Hoy en día es imposible imaginar la industria sin robots. Los escáneres láser de seguridad protegen principalmente las áreas peligrosas y protegen a las personas de colisiones. Pero los sensores ópticos tienen sus limitaciones, por ejemplo, cuando las superficies plásticas, el polvo o el humo obstruyen su línea de visión. Los investigadores de Fraunhofer tienendesarrolló un nuevo escáner de radar de alta frecuencia que atraviesa estos obstáculos. Puede monitorear su entorno en un radio de 360 grados, lo que lo hace ideal para aplicaciones de seguridad donde sea que las personas y los robots trabajen juntos.
El aumento de la conectividad de los sistemas de producción en las operaciones "inteligentes" de la industria 4.0 está impulsando la interacción entre personas y máquinas. La tendencia se está moviendo hacia robots industriales que operan sin barreras protectoras. Un requisito previo para este nivel de trabajo conjunto es que las personas no debenestar en peligro en cualquier momento, pero ese es precisamente el talón de colaboración de Aquiles entre personas y robots. Actualmente, los escáneres láser se utilizan para monitorear la zona de peligro alrededor de la maquinaria y para detener la máquina tan pronto como una persona ingresa a la zona.Sin embargo, los sensores ópticos no siempre logran resultados confiables en condiciones de luz cambiantes. Tampoco funcionan si el humo, el polvo o la niebla limitan la visibilidad.
Investigadores del Instituto Fraunhofer de Física Aplicada del Estado Sólido IAF han desarrollado un escáner de radar modular compacto de 360 grados que es superior a los sensores ópticos en muchos aspectos. Esto lo convierte en una opción perfecta para aplicaciones de seguridad para la colaboración hombre-máquina. El radarfunciona con ondas milimétricas que son reflejadas por los objetos a observar, como las personas ver recuadro: Radar con visión de 360 grados. Las señales transmitidas y recibidas se procesan y evalúan utilizando algoritmos numéricos. De acuerdo con los cálculos, es posibledetermine la distancia, la posición y la velocidad de los objetos. Si se utilizan varias unidades de radar, también se puede determinar la ubicación de un objeto en la habitación, así como la dirección en la que se mueve.
"Nuestro radar no está enfocado en un punto. En cambio, envía ondas milimétricas en forma de palo. A diferencia de un escáner láser, las señales se reflejan incluso cuando un objeto obstruye la visibilidad", explica el científico de la IAF Christian Zech.El escáner láser puede medir de manera confiable la distancia y la posición de un objetivo, por ejemplo, una persona, solo si el objetivo está trabajando en una línea de visión sin obstrucciones. Sin embargo, el radar de 360 grados de la IAF puede penetrar material ópticamente opaco ver recuadro, lo que significa que puede identificar al empleado incluso si hay cajas, paredes de cartón u otros obstáculos en el camino.
tecnología de placa de alta frecuencia para sistemas rentables
Los sistemas de radar de ondas milimétricas anteriores, basados en guías de ondas, son voluminosos y caros. El escáner de IAF tiene un diámetro de solo 20 centímetros y una altura de 70 centímetros. El módulo de alta frecuencia con tecnología de semiconductores de arseniuro de indio y galio no es más grande quepaquete de cigarrillos y se encuentra en la base del escáner ". En estos días, las aplicaciones de ondas milimétricas están dominadas por guías de ondas que son extremadamente costosas de producir. Gracias a una tecnología rentable de montaje e interconexión, así como a tableros de circuitos especialmente desarrollados,puede reemplazar las guías de onda con nuestro módulo de alta frecuencia que se ha integrado en una placa de solo 78 x 42 x 28 milímetros ", dice Zech. El módulo de alta frecuencia, que es el componente clave del escáner de radar, fue desarrollado porInvestigadores de la IAF en estrecha colaboración con los Institutos Fraunhofer para Confiabilidad y Microintegración IZM y para Ingeniería de Fabricación y Automatización IPA.
Además del procesador de señal, el sistema completo comprende una antena transmisora y receptora con una lente dieléctrica, es decir, no conductora eléctrica. Un espejo auto-giratorio fijado en un ángulo de 45 grados desvía las ondas milimétricas,los guía y evalúa toda la sala. Gracias al uso de una antena dieléctrica, el ángulo de apertura se puede seleccionar libremente. Esto significa que los objetos cercanos de tan solo un centímetro de tamaño se pueden detectar tan fácilmente como las grandes olas que están lejosEl rango de operación del sistema depende de la aplicación y puede ser de hasta varios cientos de metros. El escáner incluye una interfaz Ethernet y, por lo tanto, es adecuado para aplicaciones de la industria 4.0.
medición precisa de distancia
Para evaluar la precisión y confiabilidad de la medición del radar de 360 grados, los investigadores llevaron a cabo cientos de mediciones en el laboratorio. La desviación máxima de la media fue menor que un micrómetro; la desviación estándar fue de 0.3 micrómetros. Los investigadores presentaránun demostrador del sistema en Hannover Messe del 25 al 29 de abril de 2016 y nuevamente en el SENSOR + TEST en Nuremberg del 10 al 12 de mayo de 2016.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Fraunhofer-Gesellschaft . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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