Изкуственият интелект, 5G и технологиите за големи данни ускоряват индустриалните надстройки във всички сектори. С настъпването на ерата Industry 4.0 индустриалните технологии се развиват към по-голяма интелигентност и автоматизация. Технологията за индустриална автоматизация е ключов фокус в текущото индустриално развитие на Китай. Радарните сензори с милиметрови-вълни, характеризиращи се със своите силни способности за проникване, се използват широко в проекти за индустриална автоматизация. Стандартизираните и ефективни автоматизирани операции на интелигентно оборудване като промишлени роботи и роботизирани ръце са тясно свързани с високо-възможностите за откриване на милиметров-вълнов радар.
Какви предимства има радарът с милиметрови-вълни пред други радари в индустриални приложения?
Понастоящем радарните сензори се категоризират основно в три типа: лидар, ултразвуков радар и радар с милиметрови-вълни. Всеки тип работи на различни принципи и притежава различни възможности за откриване. По-долу анализираме предимствата на радар с милиметрови-вълни в индустриални приложения.
Превъзходна способност за проникване: Въз основа на техните различни принципи на работа, различните радари показват различни способности за проникване. Lidar разчита на лазерни лъчи за наблюдение на обекти и не може да проникне през препятствия. Ултразвуковият радар открива обекти чрез излъчване на ултразвукови вълни, които не успяват да проникнат в по-плътни или по-твърди цели. Радарът с милиметрови-вълни открива обекти чрез излъчване на електромагнитни вълни, които могат да проникнат през множество не-метални материали като вода, стъкло и растителност. Сред тези три типа радари радарът с милиметрови-вълни демонстрира превъзходна способност за проникване.
Голям обхват на откриване
LiDAR наблюдава обекти чрез лазерни лъчи, постигайки разстояния на откриване до 50 метра, когато няма препятствия. Ултразвуковият радар постига най-висока точност на откриване между 0,1 и 3 метра, с типичен обхват на странично откриване до 8 метра. Обикновено се използва в автомобилни радарни системи. Радарът с милиметрови-вълни работи на честоти между сантиметрови вълни и микровълни, съчетавайки предимствата както на оптичния, така и на микровълновия радар за превъзходно проникване. Типичният му обхват на откриване обхваща от 0 до 200 метра, което го прави най-дългата-опция за обхват.
Той показва силна устойчивост на смущения в работна среда. За разлика от това, производителността на LiDAR се влошава при интензивна слънчева светлина поради смущения от отблясъци, което засяга резултатите от откриването. Освен това високите температури или задимените условия могат да компрометират точността на измерването. Ултразвуковият радар разчита на ултразвукови вълни, разпространяващи се през среда. Тъй като скоростта на предаване на ултразвук варира в зависимост от различните среди, неблагоприятните метеорологични условия като дъжд, сняг или пясъчни бури могат да повлияят на точността на измерването. Радарът с милиметрови-вълни обаче остава незасегнат от вида на средата, интензитета на светлината или температурата, като предлага силна устойчивост на външни смущения в околната среда.
Милиметров{0}}радарът превъзхожда LiDAR и ултразвуковия радар чрез предимства като разширен обхват на откриване, превъзходна способност за проникване и гъвкавост на околната среда. Сега е широко разпространено в индустриалната автоматизация. За да подпомогне това, Texas Instruments представи специализирани радарни чипове с милиметрови-вълни за различни приложения за индустриална автоматизация.
TI IWR1443 76–81GHz Милиметров{2}}вълнов радарен сензор за индустриална сигурност
С напредването на технологичните възможности традиционните фабрики преминават към интелигентно производство чрез интегриране на оборудване за автоматизация като роботизирани ръце и интелигентни роботи. Безопасността остава от първостепенно значение в напълно автоматизираните съоръжения. За да се справи с това, TI разработи индустриални сензори с милиметрови-вълни за откриване на персонал и обекти. Когато сензорът засече приближаващи се лица или обекти, той задейства системи за безопасност, за да минимизира инцидентите на сблъсък. Сензорите с милиметрови-вълни поддържат точността на откриване, незасегната от високи нива на прах или променлив интензитет на светлината във фабричната среда.
