko-mogućnostima detekcije radara s-milimetarskim valovima.
Koje prednosti radar s milimetarskim-valovima ima u odnosu na druge radare u industrijskim primjenama?
Trenutačno se radarski senzori prvenstveno kategoriziraju u tri vrste: lidar, ultrazvučni radar i radar milimetarskih-valova. Svaki tip radi na različitim principima i posjeduje različite mogućnosti detekcije. U nastavku analiziramo prednosti radara s milimetarskim-valovima u industrijskim primjenama.
Superiorna sposobnost prodiranja: Na temelju svojih različitih principa rada, različiti radari pokazuju različite sposobnosti prodiranja. Lidar se oslanja na laserske zrake za praćenje objekata i ne može probiti prepreke. Ultrazvučni radar otkriva objekte emitiranjem ultrazvučnih valova, koji ne uspijevaju probiti gušće ili tvrđe mete. Radar s milimetarskim-valovima otkriva objekte emitiranjem elektromagnetskih valova, koji mogu prodrijeti kroz brojne ne-metalne materijale poput vode, stakla i vegetacije. Među ove tri vrste radara, radar s milimetarskim-valovima pokazuje superiornu sposobnost prodiranja.
Dugi domet detekcije
LiDAR nadzire objekte putem laserskih zraka, postižući udaljenosti detekcije do 50 metara kada nema prepreka. Ultrazvučni radar postiže najveću točnost detekcije između 0,1 i 3 metra, s tipičnim bočnim rasponom detekcije do 8 metara. Obično se koristi u automobilskim radarskim sustavima. Radar s milimetarskim-valovima radi na frekvencijama između centimetarskih valova i mikrovalova, kombinirajući prednosti optičkog i mikrovalnog radara za vrhunsko prodiranje. Njegov tipični domet detekcije kreće se od 0 do 200 metara, što ga čini najdužim-dometom.
Pokazuje jaku otpornost na smetnje u radnom okruženju. Nasuprot tome, performanse LiDAR-a opadaju pod intenzivnim sunčevim svjetlom zbog smetnji odsjaja, što utječe na rezultate detekcije. Dodatno, visoke temperature ili zadimljeni uvjeti mogu ugroziti točnost mjerenja. Ultrazvučni radar se oslanja na ultrazvučne valove koji se šire kroz medij. Budući da brzina ultrazvučnog prijenosa varira s različitim medijima, nepovoljni vremenski uvjeti poput kiše, snijega ili pješčane oluje mogu utjecati na točnost mjerenja. Radar s milimetarskim-valovima, međutim, ne utječe na vrstu medija, intenzitet svjetla ili temperaturu, pružajući snažnu otpornost na vanjske smetnje iz okoline.
Radar s milimetarskim{0}}valovima nadmašuje LiDAR i ultrazvučni radar zbog prednosti kao što su prošireni raspon detekcije, superiorna sposobnost prodiranja i ekološka fleksibilnost. Sada je široko prihvaćen u industrijskoj automatizaciji. Kako bi to podržao, Texas Instruments je predstavio specijalizirane radarske čipove s milimetarskim-valovima za razne primjene industrijske automatizacije.
TI IWR1443 76–81GHz industrijski sigurnosni milimetarski{2}}valni radarski senzor
Kako tehnološke mogućnosti napreduju, tradicionalne tvornice prelaze na pametnu proizvodnju integracijom opreme za automatizaciju poput robotskih ruku i inteligentnih robota. Sigurnost ostaje najvažnija u potpuno automatiziranim objektima. Kako bi to riješio, TI je razvio industrijske senzore milimetarskih-valova za otkrivanje osoblja i objekata. Kada senzor detektira približavanje pojedinaca ili objekata, aktivira sigurnosne sustave kako bi se incidenti sudara sveli na minimum. Senzori milimetarskih-valova održavaju točnost otkrivanja bez utjecaja visoke razine prašine ili različitog intenziteta svjetla u tvorničkim okruženjima.
