Что больше нравится?

Понедельник, 21 Декабрь 2020 03:42

5g в промышленности

Автор 
Оцените материал
(1 Голосовать)

Если молниеносная загрузка и потоковое видео-это единственные возможности, которые приходят на ум при мысли о 5G, возможно, пришло время подумать еще раз и подумать более глубоко.

 

Например, сейчас проводятся исследования, по связи на уровне 5G  датчиков, установленных на заготовках и держателях инструментов, для автоматической коррекции вибрации и износа режущей кромки в процессе работы.

 

5g в промышленности

 

 

В какой бы степени станки с ЧПУ ни охватывали 5G, эти  современные разработки демонстрируют неоспоримый потенциал для  трансформации цехов.  Если вы посмотрите на весь цех со всеми его устройствами, всеми его задачами и всеми его потребностями,  5G это способ объединить все это в одну сеть с гарантированным уровнем доступности.

 

 

Что такое 5G?

5G означает пятое поколение, то есть новейший стандарт беспроводной технологии для сотовых сетей, определенный консорциумом телекоммуникационной отрасли. Устройства 5G определяются в основном использованием высокочастотных радиоволн.

Более высокие частоты позволяют передавать большие пакеты данных на каждой волне (полоса пропускания выше);

сокращать время, необходимое для передачи пакетов данных между двумя точками (задержка ниже);

ограничивать риск отключений или сбоев в потоке данных (надежность соединения может превышать 99,9 процента).

 

Более высокая пропускная способность, меньшая задержка и большая надежность позволяют  отказаться от  проводов и кабелей, будь то на уровне всего цеха или на уровне отдельной рабочей станции.

 

Многие датчики 5G, надежно обменивающиеся данными в одной сети без ухудшения производительности.Благодаря частной сети 5G URLLC и правильному программному обеспечению датчики, установленные на держателях инструментов, могут позволить ЧПУ своевременно реагировать на вращение шпинделя.

 

 

Сеть 5G  в рабочей зоне

Распространенной задачей при обработке с ЧПУ является расчет и ввод смещений: корректировка параметров производится для обеспечения того, чтобы станок с ЧПУ учитывал длину резцедержателя, биение и износ инструмента при определении положения режущей кромки относительно остальной рабочей зоны. Даже если задача может быть автоматизирована, прогрессирующий износ инструмента неизбежно появится в результаты обработки, прежде чем его можно будет обнаружить и исправить с помощью нового смещения. Благодаря частной сети 5G URLLC и правильному программному обеспечению датчики, установленные на держателях инструментов,  могут позволить ЧПУ реагировать на вращение шпинделя.

 

На диаграмме показаны потоки данных при тестировании датчиков 5G, установленных на держателях инструментов внутри рабочей зоны станка с ЧПУ.

 

 

В макетном механическом цехе Fraunhofer IPT 5G можно использовать беспроводной датчик акустической эмиссии (АЭ) для обнаружения поломки инструмента.

Рисунок 1. В макетном механическом цехе Fraunhofer IPT 5G можно использовать беспроводной датчик акустической эмиссии (АЭ) для обнаружения поломки инструмента.

 

 

 

Оборудование обрабатывает данные датчиков АЭ

Рисунок 2 Оборудование обрабатывает данные датчиков АЭ.

 

В частности, исследователи использовали датчики акустической эмиссии (АЭ) с поддержкой 5G для измерения частоты звуковых волн (генерируемых деформацией материала), которые излучаются через держатель из зоны резания. Постоянный анализ потока данных позволяет обнаруживать всплески показаний, указывающие на поломку инструмента, и передавать данные обратно на ЧПУ. Исследователи отмечают, что такая возможность может быть особенно полезна при использовании небольших сверл и фрезерных инструментов.

 

Данные АЭ-датчиков могут даже использоваться для отслеживания износа инструмента и коррекции технологических параметров до поломки. Геометрия режущей кромки, материал заготовки и параметры процесса-все это влияет на показания датчика.

