La intel·ligència artificial, el 5G i les tecnologies de big data estan accelerant les actualitzacions industrials en tots els sectors. Amb l'arribada de l'era de la indústria 4.0, les tecnologies industrials estan evolucionant cap a una major intel·ligència i automatització. La tecnologia d'automatització industrial és un focus clau en el desenvolupament industrial actual de la Xina. Els sensors de radar d'ones-mil·limètriques, caracteritzats per la seva gran capacitat de penetració, s'utilitzen àmpliament en projectes d'automatització industrial. Les operacions automatitzades estandarditzades i eficients d'equips intel·ligents, com ara robots industrials i braços robòtics, estan estretament lligades a les capacitats de detecció d'alta-precisió del radar d'ones mil·limètriques-.
Quins avantatges té el radar d'ona mil·limètrica-en comparació amb altres radars en aplicacions industrials?
Actualment, els sensors de radar es classifiquen principalment en tres tipus: radar lidar, radar ultrasònic i radar d'ones mil·limètriques-. Cada tipus funciona segons principis diferents i posseeix diferents capacitats de detecció. A continuació, analitzem els avantatges del radar d'ones mil·límetres-en aplicacions industrials.
Capacitat de penetració superior: segons els seus diferents principis de funcionament, els diferents radars presenten diferents capacitats de penetració. Lidar es basa en raigs làser per controlar objectes i no pot penetrar en les obstruccions. El radar ultrasònic detecta objectes emetent ones ultrasòniques, que no aconsegueixen penetrar objectius més densos o durs. El radar d'ones-mil·limètriques detecta objectes mitjançant l'emissió d'ones electromagnètiques, que poden penetrar nombrosos materials no-metàl·lics com l'aigua, el vidre i la vegetació. Entre aquests tres tipus de radar, el radar d'ones-mil·límetres demostra una capacitat de penetració superior.
Llarg rang de detecció
LiDAR monitoritza objectes mitjançant raigs làser, aconseguint distàncies de detecció de fins a 50 metres quan no estan obstruïts. El radar ultrasònic aconsegueix la màxima precisió de detecció entre 0,1 i 3 metres, amb rangs de detecció lateral típics de fins a 8 metres. S'utilitza habitualment en sistemes de radar d'automoció. El radar d'ones mil·limètriques-funciona a freqüències entre ones centímetres i microones, combinant els avantatges del radar òptic i de microones per a una penetració superior. El seu abast de detecció típic abasta de 0 a 200 metres, la qual cosa la converteix en l'opció d'abast-més llarg.
Presenta una forta resistència a les interferències en entorns operatius. En canvi, el rendiment del LiDAR es degrada sota la llum solar intensa a causa de la interferència de l'enlluernament, afectant els resultats de la detecció. A més, les altes temperatures o les condicions de fum poden comprometre la precisió de la mesura. El radar ultrasònic es basa en les ones ultrasòniques que es propaguen a través d'un medi. Com que la velocitat de transmissió d'ultrasons varia amb diferents mitjans, les condicions meteorològiques adverses com la pluja, la neu o les tempestes de sorra poden afectar la precisió de la mesura. Tanmateix, el radar d'ones mil·limètriques-no es veu afectat pel tipus mitjà, la intensitat de la llum o la temperatura, oferint una forta resistència a les interferències ambientals externes.
El radar d'ones mil·limètriques-supera els radars LiDAR i ultrasònics gràcies a avantatges com ara un rang de detecció ampliat, una capacitat de penetració superior i flexibilitat ambiental. Ara està àmpliament adoptat en l'automatització industrial. Per donar suport a això, Texas Instruments ha introduït xips especialitzats de radar d'ona mil·limètrica-per a diverses aplicacions d'automatització industrial.
Sensor de radar d'ona TI IWR1443 76–81 GHz de seguretat industrial-
A mesura que les capacitats tecnològiques avancen, les fàbriques tradicionals estan fent la transició cap a la fabricació intel·ligent integrant equips d'automatització com braços robòtics i robots intel·ligents. La seguretat continua sent primordial a les instal·lacions totalment automatitzades. Per solucionar-ho, TI ha desenvolupat sensors industrials d'ones mil·limètriques-per a la detecció de personal i objectes. Quan el sensor detecta persones o objectes que s'acosten, activa sistemes de seguretat per minimitzar els incidents de col·lisió. Els sensors d'ones-mil·limètriques mantenen la precisió de la detecció sense afectar els nivells elevats de pols o la intensitat de la llum variable en els entorns de fàbrica.
