Inteligența artificială, 5G și tehnologiile de date mari accelerează actualizările industriale în toate sectoarele. Odată cu apariția erei Industrie 4.0, tehnologiile industriale evoluează către o mai bună inteligență și automatizare. Tehnologia de automatizare industrială reprezintă un punct cheie în dezvoltarea industrială actuală a Chinei. Senzorii radar cu unde milimetrice-, caracterizați prin capabilitățile lor puternice de penetrare, sunt utilizați pe scară largă în proiectele de automatizare industrială. Operațiunile automatizate standardizate și eficiente ale echipamentelor inteligente, cum ar fi roboții industriali și brațele robotizate, sunt strâns legate de capacitățile de-detecție de înaltă precizie ale radarului cu unde milimetrice-.
Ce avantaje are radarul cu undă milimetrică-față de alte radare în aplicații industriale?
În prezent, senzorii radar sunt clasificați în principal în trei tipuri: radar lidar, radar cu ultrasunete și radar cu unde milimetrice-. Fiecare tip funcționează pe principii distincte și posedă capacități de detectare diferite. Mai jos, analizăm avantajele radarului cu unde milimetrice-în aplicațiile industriale.
Capacitate superioară de penetrare: Pe baza principiilor lor distincte de operare, diferite radare prezintă capacități de penetrare diferite. Lidar se bazează pe raze laser pentru a monitoriza obiectele și nu poate pătrunde în obstacole. Radarul cu ultrasunete detectează obiecte prin emiterea de unde ultrasonice, care nu reușesc să pătrundă în ținte mai dense sau mai dure. Radarul cu unde-milimetrice detectează obiecte prin emiterea de unde electromagnetice, care pot pătrunde în numeroase materiale ne-metalice, cum ar fi apa, sticla și vegetația. Printre aceste trei tipuri de radar, radarul cu unde milimetrice-demonstrează o capacitate superioară de penetrare.
Interval lung de detectare
LiDAR monitorizează obiectele prin fascicule laser, atingând distanțe de detectare de până la 50 de metri atunci când nu sunt obstrucționate. Radarul cu ultrasunete realizează cea mai mare precizie de detecție între 0,1 și 3 metri, cu intervale tipice de detecție laterală de până la 8 metri. Este folosit în mod obișnuit în sistemele radar auto. Radarul cu unde milimetrice-funcționează la frecvențe între unde centimetrice și microunde, combinând avantajele radarului optic și cu microunde pentru o penetrare superioară. Raza sa obișnuită de detectare se întinde de la 0 la 200 de metri, ceea ce o face opțiunea cu cea mai mare{11}}rază.
Prezintă rezistență puternică la interferențe în mediile de operare. În schimb, performanța LiDAR se degradează la lumina intensă a soarelui din cauza interferenței strălucirii, afectând rezultatele detectării. În plus, temperaturile ridicate sau condițiile de fum pot compromite acuratețea măsurării. Radarul cu ultrasunete se bazează pe undele ultrasonice care se propagă printr-un mediu. Deoarece viteza de transmisie cu ultrasunete variază în funcție de mediile diferite, condițiile meteorologice nefavorabile, cum ar fi ploaia, zăpada sau furtunile de nisip pot afecta precizia măsurării. Radarul cu unde milimetrice-, cu toate acestea, rămâne neafectat de tipul mediu, intensitatea luminii sau temperatură, oferind o rezistență puternică la interferența mediului extern.
Radarul cu unde milimetrice-depășește radarul LiDAR și cu ultrasunete prin avantaje precum raza extinsă de detectare, capacitatea superioară de penetrare și flexibilitatea mediului. Acum este adoptat pe scară largă în automatizarea industrială. Pentru a sprijini acest lucru, Texas Instruments a introdus cipuri radar cu unde milimetrice-specializate pentru diverse aplicații de automatizare industrială.
Senzor radar TI IWR1443 76–81GHz de securitate industrială milimetric-
Pe măsură ce capacitățile tehnologice avansează, fabricile tradiționale fac tranziția către producția inteligentă prin integrarea echipamentelor de automatizare precum brațele robotizate și roboții inteligenți. Siguranța rămâne primordială în instalațiile complet automatizate. Pentru a rezolva această problemă, TI a dezvoltat senzori industriali cu unde milimetrice-pentru detectarea personalului și a obiectelor. Când senzorul detectează persoane sau obiecte care se apropie, declanșează sisteme de siguranță pentru a minimiza incidentele de coliziune. Senzorii cu unde milimetrice-mențin acuratețea detectării neafectată de nivelurile ridicate de praf sau de intensitatea variată a luminii din mediile din fabrică.
