Nuo gamyklų aukštų ir vykdymo centrų iki paskirstymo centrų – automatizavimas spartėja. Robotai, šakiniai krautuvai ir mobiliosios platformos dabar perkelia medžiagas, tikrina gaminius ir derina veiksmus su žmonėmis – visa tai vis dinamiškesnėje aplinkoje.
Dėl šio pokyčio išaugo pažangių jutimo sistemų paklausa: technologijos, leidžiančios mašinoms suvokti aplinką tiksliai, patikimai ir suvokiant kontekstą, kaip tai leidžia apmokytas žmogus.
Tikimasi, kad pasaulinė sandėlių automatizavimo rinka išaugs nuo maždaug 30 mlrd. USD 2025 m. iki daugiau nei 60 mlrd. USD iki 2030 m., o robotika pirmauja dviženkliu metiniu augimo tempu. Iššūkis yra tas, kad daugelis šiuolaikinių jutiklių-kamerų, radarų ir įprastų lidar-negali neatsilikti nuo pramonės autonomijos sudėtingumo ar masto.
Kad gamyboje ir logistikoje būtų „viskas autonomiška“, jutimo technologija turi tapti mažesnė, galingesnė ir žymiai labiau prieinama.
Kodėl jutimas svarbiau nei bet kada
Regėjimo sistemos buvo būtinos automatizuojant pasikartojančias užduotis, tačiau jos dažnai sugenda ten, kur susikerta tikslumas, greitis ir aplinkos kintamumas.
Fotoaparatai kovoja su akinimu, šešėliais ir prasto{0}}apšvietimo sąlygomis.
Skrydžio laiko--(ToF) jutikliai pateikia naudingus gylio žemėlapius, tačiau praranda nuotolio tikslumą, kai nuvažiuojamas atstumas ir esant ryškiam apšvietimui.
Įprasti lidarai, tačiau jų tikslumas yra ribotas, brangus ir sunkiai keičiamas{0}}didelės apimties diegimui.
Pramoninės automatikos aplinka dar labiau apsunkina: blizgi susitraukianti plėvelė, atspindintys metaliniai padėklai, dulkės ir vibracija gali trikdyti jutimo veikimą. Robotai, dirbantys greta, taip pat turi vengti kryžminių -kalbėjimo trukdžių, kai vienu metu veikia dešimtys jutiklių.
Dėl to auga naujos klasės 3D jutimo,-kuris apjungia mažesnio-centimetro tikslumą, kompaktišką integraciją ir atsparumą apšvietimui ar aplinkos triukšmui, paklausa.
Automatizavimo ateitis priklauso nuo suvokimo, kuris yra keičiamas ir tikslus. Čia lustu{1}}pagrįstas FMCW lidar daro šuolį iš laboratorijos į sandėlį.
FMCW lidar: atstumo ir judesio matavimas kartu
Vienas iš perspektyviausių laimėjimų yra dažnio moduliuotos nuolatinės bangos (FMCW) lidar – technologija, kuri naudoja tą patį nuotolio nustatymo principą kaip radaras, taikomas šviesai, todėl skiriamoji geba yra -didesnė-.
Skirtingai nuo tradicinio ToF lidar, kuris matuoja lazerio impulsų grįžimo laiką, FMCW lidar skleidžia nuolatinį spindulį, kurio dažnis yra nuolat „čirškiamas“. Kai atsispindėjusi šviesa grįžta, ji nuosekliai sumaišoma su perduodamo signalo kopija. Gautas plakimo dažnis atskleidžia ir atstumą iki objekto, ir jo santykinį greitį.
Šis dvigubas matavimas atskleidžia keletą svarbių pramonės automatizavimo pranašumų:
Diapazonas ir greitis vienu nuskaitymu, todėl nereikia atlikti kelių{0}}kadrų skaičiavimų
Atsparumas saulės ir aplinkos šviesai, nes sistema nustato dažnį, o ne ryškumą
Laisvė nuo pokalbių-net ir tankioje{1}}robotų aplinkoje
Didelis signalo-ir-triukšmo santykis, išsaugantis tikslumą dėl rūko, dulkių ar akinimo
Praktiškai FMCW lidar gali pateikti išsamų{0}}daugiamatį vaizdą-gylį, atspindį ir judėjimą-, leidžiantį mašinoms matyti ne tik kur yra objektai, bet ir kaip jie juda.
Silicio fotonika: raktas į keičiamo dydžio lidarą
Nors FMCW užtikrina puikią jutimo fiziką, silicio fotonika užtikrina mastelio keitimą.
Integruojant šviesos spinduliavimą, pluošto valdymą ir nuoseklų aptikimą į vieną fotoninį lustą, silicio fotonika pašalina didelių gabaritų optikos, sudėtingo derinimo ir judančių dalių poreikį. Procese naudojamos brandžios puslaidininkių liejyklos-tokios pačios rūšies, kurios gamina duomenų komunikacijos komponentus-, leidžiančius sukurti plokščių mastelio lidar jutiklius.
Rezultatai gali apimti:
Miniatiūrizavimas:Pakankamai maži jutikliai, kad būtų galima įdėti į roboto rankas arba autonominius mobiliuosius robotus (AMR).
Patikimumas:Mažiau susidėvinčių arba nuslystančių judančių dalių.
Prieinamumas:Dėl didelės{0}}gamybos apimties gamybos sąnaudos sumažėja eilėmis.
Nuoseklumas:Gamykliniai{0}}kalibruoti lustai užtikrina vienodą visų automobilių parkų veikimą.
„Voyant“ integruota FMCW architektūra iliustruoja šią tendenciją – „lidar{0}}on-a-chip“ integruojamas su emiteriu ir imtuvu tame pačiame štampelyje. Dėl šios konstrukcijos pažangų 3D jutimą galima gaminti kaip procesorių ar fotoaparato jutiklį, todėl jis pasiekiamas plačiu mastu, išnaudojant eksponentinį silicio pramonės pajėgumą.