 

 

Каким бы ни был результат дальнейших исследований, возможности датчиков 5G AE в обработке с ЧПУ включают в себя нечто большее, чем просто мониторинг поломки и износа инструмента. По мнению исследователей, обнаружение контакта с материалом может стать альтернативным средством контроля столкновения шпинделя. АЭ- датчики могут обеспечить возможность обнаружения неоднородностей в материале заготовки на основе изменений условий резания. Еще одним потенциальным применением является "контроль зазора“: замедления инструмента на подходе, чтобы компенсировать любые ”зазоры" между реальными условиями резания и идеальными условиями, которые предполагает технологический процесс.

 

Коррекция инструмента

 

Лопастной диск подвергается операции фрезерования с ЧПУ.

 

Еще один проект включает установку датчиков 5G непосредственно на заготовку. В этом случае исследователи использовали акселерометры для мониторинга вибраций (самоиндуцирующейся формы механической вибрации) во время пятиосевых фрезерных операций на лопастных дисках  турбин. Идея состояла в том, чтобы быстрее найти наилучшие параметры базирования диска для процесса, который может занять более 20 часов на заготовку и составляет половину стоимости производства диска.

 

 

Разные датчики 5G

Датчики 5G не обязательно должны ограничиваться датчиками АЭ и акселерометрами. Например, датчики силы резания с тремя степенями свободы могут помочь предотвратить отклонение инструмента. Датчики положения могут предотвратить ошибки зажима заготовки, в то время как тепловые датчики могут помочь предотвратить перегрев элементов станка. Тензодатчики могут предупреждать об уровнях силы, которые могут вызвать деформацию шпинделя. Датчики на станках и другом оборудовании могут облегчить мониторинг состояния и прогнозирование технического обслуживания. Добавление датчиков может дать роботам новую возможность интерпретировать окружающую среду и реагировать на нее, используя облачный или пограничный искусственный интеллект (ИИ).

 

Базовая инфраструктура для всех этих датчиков будет по существу такой же, как и технология предыдущего поколения (на самом деле 5G предназначен для сосуществования с 4G/LTE). Например, в системе Radio Dot компании Ericsson данные передаются от датчиков в цехах к маленьким, похожим на шайбы антеннам на потолке (”точкам"), а затем (по волоконно-оптическому кабелю) к базовой станции и более широкой сети компании.

 

 

 

 

В случае датчиков АЭ, установленных на держателях инструментов, данные возвращаются на рабочую станцию, где они собираются для обработки в модульной системе мониторинга Genior (GEM) от Marposs Monitoring Solutions. Эта система подключается непосредственно к станку через рабочую шину. Он также связан с отдельным ПК, который обеспечивает человеко-машинный интерфейс для отслеживания процесса и хранения данных для последующего анализа.

 

 

 5G

Другие облачные функции могут быть посвящены чему угодно-от показателей работоспособности оборудования до информации для руководства цехом. Именно в этом макромасштабе 5G становится полезным не только для автоматизации производства, но и для производственной логистики. Например, многие датчики 5G, надежно обменивающиеся данными в одной сети, без ухудшения производительности, могут позволить цеху создать цифрового двойника своего процесса, чтобы расширить возможности руководителей цехов и систем управления.

"Какой станок рискует работать на холостом ходу из-за запасных частей?” - спрашивает он гипотетически. Что будет дальше, через несколько часов, дней или недель?”-вот ответы на которые можно получить с помощью этой системы.

 

 

Часть препятствий на пути к тому, чтобы сделать 5G практичным для мониторинга процесса обработки в реальном времени, связана с аппаратным обеспечением. Каждый датчик подключен к маршрутизатору, оборудованному модемом 5G. Однако продолжаются исследования по разработке мультисенсорных платформ, которые объединят акселерометры, гироскопы, микрофоны, датчики температуры и влажности, а также всю необходимую электронику в единое компактное устройство. Это создает проблемы миниатюризации, над решением которых упорно работают партнеры Ericsson по производству устройств.

 

 

Надежный, почти мгновенный обмен данными может сделать дополненную и виртуальную реальность более практичной для большего числа заводов.

 

Тем временем стандарты 5G продолжают развиваться, потенциал 5G для производства нельзя игнорировать.

Дополнительная информация

  • Заказчик: Организация
  • Статус: Нет исполнителя
  • Срок сдачи проекта после оплаты аванса: 01.10.2020
  • ЦЕЛЬ ПРОЕКТА: Рассказать подробней про тему проекта
Прочитано 207 раз Последнее изменение Понедельник, 21 Декабрь 2020 03:58
Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии