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工业环境中的测距与定位应用解决方案

艾睿电子 来源:艾睿电子 2024-11-21 15:41 次阅读

工业环境中的测距与定位应用解决方案

在现代工业环境中,随着自动化威廉希尔官方网站 的迅速发展,准确的测距与定位威廉希尔官方网站 成为了提高生产效率、保障工人安全和优化资源分配的关键因素。随着工业4.0的进一步推进,实时定位系统(RTLS)、激光测距威廉希尔官方网站 、超宽带(UWB)威廉希尔官方网站 等表现突出的测距与定位解决方案,已经成为实现精细化管理和智能化运营的重要威廉希尔官方网站 。本文将探讨这些威廉希尔官方网站 在工业环境中的应用现状、面临的挑战,与未来的发展趋势,以及由Murata(村田制作所)所推出的相关解决方案。

准确测距功能确保工业系统的

效率和安全性

利用M2M(机器与机器)和H2M(人与机器)之间的准确测距功能,可以增强多种应用中的安全性,尤其是在工业自动化、智能交通和人机协作领域。测距应用通常会使用包括超声波、雷达、激光雷达(LiDAR)或超宽带(UWB)等威廉希尔官方网站 。这些威廉希尔官方网站 能够提供亚米级甚至厘米级的距离测量精度。通过实时测量机器或人之间的距离,可以生成准确的位置信息,并通过算法对其进行处理。

在工业环境中,防碰撞系统相当重要,自动化设备机器人之间的准确测距可以避免相互碰撞,确保设备的安全运行。此外,机器之间的准确测距还可以帮助优化其移动路径,减少不必要的能量消耗和磨损,从而提高系统的效率和安全性。

在人与机器人协作的环境中,人机协作的安全便相当关键,通过测距威廉希尔官方网站 实时监控两者之间的距离,当检测到人员过近时,系统可以自动减速或停止机器人以防止发生碰撞。此外,测距威廉希尔官方网站 还可以用于监控危险区域,确保人类操作员不会无意中进入危险的工作区。

目前已可采用多种威廉希尔官方网站 结合的安全保障方式,像是进行多传感器组合,将多种测距威廉希尔官方网站 和传感器数据结合(如摄像头、红外线传感器等),可以提高测距的可靠性和准确性,从而进一步增强安全性,或是利用人工智能机器学习算法分析测距数据,可以预估潜在危险,并提前发出警告,以避免事故发生。通过以上方式,M2M和H2M之间的准确测距功能,在保障工业和人机协作安全方面发挥着至关重要的作用。

实时定位系统可提高工作场所的

安全性和运营效率

实时定位系统(RTLS, Real-Time Location Systems)是一种能够实时跟踪和监控物体或人员位置的威廉希尔官方网站 ,大量应用于安全管理和工人效率监控。RTLS的关键威廉希尔官方网站 相当多样,像是UWB威廉希尔官方网站 可提供高精度的定位,误差范围通常在几公分以内,非常适合需要准确跟踪的应用场景。或是采用射频识别(RFID)系统,通过在标签和读取器之间传输信号来跟踪物品或人员的位置,它通常用于较低精度的定位。此外,也可采用Wi-Fi定位,其可基于信号强度测量,可以在已有的网络基础设施上部署,但定位精度通常较低。

另一方面,还可使用蓝牙低功耗(BLE)威廉希尔官方网站 ,BLE信标通过发送信号与设备通信来实现定位,精度适中,适合低功耗需求的场景。全球定位系统(GPS)则是适合在户外环境中使用,在室内定位的效果较差且耗电较多。此外,也可利用摄像头和计算机视觉威廉希尔官方网站 来检测和跟踪物体或人员的位置,通常用于需要高精度的室内应用。

RTLS的应用领域相当宽广,像是在工人安全监控应用中,RTLS可以实时跟踪工人在工作环境中的位置,确保他们不会进入危险区域。如果工人靠近危险设备或区域,系统可以发出警告或自动停止相关设备。在发生紧急情况时,RTLS也可以帮助迅速定位工人并引导救援人员进行迅速救援。此外,还可通过分析工人在不同区域的活动,可以评估工作流程的效率,优化任务分配,减少时间浪费,提高生产力。

RTLS还可以用于跟踪和管理工具、设备和物料,减少丢失和误放的情况,确保设备的有效利用。在仓库和物流中心,RTLS可以优化库存管理,减少订单处理时间,提升供应链的整体效率。在医院环境中,RTLS可用于跟踪医护人员、病人和关键医疗设备的位置,确保及时响应和资源的有效使用。

超宽带威廉希尔官方网站 可实现安全、准确的距离测量

UWB威廉希尔官方网站 利用基于无线电波飞行时间(ToF)威廉希尔官方网站 ,来进行的安全、准确的距离测量。Murata生产与开发了基于NXP的UWB模块,以及采用Qorvo与Nordic芯片的UWB模块。

Murata的Type 2BP是超小型UWB模块,包括NXP的Trimension SR150 UWB芯片组、时钟滤波器和外围器件,非常适合一般物联网设备。这款小尺寸UWB模块支持UWB 5与9频道,具有SPI接口与3天线支持(3D AoA或2D AoA),并已通过FCC/CE参考认证,采用树脂模制结合共形屏蔽结构,尺寸仅有6.6 × 5.8 × 1.2 mm,支持功率校准和晶体校准。

Murata还推出搭配Type 2BP的评估板── LBUA0VG2BP-EVK-P,该评估板上有Type 2BP和NXP QN9090(BLE芯片)、USB-UART转换IC,可通过USB电缆供电,并通过PC的COM端口运用QN9090控制Type 2BP。该开发套件已获得Apple批准,用于评估支持UWB的配件,这些配件利用Apple的附近交互框架,可与包含U1芯片的Apple产品进行交互。

Murata的另一款基于NXP UWB芯片组的UWB模块是Type 2DK,这是一款一体化UWB结合蓝牙LE组合模块,集成了NXP Trimension SR040 UWB芯片组、NXP QN9090蓝牙 LE与MCU芯片组、板载天线和外围器件,非常适合使用钮扣电池供电的UWB标签/跟踪器,以及一般物联网设备,并已通过FCC/CE参考认证。

Murata也有推出搭配Type 2DK的评估套件── LBUA2ZZ2DK-EVK,该评估套件上配有Type 2DK、UART-USB IC、SWD端口和币形电池座。

Murata的Type 2AB模块则是被设计为超小型、高质量和低功耗的UWB模块,非常适合小型电池供电的物联网设备和应用。Type 2AB采用Qorvo QM33120W UWB芯片组,支持5和9频道,并通过FCC/IC/TELEC参考认证,集成了Nordic IC—nRF52840,是无主机模块,它还具有蓝牙低功耗功能,用于唤醒UWB和更新固件,集成的3轴传感器可节省电池电量,并嵌入UWB和MCU的参考时钟。Type 2AB是市场上特别小巧、高度集成的UWB模块,比CoB解决方案面积减少75%,每个器件的频率、发射功率和天线延迟均经过校准,可支持多天线设计和评估。

LBUA5QJ2AB-828EVB评估套件是Murata UWB/蓝牙低功耗模块Type 2AB的评估板,可通过USB接口将板上的Type-C USB端子与PC连接并通电,且有串口,客户可以通过串口终端输入AT命令来评估RF性能。如果客户将演示固件重新编程到模块中,还可以评估简单的TWR和PDoA功能。

应用于测距与定位领域的Wi-Fi与蓝牙模块

除了UWB威廉希尔官方网站 之外,Wi-Fi与蓝牙威廉希尔官方网站 也可用于测距与定位应用,当Wi-Fi与蓝牙结合时还可让您直接连接到互联网,因此它是适合物联网产品特别灵活的无线威廉希尔官方网站 。目前Murata已有多种Wi-Fi与蓝牙模块可供选择,支持IEEE 802.11a、11b、11g、11n和11ac 2×2 MIMO标准、2.4GHz和5GHz频段,适用于无线LAN和蓝牙 4.1/4.2/5.0/5.1 BR/EDR /LE通信。

