Automatizace se zrychluje od výrobních hal a distribučních center až po distribuční centra. Roboty, vysokozdvižné vozíky a mobilní platformy nyní přemísťují materiály, kontrolují produkty a koordinují práci s lidskými pracovníky, to vše ve stále dynamičtějších prostředích.
Tento posun vyvolal nárůst poptávky po pokročilém snímání: technologiích, které strojům umožňují vnímat své okolí s přesností, spolehlivostí a kontextovým povědomím vyškoleného lidského operátora.
Očekává se, že celosvětový trh s automatizací skladů vzroste z přibližně 30 miliard USD v roce 2025 na více než 60 miliard USD do roku 2030, přičemž robotika bude mít vedoucí postavení s dvou-ciferným ročním růstem. Problémem je, že mnoho dnešních senzorů-kamer, radarů a konvenčních lidarů-nedokáže držet krok se složitostí nebo rozsahem průmyslové autonomie.
Aby bylo možné „všechno autonomně“ ve výrobě a logistice, musí být snímací technologie menší, schopnější a výrazně dostupnější.
Proč na vnímání záleží víc než kdy jindy
Systémy vidění byly nezbytné pro automatizaci opakujících se úkolů, ale často selhávají tam, kde se protínají přesnost, rychlost a variabilita prostředí.
Fotoaparáty bojují s oslněním, stíny a-slabými světelnými podmínkami.
Senzory--doby letu (ToF) poskytují užitečné hloubkové mapy, ale ztrácejí přesnost dosahu se vzdáleností a při jasném osvětlení.
Konvenční lidary, ale zůstávají omezené v přesnosti, jsou drahé a obtížně škálovatelné pro velkoobjemové nasazení.
Prostředí průmyslové automatizace přidávají další složitost: lesklé smršťovací fólie, reflexní kovové palety, prach a vibrace mohou narušovat výkon snímání. Roboti, kteří pracují vedle sebe, se také musí vyhýbat vzájemnému rušení-poslouchání, když současně fungují desítky senzorů.
Výsledkem je rostoucí poptávka po nové třídě 3D snímání,-která kombinuje sub-centimetrovou přesnost, kompaktní integraci a odolnost vůči osvětlení nebo okolnímu hluku.
Budoucnost automatizace závisí na vnímání, které je stejně škálovatelné jako přesné. To je místo, kde čipový-lidar FMCW dělá skok z laboratoře do skladu.
FMCW lidar: Společné měření vzdálenosti a pohybu
Jedním z nejslibnějších průlomů je lidar s frekvenčně modulovanou spojitou vlnou (FMCW), což je technologie, která využívá stejný princip určování vzdálenosti jako radar aplikovaný na světlo a přináší řádově --vyšší rozlišení.
Na rozdíl od tradičního ToF lidaru, který měří návratový čas laserových pulsů, FMCW lidar vysílá kontinuální paprsek, jehož frekvence je stále „cvrliká“. Když se odražené světlo vrátí, je koherentně smícháno s kopií přenášeného signálu. Výsledná frekvence úderů odhaluje jak vzdálenost k objektu, tak jeho relativní rychlost.
Toto duální měření odemyká několik kritických výhod pro průmyslovou automatizaci:
Dosah a rychlost v jednom skenování, což eliminuje výpočty s více snímky{0}}
Odolnost proti slunečnímu světlu a okolnímu světlu, protože systém detekuje frekvenci, nikoli jas
Svoboda od křížových{0}}mluv, dokonce i v hustých-prostředích s více roboty
Vysoký poměr signálu-k-šumu, zachování přesnosti díky mlze, prachu nebo oslnění
V praxi to znamená, že FMCW lidar dokáže poskytnout podrobný vícerozměrný{0}}obraz-hloubky, odrazivosti a pohybu-, což strojům umožňuje vidět nejen to, kde se předměty nacházejí, ale i to, jak se pohybují.
Silikonová fotonika: Klíč ke škálovatelnému lidaru
Zatímco FMCW poskytuje vynikající fyziku snímání, křemíková fotonika poskytuje škálovatelnost.
Díky integraci vyzařování světla, řízení paprsku a koherentní detekce do jediného fotonického čipu eliminuje křemíková fotonika potřebu objemné optiky, složitého zarovnání a pohyblivých částí. Tento proces využívá vyspělé slévárny polovodičů-stejného druhu, které vyrábějí komponenty datové komunikace-, což umožňuje vyrábět senzory lidar v měřítku plátků.
Výsledky mohou zahrnovat:
Miniaturizace:Senzory dostatečně malé na to, aby je bylo možné zabudovat do robotických ramen nebo autonomních mobilních robotů (AMR).
Spolehlivost:Méně pohyblivých částí, které se opotřebovávají nebo driftují.
Cenová dostupnost:Výrobní náklady díky velkoobjemové výrobě klesají o řády.
Konzistence:Továrně-kalibrované čipy zajišťují jednotný výkon napříč flotilami.
Integrovaná architektura FMCW společnosti Voyant je příkladem tohoto trendu a dosahuje integrace „lidar-na{1}}-čipu“ s vysílačem i přijímačem na stejné matrici. Díky této konstrukci je pokročilé 3D snímání stejně vyrobitelné jako procesor nebo kamerový senzor, čímž se dostává na dosah škálovatelného nasazení s využitím exponenciálních schopností křemíkového průmyslu.