人工知能、5G、ビッグデータ技術により、あらゆる分野で産業のアップグレードが加速しています。インダストリー 4.0 時代の到来により、産業テクノロジーはさらなるインテリジェンスと自動化に向けて進化しています。産業オートメーション技術は、中国の現在の産業発展において重要な焦点となっています。強力な透過能力を特徴とするミリ波レーダー センサーは、産業オートメーション プロジェクトで広く採用されています。産業用ロボットやロボット アームなどのインテリジェント機器の標準化された効率的な自動操作は、ミリ波レーダーの高精度検出機能と密接に結びついています。-
ミリ波レーダーは産業用途において他のレーダーに比べてどのような利点がありますか?{0}
現在、レーダー センサーは主に、ライダー、超音波レーダー、ミリ波レーダーの 3 種類に分類されています。-各タイプは異なる原理に基づいて動作し、さまざまな検出機能を備えています。以下では、産業用途におけるミリ波レーダーの利点を分析します。-
優れた透過能力: レーダーごとに異なる動作原理に基づいて、異なる透過能力を示します。 LiDAR はレーザー光線に依存して物体を監視するため、障害物を透過することはできません。超音波レーダーは超音波を放射することで物体を検出しますが、密度の高い、またはより硬い目標物を貫通することはできません。ミリ波レーダーは電磁波を放射することで物体を検出します。電磁波は、水、ガラス、植物などの多数の非金属材料を透過する可能性があります。-これら 3 種類のレーダーの中でも、ミリ波レーダーは優れた侵入能力を発揮します。{6}
長い検出範囲
LiDAR はレーザー光線を介して物体を監視し、障害物がない場合は最大 50 メートルの検出距離を達成します。超音波レーダーは、0.1 ～ 3 メートルの範囲で最高の検出精度を達成し、通常の横方向の検出範囲は最大 8 メートルです。自動車のレーダーシステムでよく使用されます。ミリ波レーダーはセンチ波とマイクロ波の間の周波数で動作し、光学レーダーとマイクロ波レーダーの両方の利点を組み合わせて優れた透過力を実現します。通常の検出範囲は 0 ～ 200 メートルであり、最も長い範囲のオプションとなります。-
使用環境においても高い耐干渉性を発揮します。対照的に、LiDAR の性能は、強い太陽光の下ではグレア干渉により低下し、検出結果に影響を与えます。さらに、高温または煙の多い状況では、測定精度が損なわれる可能性があります。超音波レーダーは、媒体中を伝播する超音波に依存しています。超音波の伝達速度は媒体によって異なるため、雨、雪、砂嵐などの悪天候が測定精度に影響を与える可能性があります。しかし、ミリ波レーダーは媒体の種類、光の強さ、温度の影響を受けず、外部環境の干渉に対して強い耐性を示します。
ミリ波レーダーは、検出範囲の拡大、優れた侵入能力、環境への柔軟性などの利点により、LiDAR や超音波レーダーを上回ります。{0}}現在、産業オートメーションで広く採用されています。これをサポートするために、テキサス インスツルメンツは、さまざまな産業オートメーション アプリケーション向けに特化したミリ波レーダー チップを導入しました。-
TI IWR1443 76–81GHz 産業用セキュリティミリ波レーダーセンサー-
技術力の進歩に伴い、従来の工場はロボットアームやインテリジェントロボットなどの自動化機器を統合することでスマート製造へと移行しつつあります。完全に自動化された施設では安全性が最優先されます。これに対処するために、TI は人や物体を検出するための産業用ミリ波センサーを開発しました。-センサーが接近する人や物体を検知すると、安全システムが作動して衝突事故を最小限に抑えます。ミリ波センサーは、工場環境内の高い粉塵レベルや光の強さの変化に影響されずに検出精度を維持します。
IWR1443 は、FMCW テクノロジーに基づいた高度に統合されたミリ波センサー チップです。- 76 ～ 81 GHz のミリ波帯域で動作し、従来の 24 GHz 帯域と比較して波長が短いのが特徴です。- 4GHz の連続帯域幅により、距離分解能が向上し、近くの物体の検出が容易になります。
このチップには、閉ループ PLL-超高精度線形周波数変調パルス エンジンが内部に組み込まれています。- 3 つの信号送信チャネルと 2 つの信号受信チャネルをサポートしており、ミリ波信号の送信中に 2 つのチャネルを同時に動作します。- IWR1443 は 2 つの ARM Cortex-R4F 無線制御システムで構成されています。1 つは RF キャリブレーションと安全性モニタリング用で、もう 1 つはチップ マスター制御用であり、マスターとスレーブのデュアル モード間のシームレスな切り替えを可能にします。
インターフェイスとして、制御用の周辺プロセッサとの接続を可能にする 2 つの SPI インターフェイスを備えています。電源管理には低ドロップアウト電源ネットワークが採用されており、電源電圧除去比が向上しています。- -40 度から 105 度の広い温度範囲で動作する IWR1443 は、コンパクトな 10.4mm × 10.4mm 161 ピン BGA パッケージを採用しています。これにより、スペース要件を最小限に抑えながら、エンジニアのレイアウト設計が容易になります。このチップは、設置面積が小さく、消費電力が低く、精度が高く、温度許容範囲が広いことが特徴で、ファクトリーオートメーション、産業用距離センサー、産業用速度センサー、安全保護装置などの産業用アプリケーションに最適です。
TI IWR6843 60–64GHz 産業用スマートロボットミリ波レーダーセンサー-
産業用ロボットが人間と並行して動作する場合、ロボットはゆっくりと動きます。ロボット アームや自動産業用ロボットのメーカーは、潜在的な衝突を迅速に検出して防止するために、ロボット設計における環境センシング機能を強化する必要があります。これに対処するために、TI はロボット用の IWR6843 ミリ波レーダー センサーを開発しました。-
このインテリジェント センサー チップは FMCW テクノロジーに基づいており、60～64 GHz の周波数帯域で動作しながら、リアルタイムのデータ処理と意思決定を実行します。-ミリ波信号の 4- チャネル受信、3- チャネル送信、PLL 閉ループ制御、およびハードウェア アクセラレーションをサポートしています。その仕様は IWR1443 とほぼ一致していますが、主に計算能力を強化するために C674x DSP 信号プロセッサを統合している点が異なります。このレーダー センサー チップは、検出対象の種類に制限がなく、10 メートル以内の物体を検出します。
検出角度に関しては、最大 120 度の広角検出をサポートしており、周囲の環境を正確に検知し、産業用ロボットと他の物体や人との危険な衝突を防ぎます。- IWR6843 は、煙、塵、照明条件が悪い環境でも効果的に動作し、透明な物体を検出できるため、工業生産のニーズを満たし、ヒューマン マシン インタラクションの課題に対処できます。{4}}
まとめ
産業オートメーションの急速な進歩は、センサー技術と密接に絡み合っています。ミリ波レーダーは、その透過能力、検出範囲、環境干渉に対する耐性において際立っています。 LIDAR と比較して、比較的低コストの利点があり、現在工業生産に広く採用されています。このテクノロジーは産業オートメーションを前進させ、機能が強化されたインダストリー 4.0 の時代を受け入れる立場にあります。