Murata的Type 2AE是一款基于Infineon CYW4373E组合芯片组的小型高性能模块,支持Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac结合蓝牙 5.2 BR/EDR/LE,Wi-Fi上的PHY数据速率达到433Mbps,蓝牙则支持3Mbps PHY数据速率。WLAN部分支持SDIO v3.0 DDR50接口,蓝牙部分支持高速4线UART接口和用于音频数据的PCM,WLAN和蓝牙部分也都支持USB 2.0接口。

在开发系统时可在NXP i.MX(Linux/FreeRTOS)上开发软件,若要在RTOS上开发软件,可采用Infineon 的 WICED 开发系统,可大大减少为嵌入式设备添加无线连接所需的工作量。该SDK使开发人员能够迅速创建针对资源匮乏的微控制器的网络连接应用。在评估工具方面,则可以在Linux系统上选择Embedded Artists的2AE M.2模块。

Murata的Type 2EA则是一款基于Infineon CYW55573组合芯片组的小型高性能模块,支持Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac/ax 2×2 MIMO与蓝牙5.3 BR/EDR/LE,Wi-Fi上支持达到1.2 Gbps PHY数据速率,以及传统蓝牙(EDR)上的3Mbps PHY数据速率与蓝牙 LE上的2Mbps PHY数据速率。WLAN部分支持PCIe v3.0 Gen 2和SDIO 3.0接口,蓝牙部分支持高速4线UART接口和用于音频数据的PCM。

Type 2EA同样拥有NXP i.MX Linux上支持的软件配置,以及适用于NXP i.MX平台的Linux驱动程序/固件,Murata建议的评估硬件则是Embedded Artists的2EA M.2模块。

Type 1XL则是一款基于NXP 88W9098组合芯片组的小型高性能模块,支持Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac/ax 2×2 MIMO与蓝牙 5.3 BR/EDR/LE,支持Wi-Fi上的1200Mbps PHY数据速率,和蓝牙上的3Mbps PHY数据速率。WLAN部分支持PCIe 2.0接口,可选支持SDIO 3.0。蓝牙部分支持高速4线UART接口(可选支持SDIO)和音频数据的PCM。

在软件开发上同样支持对于NXP i.MX Linux上的配置,Murata建议的评估硬件则是Embedded Artists的1XL M.2模块。

Murata的Type 2DL则是一款基于NXP IW611组合芯片组的小型高性能模块,支持Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac/ax与蓝牙 5.3 BR/EDR/LE,Wi-Fi上达到601Mbps PHY数据速率,和蓝牙上的2Mbps PHY数据速率。WLAN部分支持SDIO v3.0 DDR50接口,蓝牙部分支持高速4线UART接口和用于音频数据的PCM。

Type 2DL的开发软件对于NXP i.MX Linux上支持的配置目前仍待定,Murata建议的评估硬件则为Embedded Artists的2DL M.2模块。

结语

随着工业环境的复杂性和自动化需求的提升,准确的测距与定位威廉希尔官方网站 在保障安全、提升生产效率以及实现资源优化管理方面的作用日益重要。通过实施杰出的测距与定位解决方案,如实时定位系统(RTLS)、激光测距威廉希尔官方网站 和超宽带(UWB)威廉希尔官方网站 ,企业不仅能够大幅度提高运营效率,还能够在智能化管理方面获得竞争优势。Murata生产多种UWB与WiFi/蓝牙模块,虽然测距与定位用例是“系统/解决方案”业务而不是模块业务,但有鉴于工业RTLS应用将是一个不断增长的市场,且需要定制和进行有限的扩展,因此Murata将可与市场上的这些第三方软件与厂商合作,积极切入这一领域。

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原文标题:【威廉希尔官方网站 干货】工业环境中的测距与定位应用解决方案

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