IWR1443 este un cip cu senzor-de unde milimetrice foarte integrat, bazat pe tehnologia FMCW. Funcționând pe banda de undă milimetrică-76–81GHz, are lungimi de undă mai scurte în comparație cu benzile tradiționale de 24GHz. Cu o lățime de bandă continuă de 4 GHz, îmbunătățește rezoluția la distanță, facilitând detectarea obiectelor din apropiere.
Cipul integrează un motor de impulsuri cu modulație liniară de frecvență ultra{-în buclă închisă PLL în interior. Acceptă trei canale de transmisie a semnalului și două canale de recepție a semnalului, cu funcționarea simultană a două canale în timpul transmisiei semnalului cu unde milimetrice-. IWR1443 cuprinde două sisteme de control radio ARM Cortex-R4F: unul pentru calibrarea RF și monitorizarea siguranței, celălalt pentru controlul cip master, permițând comutarea fără probleme între modurile duale master și slave.
Pentru interfață, are două interfețe SPI care permit conectivitate cu procesoare periferice pentru control. Gestionarea energiei folosește o rețea de alimentare cu pierdere redusă-, îmbunătățind rata de respingere a sursei de alimentare. Funcționând într-un interval larg de temperatură de la -40 grade până la 105 grade, IWR1443 utilizează un pachet BGA compact de 10,4 mm × 10,4 mm cu 161 de pini. Acest lucru facilitează proiectarea layout-ului pentru ingineri, minimizând în același timp cerințele de spațiu. Caracterizat prin amprenta redusă, consumul redus de energie, precizia ridicată și toleranța mare la temperatură, acest cip este ideal pentru aplicații industriale, inclusiv automatizarea fabricii, senzori industriali de distanță, senzori industriali de viteză și dispozitive de protecție a siguranței.
TI IWR6843 60–64 GHz Industrial Smart Robot Milimeter-Wave Radar Senzor
Când roboții industriali operează alături de oameni, aceștia se mișcă încet. Producătorii de brațe robotizate și roboți industriali automatizați trebuie să îmbunătățească capacitățile de detectare a mediului în proiectarea roboților pentru a detecta și a preveni rapid potențialele coliziuni. Pentru a rezolva acest lucru, TI a dezvoltat senzorul radar cu unde milimetrice-IWR6843 pentru roboți.
Acest cip senzor inteligent, bazat pe tehnologia FMCW, efectuează-procesarea datelor și luarea deciziilor-în timp real în timp ce operează în banda de frecvență 60–64 GHz. Acceptă recepția pe 4-canale, transmisia pe 3-canale a semnalelor cu unde milimetrice, controlul PLL în buclă închisă și accelerarea hardware. Specificațiile sale se aliniază în mare măsură cu IWR1443, diferă în primul rând prin integrarea unui procesor de semnal C674x DSP pentru o putere de calcul îmbunătățită. Acest cip cu senzor radar detectează obiecte pe o rază de 10 metri, fără restricții privind tipul de țintă detectată.
În ceea ce privește unghiul de detectare, acceptă o detectare cu unghi larg-de maximum 120 de grade pentru a detecta cu precizie mediul înconjurător, prevenind coliziunile periculoase între roboții industriali și alte obiecte sau oameni. IWR6843 funcționează eficient în medii cu fum, praf sau condiții de iluminare slabă și poate detecta obiecte transparente, răspunzând nevoilor de producție industrială și abordând provocările de interacțiune umană-mașină.
Rezumat
Progresul rapid al automatizării industriale este strâns legat de tehnologia senzorilor. Radar cu unde milimetrice-se remarcă prin capacitatea sa de penetrare, raza de detectare și rezistența la interferența mediului. În comparație cu lidar, acesta oferă un avantaj de cost relativ mai mic și este acum adoptat pe scară largă în producția industrială. Această tehnologie propulsează automatizarea industrială înainte, poziționând-o să îmbrățișeze era Industriei 4.0 cu capabilități îmbunătățite.