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​可应用于工业生产的毫米波雷达传感器

来源:电子发烧友网 作者:互联网 2021年09月27日 09:20 次阅读
人工智能、5G大数据这些技术加快了各行各业的产业升级。工业4.0时代即将到来,工业技术也在朝着智能化、自动化方向发展。工业自动化技术是我国目前工业发展的重点之一。毫米波雷达传感器具有穿透能力强的特点,多用于工业自动化建设中,工业机器人、机械臂等智能设备能够合理规范的自动化运作与毫米波雷达的高精度检测能力密切相关。

 

毫米波雷达与其他雷达在工业应用中有什么优势

 

目前雷达传感器主要分为三种:激光雷达、超声波雷达、毫米波雷达。不同种类雷达的工作机制和探测能力均有所差异,下面将对毫米波雷达在工业应用中的优势进行解析。  穿透能力强,基于不同的工作机制,不同雷达的穿透能力也不一样,激光雷达使用的是激光束对物体进行监测,无法穿透遮挡物体。超声波雷达是通过发射超声波的方式他测物体,当超声波遇到一些密度较高、硬度较大的被测物体时无法穿透。毫米波是通过发射电磁波的方式对被测物体进行探测,电磁波可以穿透很多非金属物体如水、玻璃、植物等。毫米波雷达在这三种雷达中的穿透能力更强。  探测距离远,激光雷达是通过激光对物体监测,在不受物体遮挡的情况下探测距离可达50米。超声波雷达在0.1米至3米之间探测的精度最高,一般探测距离(侧方)可达8米,多应用于汽车雷达上。毫米波雷达的毫米波介于厘米波与微波之间,兼容了光电雷达和微波雷达的优点穿透能力更强,一般探测距离在0~200米之间,因此毫米波的探测距离更远。  工作环境抗干扰能力强,激光雷达在光照强烈的环境下工作时会因强光干扰降低性能,影响探测结果,在温度过高或有烟雾的场景下工作也会对测量精度有影响。超声波雷达是通过超声波在介质中传播的,由于介质的不同超声波传输的速度也会有所变化,在雨雪、风沙天等不良天气环境下工作会对测量的精度有所影响。毫米波雷达不受介质、光照强度以及温度影响对外界环境抗干扰能力强。

 

毫米波雷达凭借探测距离远、穿透能力强、不受工作环境约束等性能优势领先激光雷达和超声波雷达,现多应用于工业自动化领域。为此,德州仪器还在工业自动化应用的各个细分领域中推出了相应的毫米波雷达芯片。  

TI IWR1443 76~81GHz工业安防毫米波雷达传感器

 

随着科技水平的提高,传统工厂也朝着智慧型工厂转变,引入了机械臂、智能机器人等自动化设备。在完全自动化的工厂里安全问题是最为重要的,TI为此推出了工业毫米波传感器,可用于人员或物体检测,当传感器检测到有人或物靠近时会触发安全防护系统,减少碰撞事故的发生。毫米波传感器不会因工厂内的粉尘较多和光线强度问题而影响探测的精度。  IWR1443是一款基于FMCW技术高度集成的毫米波传感器芯片。覆盖了76~81GHz毫米波频段,与传统的24GHz频段相比波长更短。且具有4GHz的连续带宽,提高了距离分辨率,有助于对近距离物体的探测。该芯片内部集成了闭环PLL超精确线性调频脉冲引擎,且支持三个信号发射通道和两个信号接收通道,在发射毫米波信号时可两个通道同时工作。IWR1443由两个ARM® Cortex®-R4F无线电控制系统组成,一个用于射频校准和安全监测,另一个用于芯片主控,可实现主、从双模自由切换。在接口方面由两个SPI接口,可通过SPI接口与外设处理器互联实现控制。在电源管理方面采用了低压降的电源网络,增强了电源抑制比。IWR1443可在-40℃~105摄氏度的宽温环境下正常运行,还采用了10.4mm*10.4mm 161Pin的BGA封装,方便工程师设计布局,减小空间占比。该芯片具有体积小、功耗低、精度高耐温宽等特点,适用于工业应用的工厂自动化、工业测距传感器、工业测速传感器和安全防护装置中。  

TI IWR6843 60~64GHz工业智能机器人毫米波雷达传感器

 工业机器人与人类一起工作时移动缓慢,机械臂和自动化工业机器人制造商必须在机器人设计中提高环境传感性能,以快速检测和防止可能的碰撞。为此TI设计了一款适用于机器人的毫米波雷达传感器IWR6843。这是一款基于FMCW技术设计毫米波雷达传感器,可进行实时数据处理并出决策的智能传感器芯片,能够在60~64GHz频段中运行。同样支持4通道接收,3通道发射毫米波信号,PLL闭环控制,硬件加速等,大致参数和IWR1443相同,不同的是加入了C674x DSP信号处理器,提高运算力。在侦测距离方面该雷达传感器芯片可对10米内的物体进行侦测,被侦测对象不限。在侦测角度方面,最大支持120°大视角侦测以准确感应周围环境,避免工业机器人与其他物体或人碰撞产生危险。IWR6843可在烟雾、粉尘、照明条件不良的环境下工作,还能够对透明物体检测,满足工业生产需求,解决人机交互问题。  

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