電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李誠）人工智能、5G、大數(shù)據(jù)這些技術(shù)加快了各行各業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級。工業(yè)4.0時代即將到來，工業(yè)技術(shù)也在朝著智能化、自動化方向發(fā)展。工業(yè)自動化技術(shù)是我國目前工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)之一。毫米波雷達(dá)傳感器具有穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，多用于工業(yè)自動化建設(shè)中，工業(yè)機(jī)器人、機(jī)械臂等智能設(shè)備能夠合理規(guī)范的自動化運(yùn)作與毫米波雷達(dá)的高精度檢測能力密切相關(guān)。

毫米波雷達(dá)與其他雷達(dá)在工業(yè)應(yīng)用中有什么優(yōu)勢

目前雷達(dá)傳感器主要分為三種：激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)。不同種類雷達(dá)的工作機(jī)制和探測能力均有所差異，下面將對毫米波雷達(dá)在工業(yè)應(yīng)用中的優(yōu)勢進(jìn)行解析。

穿透能力強(qiáng)，基于不同的工作機(jī)制，不同雷達(dá)的穿透能力也不一樣，激光雷達(dá)使用的是激光束對物體進(jìn)行監(jiān)測，無法穿透遮擋物體。超聲波雷達(dá)是通過發(fā)射超聲波的方式他測物體，當(dāng)超聲波遇到一些密度較高、硬度較大的被測物體時無法穿透。毫米波是通過發(fā)射電磁波的方式對被測物體進(jìn)行探測，電磁波可以穿透很多非金屬物體如水、玻璃、植物等。毫米波雷達(dá)在這三種雷達(dá)中的穿透能力更強(qiáng)。

探測距離遠(yuǎn)，激光雷達(dá)是通過激光對物體監(jiān)測，在不受物體遮擋的情況下探測距離可達(dá)50米。超聲波雷達(dá)在0.1米至3米之間探測的精度最高，一般探測距離（側(cè)方）可達(dá)8米，多應(yīng)用于汽車?yán)走_(dá)上。毫米波雷達(dá)的毫米波介于厘米波與微波之間，兼容了光電雷達(dá)和微波雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)穿透能力更強(qiáng)，一般探測距離在0~200米之間，因此毫米波的探測距離更遠(yuǎn)。

工作環(huán)境抗干擾能力強(qiáng)，激光雷達(dá)在光照強(qiáng)烈的環(huán)境下工作時會因強(qiáng)光干擾降低性能，影響探測結(jié)果，在溫度過高或有煙霧的場景下工作也會對測量精度有影響。超聲波雷達(dá)是通過超聲波在介質(zhì)中傳播的，由于介質(zhì)的不同超聲波傳輸?shù)乃俣纫矔兴兓?，在雨雪、風(fēng)沙天等不良天氣環(huán)境下工作會對測量的精度有所影響。毫米波雷達(dá)不受介質(zhì)、光照強(qiáng)度以及溫度影響對外界環(huán)境抗干擾能力強(qiáng)。

毫米波雷達(dá)憑借探測距離遠(yuǎn)、穿透能力強(qiáng)、不受工作環(huán)境約束等性能優(yōu)勢領(lǐng)先激光雷達(dá)和超聲波雷達(dá)，現(xiàn)多應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域。為此，德州儀器還在工業(yè)自動化應(yīng)用的各個細(xì)分領(lǐng)域中推出了相應(yīng)的毫米波雷達(dá)芯片。

TI IWR1443 76~81GHz工業(yè)安防毫米波雷達(dá)傳感器

隨著科技水平的提高，傳統(tǒng)工廠也朝著智慧型工廠轉(zhuǎn)變，引入了機(jī)械臂、智能機(jī)器人等自動化設(shè)備。在完全自動化的工廠里安全問題是最為重要的，TI為此推出了工業(yè)毫米波傳感器，可用于人員或物體檢測，當(dāng)傳感器檢測到有人或物靠近時會觸發(fā)安全防護(hù)系統(tǒng)，減少碰撞事故的發(fā)生。毫米波傳感器不會因工廠內(nèi)的粉塵較多和光線強(qiáng)度問題而影響探測的精度。

IWR1443是一款基于FMCW技術(shù)高度集成的毫米波傳感器芯片。覆蓋了76~81GHz毫米波頻段，與傳統(tǒng)的24GHz頻段相比波長更短。且具有4GHz的連續(xù)帶寬，提高了距離分辨率，有助于對近距離物體的探測。

該芯片內(nèi)部集成了閉環(huán)PLL超精確線性調(diào)頻脈沖引擎，且支持三個信號發(fā)射通道和兩個信號接收通道，在發(fā)射毫米波信號時可兩個通道同時工作。IWR1443由兩個ARM Cortex-R4F無線電控制系統(tǒng)組成，一個用于射頻校準(zhǔn)和安全監(jiān)測，另一個用于芯片主控，可實(shí)現(xiàn)主、從雙模自由切換。

在接口方面由兩個SPI接口，可通過SPI接口與外設(shè)處理器互聯(lián)實(shí)現(xiàn)控制。在電源管理方面采用了低壓降的電源網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)了電源抑制比。IWR1443可在－40℃~105攝氏度的寬溫環(huán)境下正常運(yùn)行，還采用了10.4mm*10.4mm 161Pin的BGA封裝，方便工程師設(shè)計(jì)布局，減小空間占比。該芯片具有體積小、功耗低、精度高耐溫寬等特點(diǎn)，適用于工業(yè)應(yīng)用的工廠自動化、工業(yè)測距傳感器、工業(yè)測速傳感器和安全防護(hù)裝置中。

TI IWR6843 60~64GHz工業(yè)智能機(jī)器人毫米波雷達(dá)傳感器

工業(yè)機(jī)器人與人類一起工作時移動緩慢，機(jī)械臂和自動化工業(yè)機(jī)器人制造商必須在機(jī)器人設(shè)計(jì)中提高環(huán)境傳感性能，以快速檢測和防止可能的碰撞。為此TI設(shè)計(jì)了一款適用于機(jī)器人的毫米波雷達(dá)傳感器IWR6843。

這是一款基于FMCW技術(shù)設(shè)計(jì)毫米波雷達(dá)傳感器，可進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)處理并出決策的智能傳感器芯片，能夠在60~64GHz頻段中運(yùn)行。同樣支持4通道接收，3通道發(fā)射毫米波信號，PLL閉環(huán)控制，硬件加速等，大致參數(shù)和IWR1443相同，不同的是加入了C674x DSP信號處理器，提高運(yùn)算力。在偵測距離方面該雷達(dá)傳感器芯片可對10米內(nèi)的物體進(jìn)行偵測，被偵測對象不限。

在偵測角度方面，最大支持120°大視角偵測以準(zhǔn)確感應(yīng)周圍環(huán)境，避免工業(yè)機(jī)器人與其他物體或人碰撞產(chǎn)生危險(xiǎn)。IWR6843可在煙霧、粉塵、照明條件不良的環(huán)境下工作，還能夠?qū)ν该魑矬w檢測，滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，解決人機(jī)交互問題。

總結(jié)

工業(yè)自動化的高速發(fā)展與傳感器密切相關(guān)。毫米波雷達(dá)以穿透能力、探測能力和對環(huán)境工作環(huán)境的抗干擾能力突出，與激光雷達(dá)相比成本相對較低的優(yōu)勢，現(xiàn)多被用于工業(yè)生產(chǎn)中，助力工業(yè)自動化的發(fā)展，以更好的姿態(tài)迎接工業(yè)4.0時代的到來。

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編輯：jq