Kecerdasan buatan, 5G, dan teknologi big data mempercepat peningkatan industri di semua sektor. Dengan dimulainya era Industri 4.0, teknologi industri berevolusi menuju kecerdasan dan otomatisasi yang lebih baik. Teknologi otomasi industri menjadi fokus utama dalam pengembangan industri Tiongkok saat ini. Sensor radar gelombang-milimeter, yang ditandai dengan kemampuan penetrasi yang kuat, banyak digunakan dalam proyek otomasi industri. Pengoperasian peralatan cerdas yang terstandarisasi dan efisien seperti robot industri dan lengan robot sangat terkait dengan kemampuan deteksi-presisi tinggi dari radar gelombang-milimeter.
Apa Keuntungan yang Dimiliki Radar Gelombang-Milimeter Dibandingkan Radar Lain dalam Aplikasi Industri?
Saat ini, sensor radar pada dasarnya dikategorikan menjadi tiga jenis: lidar, radar ultrasonik, dan radar gelombang-milimeter. Setiap jenis beroperasi berdasarkan prinsip yang berbeda dan memiliki kemampuan deteksi yang berbeda-beda. Di bawah ini, kami menganalisis keunggulan radar gelombang-milimeter dalam aplikasi industri.
Kemampuan Penetrasi Unggul: Berdasarkan prinsip pengoperasiannya yang berbeda, radar yang berbeda menunjukkan kemampuan penetrasi yang berbeda-beda. Lidar mengandalkan sinar laser untuk memantau objek dan tidak dapat menembus penghalang. Radar ultrasonik mendeteksi objek dengan memancarkan gelombang ultrasonik, yang gagal menembus target yang lebih padat atau lebih keras. Radar gelombang-milimeter mendeteksi objek dengan memancarkan gelombang elektromagnetik, yang dapat menembus berbagai material non-logam seperti air, kaca, dan tumbuh-tumbuhan. Di antara ketiga jenis radar ini, radar gelombang-milimeter menunjukkan kemampuan penetrasi yang unggul.
Jangkauan Deteksi Panjang
LiDAR memantau objek melalui sinar laser, mencapai jarak deteksi hingga 50 meter saat tidak ada halangan. Radar ultrasonik mencapai akurasi deteksi tertinggi antara 0,1 dan 3 meter, dengan jangkauan deteksi lateral tipikal hingga 8 meter. Ini biasanya digunakan dalam sistem radar otomotif. Radar gelombang-milimeter beroperasi pada frekuensi antara gelombang sentimeter dan gelombang mikro, menggabungkan keunggulan radar optik dan gelombang mikro untuk penetrasi yang unggul. Jangkauan deteksi umumnya berkisar antara 0 hingga 200 meter, menjadikannya opsi jangkauan terjauh.
Ini menunjukkan ketahanan yang kuat terhadap gangguan di lingkungan pengoperasian. Sebaliknya, kinerja LiDAR menurun di bawah sinar matahari yang terik karena gangguan silau, sehingga memengaruhi hasil deteksi. Selain itu, suhu tinggi atau kondisi berasap dapat mengganggu keakuratan pengukuran. Radar ultrasonik mengandalkan gelombang ultrasonik yang merambat melalui suatu medium. Karena kecepatan transmisi ultrasonik bervariasi berdasarkan media yang berbeda, kondisi cuaca buruk seperti hujan, salju, atau badai pasir dapat mempengaruhi keakuratan pengukuran. Namun, radar gelombang-milimeter tetap tidak terpengaruh oleh tipe medium, intensitas cahaya, atau suhu, sehingga menawarkan ketahanan yang kuat terhadap gangguan lingkungan eksternal.
Radar gelombang-milimeter mengungguli radar LiDAR dan ultrasonik melalui keunggulan seperti jangkauan deteksi yang lebih luas, kemampuan penetrasi yang unggul, dan fleksibilitas lingkungan. Sekarang banyak diadopsi dalam otomasi industri. Untuk mendukung hal ini, Texas Instruments telah memperkenalkan chip radar gelombang-milimeter khusus untuk berbagai aplikasi otomasi industri.
TI IWR1443 76–81GHz Milimeter Keamanan Industri-Sensor Radar Gelombang
Seiring dengan kemajuan kemampuan teknologi, pabrik-pabrik tradisional beralih menuju manufaktur cerdas dengan mengintegrasikan peralatan otomasi seperti lengan robot dan robot cerdas. Keselamatan tetap menjadi hal terpenting dalam fasilitas yang sepenuhnya otomatis. Untuk mengatasi hal ini, TI telah mengembangkan sensor gelombang-milimeter industri untuk deteksi personel dan objek. Ketika sensor mendeteksi seseorang atau objek yang mendekat, sensor ini akan memicu sistem keselamatan untuk meminimalkan insiden tabrakan. Sensor gelombang-milimeter menjaga akurasi deteksi tidak terpengaruh oleh tingkat debu yang tinggi atau intensitas cahaya yang bervariasi di lingkungan pabrik.