L'IWR1443 és un xip de sensor d'ones mil·límetres-altament integrat basat en la tecnologia FMCW. Funcionant a través de la banda d'ones-mil·límetres de 76 a 81 GHz, ofereix longituds d'ona més curtes en comparació amb les bandes tradicionals de 24 GHz. Amb una amplada de banda contínua de 4 GHz, millora la resolució de distància, facilitant la detecció d'objectes propers.
El xip integra internament un motor de polsos de modulació de freqüència lineal ultra-de bucle tancat PLL. Admet tres canals de transmissió de senyal i dos canals de recepció de senyal, amb el funcionament simultània de dos canals durant la transmissió del senyal d'ona mil·limètrica-. L'IWR1443 consta de dos sistemes de control de ràdio ARM Cortex-R4F: un per al calibratge de RF i la supervisió de seguretat, l'altre per al control mestre del xip, que permet canviar sense problemes entre els modes dual mestre i esclau.
Per a la interfície, inclou dues interfícies SPI que permeten la connectivitat amb processadors perifèrics per al control. La gestió de l'energia utilitza una xarxa d'energia de baixa-interrupció, millorant la relació de rebuig de la font d'alimentació. Funcionant dins d'un ampli rang de temperatures de -40 graus a 105 graus, l'IWR1443 utilitza un paquet BGA compacte de 10,4 mm × 10,4 mm de 161 pins. Això facilita el disseny del disseny per als enginyers alhora que minimitza els requisits d'espai. Caracteritzat per la seva petita empremta, baix consum d'energia, alta precisió i àmplia tolerància a la temperatura, aquest xip és ideal per a aplicacions industrials, com ara l'automatització de fàbriques, sensors de distància industrials, sensors de velocitat industrials i dispositius de protecció de seguretat.
Sensor de radar d'ones TI IWR6843 60–64GHz industrial intel·ligent robot mil·límetre-
Quan els robots industrials operen al costat dels humans, es mouen lentament. Els fabricants de braços robòtics i robots industrials automatitzats han de millorar les capacitats de detecció ambiental en els dissenys de robots per detectar i prevenir possibles col·lisions ràpidament. Per solucionar-ho, TI va desenvolupar el sensor de radar d'ona mil·limètrica-IWR6843 per a robots.
Aquest xip de sensor intel·ligent, basat en la tecnologia FMCW, realitza el-processament de dades i la presa de decisions-en temps real mentre funciona a la banda de freqüència de 60 a 64 GHz. Admet recepció de 4-canals, transmissió de 3-canals de senyals d'ones mil·límetres, control de bucle tancat PLL i acceleració de maquinari. Les seves especificacions s'alineen en gran mesura amb l'IWR1443, que es diferencien principalment per la integració d'un processador de senyal C674x DSP per a una potència computacional millorada. Aquest xip de sensor de radar detecta objectes a 10 metres, sense restriccions sobre el tipus d'objectiu detectat.
Pel que fa a l'angle de detecció, admet una detecció d'angle-ample màxim de 120 graus per detectar amb precisió l'entorn circumdant, evitant col·lisions perilloses entre robots industrials i altres objectes o persones. L'IWR6843 funciona amb eficàcia en entorns amb fum, pols o condicions d'il·luminació deficients i pot detectar objectes transparents, satisfer les necessitats de producció industrial i abordar els reptes d'interacció humana-màquina.
Resum
El ràpid avenç de l'automatització industrial està estretament relacionat amb la tecnologia de sensors. El radar d'ones mil·limètriques-destaca per la seva capacitat de penetració, el seu rang de detecció i la seva resistència a les interferències ambientals. En comparació amb el lidar, ofereix un avantatge de cost relativament més baix i ara s'adopta àmpliament en la producció industrial. Aquesta tecnologia impulsa l'automatització industrial cap endavant, posicionant-la per abraçar l'era de la indústria 4.0 amb capacitats millorades.