IWR1443 е силно интегриран сензорен чип с милиметрови-вълни, базиран на FMCW технология. Работейки в обхвата на милиметровите вълни от 76–81GHz-, той разполага с по-къси дължини на вълните в сравнение с традиционните ленти от 24GHz. С непрекъсната честотна лента от 4 GHz, той подобрява разделителната способност на разстояние, улеснявайки откриването на близки обекти.
Чипът интегрира вътрешно-затворен контур PLL с ултра-прецизна импулсна машина с линейна честотна модулация. Той поддържа три канала за предаване на сигнал и два канала за приемане на сигнал, с едновременна работа на два канала по време на предаване на сигнал с милиметрови-вълни. IWR1443 се състои от две системи за радиоуправление ARM Cortex-R4F: една за радиочестотно калибриране и наблюдение на безопасността, другата за управление на главния чип, което позволява безпроблемно превключване между главния и подчинения двоен режим.
За взаимодействие, той разполага с два SPI интерфейса, позволяващи свързване с периферни процесори за контрол. Управлението на захранването използва захранваща мрежа с ниско-отпадане, подобрявайки коефициента на отхвърляне на захранването. Работейки в широк температурен диапазон от -40 градуса до 105 градуса, IWR1443 използва компактен 10,4 mm × 10,4 mm 161-пинов BGA пакет. Това улеснява проектирането на оформление за инженерите, като същевременно минимизира изискванията за пространство. Характеризиран със своя малък отпечатък, ниска консумация на енергия, висока точност и широк температурен толеранс, този чип е идеален за индустриални приложения, включително фабрична автоматизация, индустриални сензори за разстояние, индустриални сензори за скорост и устройства за безопасност.
TI IWR6843 60–64GHz Индустриален интелигентен робот милиметров-вълнов радарен сензор
Когато индустриалните роботи работят заедно с хората, те се движат бавно. Производителите на роботизирани оръжия и автоматизирани промишлени роботи трябва да подобрят възможностите за наблюдение на околната среда в дизайна на роботи, за да откриват бързо и предотвратяват потенциални сблъсъци. За да се справи с това, TI разработи радарния сензор за милиметрови-вълни IWR6843 за роботи.
Този интелигентен сензорен чип, базиран на технология FMCW, извършва-обработка на данни и вземане на решения-в реално време, докато работи в честотната лента 60–64 GHz. Той поддържа 4-канално приемане, 3-канално предаване на сигнали с милиметрови вълни, PLL управление със затворен контур и хардуерно ускорение. Неговите спецификации до голяма степен съответстват на IWR1443, като се различават основно чрез интегрирането на сигнален процесор C674x DSP за подобрена изчислителна мощност. Този радарен сензорен чип открива обекти в рамките на 10 метра, без ограничения за вида на откритата цел.
По отношение на ъгъла на засичане, той поддържа откриване на максимален ъгъл от 120 градуса-за точно усещане на околната среда, предотвратявайки опасни сблъсъци между индустриални роботи и други обекти или хора. IWR6843 работи ефективно в среди с дим, прах или условия на лошо осветление и може да открива прозрачни обекти, отговаряйки на нуждите на промишленото производство и адресирайки предизвикателствата при взаимодействието между човек-машина.
Резюме
Бързият напредък на индустриалната автоматизация е тясно свързан със сензорната технология. Милиметров{1}}радарът се отличава със своята способност за проникване, обхват на откриване и устойчивост на смущения в околната среда. В сравнение с lidar, той предлага сравнително по-ниско ценово предимство и сега е широко разпространен в индустриалното производство. Тази технология тласка индустриалната автоматизация напред, позиционирайки я да прегърне ерата на Индустрия 4.0 с подобрени възможности.