IWR1443 visoko je integrirani senzorski čip-milimetarskih valova temeljen na FMCW tehnologiji. Radeći u milimetarskom-valnom pojasu od 76–81GHz, ima kraće valne duljine u usporedbi s tradicionalnim pojasevima od 24GHz. S kontinuiranom propusnošću od 4 GHz, poboljšava razlučivost udaljenosti, olakšavajući otkrivanje obližnjih objekata.
Čip interno integrira PLL s ultra-preciznom linearnom frekvencijskom modulacijom zatvorene-petlje. Podržava tri kanala za prijenos signala i dva kanala za prijem signala, uz istovremeni rad dva kanala tijekom prijenosa signala milimetar-valova. IWR1443 sastoji se od dva ARM Cortex-R4F radio upravljačka sustava: jedan za RF kalibraciju i sigurnosno praćenje, drugi za master kontrolu čipa, omogućavajući besprijekorno prebacivanje između glavnog i podređenog dvostrukog načina rada.
Za sučelje, ima dva SPI sučelja koja omogućuju povezivanje s perifernim procesorima za kontrolu. Upravljanje napajanjem koristi mrežu napajanja s niskim-ispadanjem, čime se povećava omjer odbijanja napajanja. Radeći u širokom rasponu temperatura od -40 stupnjeva do 105 stupnjeva, IWR1443 koristi kompaktno 161-pinsko BGA kućište veličine 10,4 mm × 10,4 mm. To inženjerima olakšava dizajn izgleda dok minimalizira potrebe za prostorom. Karakteriziran malim prostorom, malom potrošnjom energije, visokom preciznošću i širokom temperaturnom tolerancijom, ovaj čip je idealan za industrijske primjene uključujući tvorničku automatizaciju, industrijske senzore udaljenosti, industrijske senzore brzine i sigurnosne zaštitne uređaje.
TI IWR6843 60–64GHz industrijski pametni robot milimetarski{2}}valni radarski senzor
Kada industrijski roboti rade uz ljude, kreću se sporo. Proizvođači robotskih ruku i automatiziranih industrijskih robota moraju poboljšati mogućnosti senzora okoliša u dizajnu robota kako bi brzo otkrili i spriječili potencijalne sudare. Kako bi to riješio, TI je razvio milimetarski{3}}valni radarski senzor IWR6843 za robote.
Ovaj inteligentni senzorski čip, temeljen na FMCW tehnologiji, obavlja-obradu podataka i{1}}donošenje odluka dok radi u frekvencijskom pojasu 60–64 GHz. Podržava 4-kanalni prijem, 3-kanalni prijenos signala milimetarskih valova, PLL kontrolu zatvorene petlje i hardversko ubrzanje. Njegove su specifikacije uvelike usklađene s IWR1443, a prvenstveno se razlikuju integracijom C674x DSP procesora signala za poboljšanu računalnu snagu. Ovaj radarski senzorski čip detektira objekte unutar 10 metara, bez ograničenja na vrstu otkrivene mete.
Što se tiče kuta detekcije, podržava detekciju širokog kuta od najviše 120 stupnjeva-da bi se točno osjetilo okolno okruženje, sprječavajući opasne sudare između industrijskih robota i drugih objekata ili ljudi. IWR6843 učinkovito radi u okruženjima s dimom, prašinom ili lošim svjetlosnim uvjetima i može detektirati prozirne objekte, zadovoljavajući potrebe industrijske proizvodnje i rješavajući izazove interakcije čovjeka-i stroja.
Sažetak
Brzi napredak industrijske automatizacije usko je povezan sa senzorskom tehnologijom. Radar milimetarskih-valova ističe se svojom sposobnošću prodora, dometom detekcije i otpornošću na smetnje iz okoline. U usporedbi s lidarom, nudi relativno nižu cijenu i sada je široko prihvaćen u industrijskoj proizvodnji. Ova tehnologija gura industrijsku automatizaciju naprijed, pozicionirajući je da prihvati eru industrije 4.0 s poboljšanim mogućnostima.