Trí tuệ nhân tạo, 5G và công nghệ dữ liệu lớn đang đẩy nhanh quá trình nâng cấp công nghiệp trên tất cả các lĩnh vực. Với sự ra đời của kỷ nguyên Công nghiệp 4.0, các công nghệ công nghiệp đang phát triển theo hướng trí tuệ và tự động hóa cao hơn. Công nghệ tự động hóa công nghiệp là trọng tâm chính trong sự phát triển công nghiệp hiện nay của Trung Quốc. Cảm biến radar sóng milimet-, có đặc điểm là khả năng xuyên thấu mạnh mẽ, được sử dụng rộng rãi trong các dự án tự động hóa công nghiệp. Hoạt động tự động hóa được tiêu chuẩn hóa và hiệu quả của các thiết bị thông minh như rô-bốt công nghiệp và cánh tay rô-bốt gắn chặt với khả năng phát hiện có độ chính xác cao-của radar sóng milimet-.
Radar sóng milimet-có ưu điểm gì so với các radar khác trong ứng dụng công nghiệp?
Hiện tại, cảm biến radar chủ yếu được phân loại thành ba loại: radar lidar, radar siêu âm và radar sóng milimet. Mỗi loại hoạt động theo nguyên tắc riêng biệt và sở hữu khả năng phát hiện khác nhau. Dưới đây, chúng tôi phân tích những lợi thế của radar sóng milimet-trong các ứng dụng công nghiệp.
Khả năng xuyên thấu vượt trội: Dựa trên nguyên tắc hoạt động riêng biệt, các radar khác nhau thể hiện khả năng xuyên thấu khác nhau. Lidar dựa vào chùm tia laser để theo dõi vật thể và không thể xuyên qua vật cản. Radar siêu âm phát hiện vật thể bằng cách phát ra sóng siêu âm, không thể xuyên qua các mục tiêu dày đặc hơn hoặc cứng hơn. Radar sóng milimet-phát hiện vật thể bằng cách phát ra sóng điện từ. Sóng này có thể xuyên qua nhiều vật liệu phi kim loại như nước, thủy tinh và thảm thực vật. Trong số ba loại radar này, radar sóng milimet{6}}thể hiện khả năng xuyên thấu vượt trội.
Phạm vi phát hiện dài
LiDAR giám sát vật thể thông qua chùm tia laze, đạt khoảng cách phát hiện lên tới 50 mét khi không bị cản trở. Radar siêu âm đạt được độ chính xác phát hiện cao nhất trong khoảng từ 0,1 đến 3 mét, với phạm vi phát hiện ngang điển hình lên tới 8 mét. Nó thường được sử dụng trong các hệ thống radar ô tô. Radar sóng milimet-hoạt động ở tần số giữa sóng centimet và sóng vi ba, kết hợp các ưu điểm của cả radar quang học và vi sóng để có khả năng xuyên thấu vượt trội. Phạm vi phát hiện thông thường của nó trải dài từ 0 đến 200 mét, khiến đây trở thành tùy chọn{11}phạm vi dài nhất.
Nó thể hiện khả năng chống nhiễu mạnh mẽ trong môi trường hoạt động. Ngược lại, hiệu suất LiDAR suy giảm dưới ánh nắng gay gắt do nhiễu ánh sáng chói, ảnh hưởng đến kết quả phát hiện. Ngoài ra, nhiệt độ cao hoặc điều kiện nhiều khói có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo. Radar siêu âm dựa vào sóng siêu âm truyền qua môi trường. Do tốc độ truyền siêu âm thay đổi theo các môi trường khác nhau nên các điều kiện thời tiết bất lợi như mưa, tuyết hoặc bão cát có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo. Tuy nhiên, radar sóng milimet- vẫn không bị ảnh hưởng bởi loại trung bình, cường độ ánh sáng hoặc nhiệt độ, mang lại khả năng chống nhiễu mạnh mẽ từ môi trường bên ngoài.
Radar sóng milimet-vượt trội hơn radar LiDAR và radar siêu âm nhờ các ưu điểm như phạm vi phát hiện mở rộng, khả năng xuyên thấu vượt trội và tính linh hoạt trong môi trường. Hiện nay nó được áp dụng rộng rãi trong tự động hóa công nghiệp. Để hỗ trợ điều này, Texas Instruments đã giới thiệu chip radar sóng milimet- chuyên dụng cho nhiều ứng dụng tự động hóa công nghiệp.
TI IWR1443 76–81GHz An ninh công nghiệp Milimet-Cảm biến radar sóng
Khi năng lực công nghệ tiến bộ, các nhà máy truyền thống đang chuyển đổi sang sản xuất thông minh bằng cách tích hợp các thiết bị tự động hóa như cánh tay robot và robot thông minh. An toàn vẫn là điều tối quan trọng trong các cơ sở hoàn toàn tự động. Để giải quyết vấn đề này, TI đã phát triển các cảm biến sóng milimet{2}}công nghiệp để phát hiện con người và vật thể. Khi cảm biến phát hiện các cá nhân hoặc vật thể đang đến gần, nó sẽ kích hoạt các hệ thống an toàn để giảm thiểu sự cố va chạm. Cảm biến sóng milimet-duy trì độ chính xác phát hiện không bị ảnh hưởng bởi mức bụi cao hoặc cường độ ánh sáng khác nhau trong môi trường nhà máy.
