인공지능, 5G, 빅데이터 기술은 모든 분야에서 산업 업그레이드를 가속화하고 있습니다. Industry 4.0 시대가 도래하면서 산업 기술은 더욱 지능화되고 자동화되는 방향으로 진화하고 있습니다. 산업 자동화 기술은 현재 중국 산업 발전의 핵심 초점입니다. 강력한 침투력을 특징으로 하는 밀리미터{5}}파 레이더 센서는 산업 자동화 프로젝트에 널리 사용됩니다. 산업용 로봇 및 로봇 팔과 같은 지능형 장비의 표준화되고 효율적인 자동화 작업은 밀리미터-파 레이더의 고정밀 감지 기능과 긴밀하게 연결되어 있습니다.
산업용 응용 분야에서 밀리미터-파 레이더가 다른 레이더에 비해 어떤 이점을 갖고 있나요?
현재 레이더 센서는 주로 LiDAR, 초음파 레이더, 밀리미터{0}}파 레이더의 세 가지 유형으로 분류됩니다. 각 유형은 서로 다른 원리에 따라 작동하며 다양한 탐지 기능을 가지고 있습니다. 아래에서는 산업용 애플리케이션에서 밀리미터{3}}파 레이더의 장점을 분석합니다.
우수한 침투 능력: 서로 다른 작동 원리에 따라 다양한 레이더가 다양한 침투 능력을 나타냅니다. Lidar는 레이저 빔을 사용하여 물체를 모니터링하며 장애물을 통과할 수 없습니다. 초음파 레이더는 밀도가 높거나 단단한 목표물을 통과하지 못하는 초음파를 방출하여 물체를 감지합니다. 밀리미터{3}}파 레이더는 물, 유리, 초목 등 다양한 비금속 물질을 투과할 수 있는 전자기파를 방출하여 물체를 감지합니다.- 이 세 가지 레이더 유형 중에서 밀리미터-파 레이더가 뛰어난 침투 능력을 보여줍니다.
긴 감지 범위
LiDAR는 레이저 빔을 통해 물체를 모니터링하여 장애물이 없을 때 최대 50미터까지 감지 거리를 달성합니다. 초음파 레이더는 0.1~3미터 사이에서 가장 높은 탐지 정확도를 달성하며 일반적인 측면 탐지 범위는 최대 8미터입니다. 이는 자동차 레이더 시스템에 일반적으로 사용됩니다. 밀리미터-파 레이더는 센티미터파와 마이크로파 사이의 주파수에서 작동하며 뛰어난 침투력을 위해 광학 레이더와 마이크로파 레이더의 장점을 결합합니다. 일반적인 감지 범위는 0~200미터로 가장 긴 범위 옵션입니다.{11}}
이는 작동 환경의 간섭에 대한 강력한 저항력을 나타냅니다. 반면, LiDAR 성능은 강렬한 햇빛 아래에서 눈부심 간섭으로 인해 저하되어 감지 결과에 영향을 미칩니다. 또한 고온이나 연기가 자욱한 조건으로 인해 측정 정확도가 저하될 수 있습니다. 초음파 레이더는 매체를 통해 전파되는 초음파에 의존합니다. 초음파 전송 속도는 매체에 따라 다르므로 비, 눈, 모래 폭풍과 같은 악천후 조건은 측정 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 밀리미터-파 레이더는 매체 유형, 광도 또는 온도의 영향을 받지 않아 외부 환경 간섭에 대한 강한 저항력을 제공합니다.
밀리미터{0}}파 레이더는 확장된 감지 범위, 탁월한 침투 능력, 환경적 유연성과 같은 장점을 통해 LiDAR 및 초음파 레이더보다 성능이 뛰어납니다. 현재는 산업 자동화에 널리 채택되고 있습니다. 이를 지원하기 위해 Texas Instruments는 다양한 산업 자동화 애플리케이션을 위한 특수 밀리미터{3}}파 레이더 칩을 출시했습니다.
TI IWR1443 76-81GHz 산업용 보안 밀리미터-파 레이더 센서
기술 역량이 발전함에 따라 전통적인 공장은 로봇 팔, 지능형 로봇과 같은 자동화 장비를 통합하여 스마트 제조로 전환하고 있습니다. 완전 자동화된 시설에서는 안전이 여전히 가장 중요합니다. 이 문제를 해결하기 위해 TI는 사람 및 물체 감지를 위한 산업용 밀리미터{2}}파 센서를 개발했습니다. 센서가 다가오는 사람이나 물체를 감지하면 안전 시스템을 작동시켜 충돌 사고를 최소화합니다. 밀리미터-파 센서는 높은 먼지 수준이나 공장 환경 내 다양한 광도에 영향을 받지 않고 감지 정확도를 유지합니다.
