Umjetna inteligencija, 5G i tehnologije velikih podataka ubrzavaju industrijsku nadogradnju u svim sektorima. Sa dolaskom ere industrije 4.0, industrijske tehnologije evoluiraju prema većoj inteligenciji i automatizaciji. Tehnologija industrijske automatizacije je ključni fokus u trenutnom industrijskom razvoju Kine. Radarski senzori milimetarskih{5}}talasa, koje karakterizira njihova snažna sposobnost prodiranja, široko se koriste u projektima industrijske automatizacije. Standardizirane i efikasne automatizirane operacije inteligentne opreme kao što su industrijski roboti i robotske ruke usko su povezane sa -mogućnostima visoke preciznosti detekcije milimetarskog- radara.
Koje prednosti ima milimetarski{0}}talasni radar u odnosu na druge radare u industrijskim aplikacijama?
Trenutno su radarski senzori primarno kategorizirani u tri tipa: lidar, ultrazvučni radar i radar milimetarskih{0}}talasa. Svaki tip radi na različitim principima i posjeduje različite mogućnosti detekcije. U nastavku analiziramo prednosti radara milimetarskih{3}}talasa u industrijskim aplikacijama.
Superiorna sposobnost penetracije: Na osnovu svojih različitih principa rada, različiti radari pokazuju različite sposobnosti penetracije. Lidar se oslanja na laserske zrake za praćenje objekata i ne može probiti prepreke. Ultrazvučni radar detektuje objekte emitujući ultrazvučne talase, koji ne uspevaju da prodru u gušće ili tvrđe mete. Radar sa milimetarskim-talasima detektuje objekte emitujući elektromagnetne talase, koji mogu prodrijeti kroz brojne nemetalne materijale kao što su voda, staklo i vegetacija. Među ova tri tipa radara, radar milimetarskih{6}}talasa pokazuje superiornu sposobnost prodora.
Dug domet detekcije
LiDAR nadzire objekte putem laserskih zraka, postižući udaljenosti detekcije do 50 metara kada su neometani. Ultrazvučni radar postiže najveću tačnost detekcije između 0,1 i 3 metra, sa tipičnim bočnim dometom detekcije do 8 metara. Obično se koristi u automobilskim radarskim sistemima. Radar sa milimetarskim-talasima radi na frekvencijama između centimetarskih talasa i mikrotalasa, kombinujući prednosti optičkog i mikrotalasnog radara za superiornu penetraciju. Njegov tipični domet detekcije proteže se od 0 do 200 metara, što ga čini najdužom{11}}opcijom.
Pokazuje jaku otpornost na smetnje u radnom okruženju. Nasuprot tome, performanse LiDAR-a opadaju pod intenzivnom sunčevom svjetlošću zbog interferencije odsjaja, što utiče na rezultate detekcije. Osim toga, visoke temperature ili zadimljenost mogu ugroziti preciznost mjerenja. Ultrazvučni radar se oslanja na ultrazvučne talase koji se šire kroz medij. Budući da brzina ultrazvučnog prijenosa varira u zavisnosti od medija, nepovoljni vremenski uslovi poput kiše, snijega ili pješčane oluje mogu uticati na preciznost mjerenja. Međutim, radar milimetarskih{5}}talasa ostaje bez utjecaja srednjeg tipa, intenziteta svjetlosti ili temperature, pružajući jaku otpornost na spoljne smetnje iz okoline.
Radar milimetarskih{0}}valova nadmašuje LiDAR i ultrazvučni radar zahvaljujući prednostima kao što su prošireni domet detekcije, superiorna sposobnost prodiranja i fleksibilnost okoline. Sada je široko prihvaćen u industrijskoj automatizaciji. Kako bi to podržao, Texas Instruments je predstavio specijalizirane radarske čipove s milimetarskim-talasima za različite aplikacije industrijske automatizacije.
TI IWR1443 76–81GHz industrijski sigurnosni milimetarski-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 riješio ovo, TI je razvio industrijske senzore milimetarskih{2}}talasa za detekciju osoblja i objekata. Kada senzor otkrije približavanje pojedinaca ili objekata, on pokreće sigurnosne sisteme kako bi minimizirao incidente sudara. Senzori milimetarskih{5}}talasa održavaju tačnost detekcije na koju ne utiču visoki nivoi prašine ili promjenjivi intenzitet svjetlosti unutar fabričkog okruženja.
