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工厂自动化如何实现?TI Sitara AM6x处理器与毫米波传感器技术打造智能工业系统

随着人工智能、物联网等技术的进步,工业自动化也在不断地推进。近年来,全球人力成本的上升更是加速工厂的转型和升级。工厂自动化指自动完成产品制造的全部或部分加工过程,实现工厂的综合自动化,包括设计制造加工、企业内部管理、市场信息处理等信息流的全面自动化。要真正达到工厂完全自动化水平,需要计算机技术、无线技术、工业以太网技术、IT技术、机器人技术,传感器技术等。

作为全球知名的半导体设计与制造企业,德州仪器 (TI) 为设计人员提供创新技术、系统专业知识和广泛的参考设计。无论是从事工业 4.0 的设计还是电机 驱动和控制方面的设计,TI 均可帮助客户攻克最棘手的系统级挑战。设计人员可为任何工业市场设计出更 智能、更强大的工业系统,从而创建更安全高效的环境。近日,TI在深圳举办了主题为《工厂自动化和机器人技术的创新》的媒体见面会活动,德州仪器处理器部门负责人Sameer Wasson、德州仪器中国区业务拓展总监吴健鸿等分享了TI在工业领域,尤其是工厂自动化、机器人方面最新的技术和方案,并介绍了Sitara AM6x 处理器、60-GHz 毫米波传感器等产品和关键技术。

为工业自动化而生的Sitara AM6x处理器

工业自动化是打造无人工厂,人越少的话,整个自动化会做得更好。传统的工厂要实现工厂的全自动化就得打造智能工厂。处理器对工业而言至关重要,通过工业处理器的集成,工厂里的机器才会更加智能。德州仪器处理器部门负责人Sameer Wasson表示,在整个工业应用里有一些趋势。

工厂自动化如何实现?TI Sitara AM6x处理器与毫米波传感器技术打造智能工业系统

德州仪器处理器部门负责人Sameer Wasson

一是需要统一的平台,在工业应用领域,很多的应用是分散的,它们需要一个综合的平台去解决问题。不同的应用场景要用不同的平台去研发和设计,这样做很浪费时间,而且无法运用已经做好的产品。要解决工业自动化的研发困难,需要一个统一的平台进行设计和研发。对平台性能的需求,有了统一平台去做不同设备时,平台需要的性能会越来越强,也需要很多云端服务器做这些应用。对于本地运算性能的要求,包括数据搜集、处理等,需要边缘计算和AI等做实时运算,以前工厂用MCU处理,现在很多开始转向大的AM处理器解决问题。

二是保密性,安全保密部分是非常重要的,以前很多设备想互独立,如今要互联互通,这些设备在联网情况下,如果没有保密协议,很容易被黑客攻击,造成很大的灾难。当然,做无人工厂不一定完全没人参与,哪怕一个人在工厂,也要确保在他们的安全,从这个角度而言,企业在进行工业自动化设计时,也需要考虑机器周边的人身安全。

三是互联互通,这些数据除了在本地进行运算,也有很多数据要传送到云端,这样的应用是需要本地运算加云端进行服务,从这个角度,工厂如何实现本地和云端的连接,也是现在工厂进行工业自动化转型需要考虑的一个方向。

面对工业自动化市场的应用趋势,德州仪器也发现越来越多的工业自动化设备运用了机器人,在智能工厂里面,需要很多的传感器,包括温湿度传感器、激光雷达等等,不同的应用需要把不同数据传送到终端处理器,帮助处理器作实时判断。对于工业的传感器,需要做底层的配置,这个传感器需要很强的稳定性能和可靠性,因为机器通过传感器搜集的讯息进行判断,一旦某个传感器传送不正确的数据,会给工程造成巨大的灾难,这也是TI的机会,Sameer Wasson表示,为工业自动化而生的Sitara AM6x处理器针对高集成度且支持多协议千兆位时间敏感网络,提供工业级的可靠性,可满足智能工厂和电机驱动等应用中的工业自动化需求。

边缘智能如何实现?

边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧,采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台,就近提供最近端服务。由于应用程序在边缘侧发起产生更快的网络服务响应,满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的需求。德州仪器的毫米波传感器通过在芯片上处理实现边缘智能,它需要将微控制器、DSP处理器等集成到传感器里面,实现初级雷达处理、特征检测和分类等功能。

工厂自动化如何实现?TI Sitara AM6x处理器与毫米波传感器技术打造智能工业系统

德州仪器中国区业务拓展总监吴健鸿

德州仪器中国区业务拓展总监吴健鸿表示,对工业4.0而言,机器间的通讯非常重要,传感器一样很重要,除此之外,功能安全和保密机制等亦不可或缺。当然还需要考虑设备的供电、系统保护、隔离等技术难题。工业设备需要很好的通讯标准,确保每一个系统用的通信协议都是一样的,这样才可以实现互联互通,越来越多的分布式功能集成在工业设备里面。提到实时攻击,对时间的掌控特别敏感,我们看到比较新的处理方法,如TSN协议,针对实时性要求很高、安全的网络。对整个智能工厂而言,所有的设备都需要有互联互通的部分,它们需要一个处理性能较强的网络处理器或边缘计算处理器,TI的Sitara系列就能满足这样的需求,Sitara就是TI的AM,有可能是AM单核,也有可能是多核AM,还有可能是AM加DSP控制器系列的产品,适合做工业传感、工业通信还有工业控制的功能。TI有整个系列的产品,从低端、中端到高端,大内核、多内核、AM和DSP等不同类型的产品,我们提供一整系列的产品给客户,让它们在不同应用里,选择同一个平台做设计。

TI在去年推出的60-GHz毫米波传感器,克服了与射频设计相关的传统挑战,体积非常小,也能为客户降低成本,提供高达4GHz的超宽带宽。吴健鸿继续说道,德州仪器的毫米波传感器能在单芯片上集成精确的传感和实时决策以及处理,可以在复杂的环境下检测物体的速度、角度和距离,也能提供高级算法的片上处理功能。客户通过这个毫米波传感器,能让机器实现的独特数据集与片上处理功能,减少工厂在自动化设计和运作时的错误检测。

机器人助力工厂的自动化升级

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。TI在机器人的研究上有新的理念,Cobots机器人能够与人类合作,无需用安全栏进行隔离。德州仪器中国区业务拓展总监吴健鸿提到,Cobots就是把机器人本身的智能控制加上AI去做判断,它们会有更自主的控制能力,我们看到越来越多的趋势在智能部分,工业机器人里用AI技术可以实现这样的功能。TI在器械上的ADAS主芯片有很多创新的点,运用ADAS研发好的AI技术,让工业跟机械变得更加智能。

机器人在工业自动化里的应用也在变化,在工业领域用到的机器人也在不断地演变,机器人不只是做些简单的无人检测工作,工厂里的设备离开人一样会做更多不同的感知。我们需要把机器体积做得越来越小,功耗降低。不同的应用情景,机器人做不同判断,需要用到不同的传感器,将搜集的数据给机器做不同判断,TI要做的就是根据不同客户的场景,为客户提供不同的参考设计。

总结:

尽管传统工厂在进行系统升级过程中会面临成本上升和技术缺失等难题,但随着人力成本上升,自动化趋势不可逆,工业自动化必然成为企业转型的必经之路。TI在工业领域有着深厚的技术积累,通过从处理器、传感器到机器人等完善的解决方案,助力工业4.0,为设计人员提供了创新的参考设计和全面的知识。


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