Od tvorničkih pogona i centara za isporuku do distribucijskih čvorišta, automatizacija se ubrzava. Roboti, viličari i mobilne platforme sada pomiču materijale, provjeravaju proizvode i koordiniraju rad s ljudskim radnicima, a sve to u sve dinamičnijim okruženjima.
Ova promjena stvorila je porast potražnje za naprednim senzorima: tehnologijama koje omogućuju strojevima da percipiraju svoje okruženje s točnošću, pouzdanošću i kontekstualnom sviješću obučenog ljudskog operatera.
Očekuje se da će globalno tržište automatizacije skladišta narasti s oko 30 milijardi dolara u 2025. na više od 60 milijardi dolara do 2030., pri čemu će robotika predvoditi troškove po dvo-znamenkastim godišnjim stopama rasta. Izazov je u tome što mnogi današnji senzori-kamere, radari i konvencionalni lidar-ne mogu držati korak sa složenošću ili razmjerom industrijske autonomije.
Kako bi "autonomno sve" bilo moguće u proizvodnji i logistici, senzorska tehnologija mora postati manja, sposobnija i znatno pristupačnija.
Zašto je osjetilo važnije nego ikada
Sustavi vida bili su ključni za automatizaciju zadataka koji se ponavljaju, ali često zakažu tamo gdje se presijecaju preciznost, brzina i varijabilnost okoline.
Kamere se bore s odsjajem, sjenama i uvjetima slabog-osvjetljenja.
Senzori--leta (ToF) isporučuju korisne karte dubine, ali gube preciznost dometa zbog udaljenosti i pod jakim osvjetljenjem.
Konvencionalni lidari, ali i dalje su ograničeni u preciznosti, skupi su i teški za skaliranje za -uvođenje velike količine.
Okruženja industrijske automatizacije dodaju dodatnu složenost: sjajna stezljiva folija, reflektirajuće metalne palete, prašina i vibracije mogu ometati rad senzora. Roboti koji rade jedan pored drugog također moraju izbjegavati-ometanje razgovora kada deseci senzora rade istovremeno.
Rezultat je rastuća potražnja za novom klasom 3D senzora-koja kombinira sub-centimetarsku točnost, kompaktnu integraciju i otpornost na rasvjetu ili buku iz okoliša.
Budućnost automatizacije ovisi o percepciji koja je jednako skalabilna koliko i precizna. Tu FMCW lidar-temeljen na čipu prelazi iz laboratorija u skladište.
FMCW lidar: Mjerenje udaljenosti i kretanja zajedno
Jedno od otkrića koja najviše obećavaju je lidar s frekvencijskim moduliranim kontinuiranim valom (FMCW), tehnologija koja koristi isti princip određivanja dometa kao i radar, primijenjen na svjetlost, donoseći za red--veličine višu rezoluciju.
Za razliku od tradicionalnog ToF lidara, koji mjeri vrijeme povratka laserskih impulsa, FMCW lidar emitira kontinuiranu zraku čija frekvencija postojano "cvrkuće". Kada se reflektirano svjetlo vrati, koherentno se miješa s kopijom odaslanog signala. Rezultirajuća frekvencija otkucaja otkriva i udaljenost do objekta i njegovu relativnu brzinu.
To dvostruko mjerenje otključava nekoliko ključnih prednosti za industrijsku automatizaciju:
Raspon i brzina u jednom skeniranju, eliminirajući više{0}}izračune okvira
Otpornost na sunčevo i ambijentalno svjetlo, budući da sustav detektira frekvenciju, a ne svjetlinu
Sloboda od unakrsnog-razgovaranja, čak i u gustim okruženjima-robota
Visok-omjer-šuma, očuvanje točnosti kroz maglu, prašinu ili odsjaj
U praktičnom smislu, FMCW lidar može pružiti detaljnu više{0}}dimenzionalnu sliku-dubine, refleksije i kretanja-omogućujući strojevima da vide ne samo gdje su objekti, već i kako se kreću.
Silicijska fotonika: ključ skalabilnog lidara
Dok FMCW pruža vrhunsku fiziku senzora, silicijska fotonika pruža skalabilnost.
Integriranjem emisije svjetlosti, upravljanja snopom i koherentne detekcije na jednom fotonskom čipu, silicijska fotonika eliminira potrebu za glomaznom optikom, složenim poravnavanjem i pokretnim dijelovima. Proces koristi zrele ljevaonice poluvodiča-iste vrste koje proizvode podatkovne komponente-što omogućuje izradu lidarskih senzora na razini pločica.
Rezultati mogu uključivati:
Minijaturizacija:Senzori dovoljno mali za ugradnju u robotske ruke ili autonomne mobilne robote (AMR).
Pouzdanost:Manje pokretnih dijelova koji se mogu istrošiti ili povući.
Pristupačnost:Troškovi proizvodnje padaju za nekoliko redova veličine zbog-velike proizvodnje.
Tvornički-kalibrirani čipovi osiguravaju ujednačenu izvedbu u svim voznim parkovima.
Voyantova integrirana FMCW arhitektura primjer je ovog trenda, postižući integraciju "lidar-na--čipu" s emiterom i prijamnikom na istoj matrici. Taj dizajn čini napredno 3D očitavanje jednako proizvodnim poput procesora ili senzora kamere, dovodeći ga u doseg razmjera implementacije iskorištavajući eksponencijalnu sposobnost industrije silicija.