IWR1443 là chip cảm biến sóng milimet{1}}có tính tích hợp cao dựa trên công nghệ FMCW. Hoạt động trên dải sóng 76–81GHz milimet-, nó có bước sóng ngắn hơn so với băng tần 24GHz truyền thống. Với băng thông liên tục 4GHz, nó tăng cường độ phân giải khoảng cách, tạo điều kiện phát hiện các vật thể ở gần.
Con chip này tích hợp bên trong một công cụ xung điều chế tần số tuyến tính cực kỳ chính xác-vòng PLL cực kỳ chính xác. Nó hỗ trợ ba kênh truyền tín hiệu và hai kênh nhận tín hiệu, với hoạt động đồng thời của hai kênh trong quá trình truyền tín hiệu sóng milimet-. IWR1443 bao gồm hai hệ thống điều khiển vô tuyến ARM Cortex{6}}R4F: một để hiệu chuẩn RF và giám sát an toàn, hệ thống còn lại để điều khiển chip chính, cho phép chuyển đổi liền mạch giữa chế độ kép chính và phụ.
Về giao diện, nó có hai giao diện SPI cho phép kết nối với bộ xử lý ngoại vi để điều khiển. Quản lý nguồn điện sử dụng mạng lưới điện bị mất-thấp, nâng cao tỷ lệ từ chối nguồn điện. Hoạt động trong phạm vi nhiệt độ rộng từ -40 độ đến 105 độ, IWR1443 sử dụng gói BGA 161 chân 10,4mm × 10,4mm nhỏ gọn. Điều này tạo điều kiện cho các kỹ sư thiết kế bố trí dễ dàng hơn đồng thời giảm thiểu yêu cầu về không gian. Đặc trưng bởi diện tích nhỏ, mức tiêu thụ điện năng thấp, độ chính xác cao và khả năng chịu nhiệt độ rộng, con chip này lý tưởng cho các ứng dụng công nghiệp bao gồm tự động hóa nhà máy, cảm biến khoảng cách công nghiệp, cảm biến tốc độ công nghiệp và thiết bị bảo vệ an toàn.
TI IWR6843 60–64GHz Robot thông minh công nghiệp Milimet-Cảm biến radar sóng
Khi robot công nghiệp hoạt động cùng với con người, chúng di chuyển chậm. Các nhà sản xuất cánh tay robot và robot công nghiệp tự động phải tăng cường khả năng cảm biến môi trường trong thiết kế robot để nhanh chóng phát hiện và ngăn chặn các va chạm có thể xảy ra. Để giải quyết vấn đề này, TI đã phát triển cảm biến radar sóng IWR6843 mm{3}}cho robot.
Chip cảm biến thông minh này, dựa trên công nghệ FMCW, thực hiện-xử lý dữ liệu theo thời gian thực và ra quyết định-khi hoạt động ở dải tần 60–64 GHz. Nó hỗ trợ thu 4{7}}kênh, truyền 3-kênh tín hiệu sóng milimet, điều khiển vòng kín PLL và tăng tốc phần cứng. Thông số kỹ thuật của nó phần lớn phù hợp với IWR1443, khác biệt chủ yếu bằng cách tích hợp bộ xử lý tín hiệu DSP C674x để nâng cao sức mạnh tính toán. Chip cảm biến radar này phát hiện các vật thể trong phạm vi 10 mét, không có hạn chế về loại mục tiêu được phát hiện.
Về góc phát hiện, nó hỗ trợ phát hiện góc{1}rộng tối đa 120 độ để cảm nhận chính xác môi trường xung quanh, ngăn chặn các va chạm nguy hiểm giữa robot công nghiệp với các vật thể hoặc con người khác. IWR6843 hoạt động hiệu quả trong môi trường có khói, bụi hoặc điều kiện ánh sáng kém và có thể phát hiện các vật thể trong suốt, đáp ứng nhu cầu sản xuất công nghiệp và giải quyết các thách thức tương tác giữa con người với máy móc.
Bản tóm tắt
Sự tiến bộ nhanh chóng của tự động hóa công nghiệp gắn liền với công nghệ cảm biến. Radar sóng milimet-nổi bật nhờ khả năng xuyên thấu, phạm vi phát hiện và khả năng chống nhiễu của môi trường. So với lidar, nó mang lại lợi thế về chi phí tương đối thấp hơn và hiện được áp dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp. Công nghệ này thúc đẩy quá trình tự động hóa công nghiệp tiến lên phía trước, định vị nó để đón đầu kỷ nguyên Công nghiệp 4.0 với các khả năng nâng cao.