IWR1443은 FMCW 기술을 기반으로 하는 고집적 밀리미터{1}}파 센서 칩입니다. 76~81GHz 밀리미터{5}}파 대역에서 작동하며 기존 24GHz 대역에 비해 파장이 더 짧습니다. 4GHz의 연속 대역폭으로 거리 분해능을 향상시켜 근처 물체의 감지를 용이하게 합니다.
이 칩은 폐쇄형-루프 PLL 초정밀-선형 주파수 변조 펄스 엔진을 내부에 통합합니다. 3개의 신호 전송 채널과 2개의 신호 수신 채널을 지원하며, 밀리미터{3}}파 신호 전송 중에 2개의 채널을 동시에 작동합니다. IWR1443은 두 개의 ARM Cortex-R4F 무선 제어 시스템으로 구성됩니다. 하나는 RF 보정 및 안전 모니터링용이고, 다른 하나는 칩 마스터 제어용으로 마스터와 슬레이브 이중 모드 간 원활한 전환을 가능하게 합니다.
인터페이스를 위해 주변 프로세서와 연결하여 제어할 수 있는 2개의 SPI 인터페이스가 있습니다. 전원 관리는 낮은-드롭아웃 전원 네트워크를 사용하여 전원 공급 거부율을 향상시킵니다. -40도 ~ 105도의 넓은 온도 범위에서 작동하는 IWR1443은 소형 10.4mm × 10.4mm 161핀 BGA 패키지를 사용합니다. 이는 공간 요구 사항을 최소화하면서 엔지니어의 레이아웃 설계를 더 쉽게 해줍니다. 작은 설치 공간, 낮은 전력 소비, 높은 정확도 및 넓은 온도 허용 오차를 특징으로 하는 이 칩은 공장 자동화, 산업용 거리 센서, 산업용 속도 센서 및 안전 보호 장치를 포함한 산업용 애플리케이션에 이상적입니다.
TI IWR6843 60-64GHz 산업용 스마트 로봇 밀리미터-파 레이더 센서
산업용 로봇이 인간과 함께 작동할 때는 천천히 움직입니다. 로봇 팔과 자동화된 산업용 로봇 제조업체는 잠재적인 충돌을 신속하게 감지하고 방지하기 위해 로봇 설계의 환경 감지 기능을 강화해야 합니다. 이 문제를 해결하기 위해 TI는 로봇용 IWR6843 밀리미터{3}}파 레이더 센서를 개발했습니다.
FMCW 기술을 기반으로 하는 이 지능형 센서 칩은 60~64GHz 주파수 대역에서 작동하면서 실시간{0}}데이터 처리 및 의사 결정-을 수행합니다. 밀리미터파 신호의 4-채널 수신, 3-채널 전송, PLL 폐쇄 루프 제어 및 하드웨어 가속을 지원합니다. 사양은 주로 IWR1443과 일치하며 주로 향상된 계산 능력을 위해 C674x DSP 신호 프로세서를 통합한다는 점에서 다릅니다. 이 레이더 센서 칩은 감지된 대상의 유형에 제한 없이 10미터 내의 물체를 감지합니다.
감지 각도는 최대 120도의 광각 감지를 지원하여 주변 환경을 정확하게 감지하여 산업용 로봇과 다른 물체 또는 사람 사이의 위험한 충돌을 방지합니다. IWR6843은 연기, 먼지 또는 열악한 조명 조건에서 효과적으로 작동하며 투명한 물체를 감지하여 산업 생산 요구 사항을 충족하고 인간{4}}기계 상호 작용 문제를 해결할 수 있습니다.
요약
산업 자동화의 급속한 발전은 센서 기술과 밀접하게 얽혀 있습니다. 밀리미터-파 레이더는 침투 능력, 감지 범위 및 환경 간섭에 대한 저항력이 뛰어납니다. LiDAR에 비해 상대적으로 저렴한 비용 이점을 제공하며 현재 산업 생산에 널리 채택되고 있습니다. 이 기술은 산업 자동화를 발전시켜 향상된 기능으로 인더스트리 4.0 시대를 수용할 수 있도록 자리매김합니다.