IWR1443 je visoko integrisani senzorski čip milimetarskih{1}}talasa zasnovan na FMCW tehnologiji. Radeći na milimetarskom{5}}talasnom opsegu od 76–81 GHz, ima kraće talasne dužine u poređenju sa tradicionalnim opsezima od 24 GHz. Uz kontinuirani propusni opseg od 4GHz, poboljšava rezoluciju udaljenosti, olakšavajući detekciju obližnjih objekata.
Čip interno integriše-PLL ultra{1}}precizni motor za linearnu modulaciju frekvencije. Podržava tri kanala za prijenos signala i dva kanala za prijem signala, uz istovremeni rad dva kanala tokom prijenosa signala milimetarskog{3}}talasa. IWR1443 se sastoji od dva ARM Cortex-R4F radio kontrolna sistema: jedan za RF kalibraciju i sigurnosni nadzor, drugi za glavnu kontrolu čipa, omogućavajući neometano prebacivanje između master i slave dual modova.
Za povezivanje, ima dva SPI interfejsa koja omogućavaju povezivanje sa perifernim procesorima radi kontrole. Upravljanje napajanjem koristi mrežu sa malim-ispadima napajanja, povećavajući omjer odbijanja napajanja. Radeći u širokom temperaturnom opsegu od -40 do 105 stepeni, IWR1443 koristi kompaktno 10,4 mm × 10,4 mm 161-pin BGA paket. To olakšava inženjerima lakši dizajn rasporeda, a minimizira zahtjeve za prostorom. Karakteriziran malim otiskom, malom potrošnjom energije, visokom preciznošću i širokom temperaturnom tolerancijom, ovaj čip je idealan za industrijsku primjenu uključujući automatizaciju tvornica, industrijske senzore udaljenosti, industrijske senzore brzine i sigurnosne zaštitne uređaje.
TI IWR6843 60–64GHz industrijski pametni robot milimetarski-valni radarski senzor
Kada industrijski roboti rade zajedno s ljudima, 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 riješio ovo, TI je razvio IWR6843 milimetarski{3}}talasni radarski senzor za robote.
Ovaj inteligentni senzorski čip, zasnovan na FMCW tehnologiji, obavlja-obradu podataka u stvarnom vremenu i donošenje odluka-dok radi u frekvencijskom opsegu 60–64 GHz. Podržava 4-kanalni prijem, 3-kanalni prijenos milimetarskih signala, PLL kontrolu zatvorene petlje i hardversko ubrzanje. Njegove specifikacije su uglavnom usklađene sa IWR1443, a razlikuju se prvenstveno po integraciji C674x DSP signalnog procesora za poboljšanu računarsku snagu. Ovaj radarski senzorski čip detektuje objekte u krugu od 10 metara, bez ograničenja u pogledu tipa otkrivene mete.
Što se tiče ugla detekcije, podržava detekciju širokog ugla od maksimalno 120 stepeni-kako bi precizno osjetio okolinu, sprječavajući opasne sudare između industrijskih robota i drugih objekata ili ljudi. IWR6843 efikasno radi u okruženjima sa dimom, prašinom ili lošim svjetlosnim uvjetima i može otkriti prozirne objekte, zadovoljavajući potrebe industrijske proizvodnje i rješavajući izazove interakcije ljudi{4}}mašine.
Rezime
Brzi napredak industrijske automatizacije usko je isprepleten sa senzorskom tehnologijom. Radar milimetarskih{1}}talasa ističe se svojom sposobnošću prodiranja, dometom detekcije i otpornošću na smetnje iz okoline. U poređenju sa lidarom, nudi relativno nižu prednost u troškovima i sada je široko prihvaćen u industrijskoj proizvodnji. Ova tehnologija pokreće industrijsku automatizaciju naprijed, pozicionirajući je tako da prigrli eru industrije 4.0 s poboljšanim mogućnostima.