IWR1443 adalah chip sensor gelombang-milimeter yang sangat terintegrasi berdasarkan teknologi FMCW. Beroperasi pada pita gelombang milimeter-76–81GHz, ia memiliki panjang gelombang yang lebih pendek dibandingkan pita 24GHz tradisional. Dengan bandwidth berkelanjutan sebesar 4GHz, ini meningkatkan resolusi jarak, memfasilitasi deteksi objek terdekat.
Chip ini mengintegrasikan mesin pulsa modulasi frekuensi linier ultra-loop tertutup PLL secara internal. Mendukung tiga saluran transmisi sinyal dan dua saluran penerimaan sinyal, dengan pengoperasian dua saluran secara bersamaan selama transmisi sinyal gelombang-milimeter. IWR1443 terdiri dari dua sistem kontrol radio ARM Cortex-R4F: satu untuk kalibrasi RF dan pemantauan keselamatan, yang lainnya untuk kontrol master chip, memungkinkan peralihan mulus antara mode ganda master dan slave.
Untuk antarmuka, ia memiliki dua antarmuka SPI yang memungkinkan konektivitas dengan prosesor periferal untuk kontrol. Pengelolaan daya menggunakan-jaringan daya putus yang rendah, sehingga meningkatkan rasio penolakan pasokan daya. Beroperasi dalam rentang suhu yang luas -40 derajat hingga 105 derajat, IWR1443 menggunakan paket BGA 161-pin 10,4mm × 10,4mm yang ringkas. Hal ini memfasilitasi desain tata letak yang lebih mudah bagi para insinyur sekaligus meminimalkan kebutuhan ruang. Ditandai dengan ukurannya yang kecil, konsumsi daya yang rendah, akurasi tinggi, dan toleransi suhu yang luas, chip ini ideal untuk aplikasi industri termasuk otomasi pabrik, sensor jarak industri, sensor kecepatan industri, dan perangkat perlindungan keselamatan.
TI IWR6843 60–64GHz Robot Cerdas Industri Milimeter-Sensor Radar Gelombang
Ketika robot industri beroperasi bersama manusia, mereka bergerak dengan lambat. Produsen senjata robotik dan robot industri otomatis harus meningkatkan kemampuan penginderaan lingkungan dalam desain robot untuk mendeteksi dan mencegah potensi tabrakan dengan cepat. Untuk mengatasi hal ini, TI mengembangkan sensor radar gelombang-IWR6843 milimeter untuk robot.
Chip sensor cerdas ini, berdasarkan teknologi FMCW, melakukan-pemrosesan data dan pengambilan keputusan-waktu nyata saat beroperasi pada pita frekuensi 60–64 GHz. Mendukung penerimaan 4-saluran, transmisi sinyal gelombang milimeter 3-saluran, kontrol loop tertutup PLL, dan akselerasi perangkat keras. Spesifikasinya sebagian besar selaras dengan IWR1443, perbedaannya terutama terletak pada integrasi prosesor sinyal DSP C674x untuk meningkatkan daya komputasi. Chip sensor radar ini mendeteksi objek dalam jarak 10 meter, tanpa batasan jenis target yang terdeteksi.
Mengenai sudut deteksi, ini mendukung deteksi sudut lebar-maksimum 120 derajat untuk mendeteksi lingkungan sekitar secara akurat, mencegah tabrakan berbahaya antara robot industri dan objek atau orang lain. IWR6843 beroperasi secara efektif di lingkungan dengan asap, debu, atau kondisi pencahayaan buruk dan dapat mendeteksi objek transparan, memenuhi kebutuhan produksi industri, dan mengatasi tantangan interaksi-manusia dan mesin.
Ringkasan
Kemajuan pesat otomasi industri terkait erat dengan teknologi sensor. Radar gelombang-milimeter menonjol karena kemampuan penetrasi, jangkauan deteksi, dan ketahanannya terhadap gangguan lingkungan. Dibandingkan dengan lidar, ia menawarkan keunggulan biaya yang relatif lebih rendah dan sekarang banyak digunakan dalam produksi industri. Teknologi ini mendorong otomasi industri ke depan, memposisikannya untuk menyambut era Industri 4.0 dengan kemampuan yang ditingkatkan.