لقد وصل اعتماد الروبوتات في المصانع إلى سجل 162 وحدة لكل 10000 موظف ، وفقًا لتقرير World Robotics 2024.
الروبوتات المتصلة اليوم تتطلب. أنها تتطلب أكثر بكثير من أنظمة التحكم الصناعية التقليدية المستخدمة في أتمتة المصنع. في عام 2025 ، فإن قدرة الروبوتات على تثبيت أجزاء وصولاً إلى ملليمتر واكتشاف العيوب في الوقت الحقيقي يتوقف على توقيت الدقة.
تتطلب الشبكات الحساسة للوقت التي تدعم الروبوتات مستوى جديدًا من الدقة والمزامنة. يتم تحقيق ذلك من خلال الترددات المرجعية المستقرة للغاية التي توفرها أحدث مذبذبات النظام الكهروميكانيكي (MEMS).
تقليديًا ، مكنت وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة وأنظمة التحكم الصناعية عمليات متسلسلة. الآن ، هناك حاجة إلى مزيد من التزامن لتسريع الإنتاج وقطع الأخطاء.
Precision Time Protocol هو سلوك افتراضي متفق عليه مصمم لجعل الأنظمة سهلة لتثبيتها وتشغيلها. بالنسبة للمستوى المطلوب من التنسيق بين الآلات والأنظمة على أرضية المصنع ، يمكن للشبكات الحساسة للوقت ، بدعم من هذا البروتوكول ، مزامنة الساعات عبر الشبكات إلى داخل الميكرو ثانية.
والنتيجة هي مجموعة من الإمكانيات الجديدة في تطبيقات الروبوتات من Sensor Solutions
إلى الروبوتات المتنقلة المستقلة والروبوتات التعاونية (Cobots) المصممة للعمل جنبًا إلى جنب مع البشر في معالجة المواد والتجميع والتشطيب.
بيئات قاسية
من أجل ضمان دقة التوقيت في أي وقت معين في مرافق التصنيع ، هناك حاجة إلى متانة. تتمثل إحدى مزايا أجهزة MEMS في السيليكون على مذبذبات الكوارتز التقليدية في قدرتها على الوقوف على الضغوطات البيئية مثل الصدمة والاهتزاز. تعد أجهزة الكوارتز أكثر حساسية للقواعد الميكانيكية الموجودة في المصانع ، مما يجعلها أكثر عرضة للحفاظ على الأضرار والتعثر.
درجة الحرارة هي أيضا اعتبار كبير. الأجهزة المستندة إلى MEMS قادرة على تجنب انجراف التردد في خضم تقلبات درجات الحرارة القصوى. وقد أثبت هذا مهمًا ليس فقط في عدد كبير من تطبيقات الأتمتة الصناعية ، ولكن أيضًا في تطبيقات الفضاء والدفاع.
مراقبة جودة الذكاء الاصطناعي
أدى الذكاء الاصطناعي (AI) إلى تقليل الوقت والتدريب اللازم لمراقبة الجودة في العديد من العمليات الصناعية. تستخدم Smart Machine Vision معالجة الصور التي تعمل بالنيابة لمعرفة ما هو مطلوب للكشف عن العيوب الآلية. باستخدام الكاميرات ثلاثية الأبعاد والطيور ، تحدد أنظمة فرز العيوب الآلية كلاً من الأعطال السطحية والهيكلية في المنتجات.
الذكاء الاصطناعي والأتمتة
يتوقع تقرير Frontier الإنتاجي التالي من قبل McKinsey أن مصانع AI لديها القدرة على أتمتة المهام التي تمتص 60-70 ٪ من عبء العمل البشري. زاد McKinsey من هذا التقدير من التنبؤ السابق بأن التقنيات يمكن أن تؤدي إلى أتمتة نصف أعمال الموظفين ، بناءً على التسارع الأخير لإمكانات الأتمتة التقنية.
أجهزة توقيت الدقة هي Lynchpin في هذه الأتمتة ، حيث توفر مزامنة الكاميرات عالية السرعة مع أنظمة المعالجة ، مما يؤدي إلى التقاط الصور الدقيق والتحليل الدقيق. إن قدرة الأجهزة المستندة إلى MEMS على تقليل الكمون تعمل على تحسين دقة التفتيش من أجل كفاءة الإنتاج.
إنترنت الأشياء الصناعي
جنبا إلى جنب مع الذكاء الاصطناعى ، يمكن القول أن أهم أشكال الأتمتة في ما يتم وصفه بأنه “الثورة الصناعية الرابعة” هو إنترنت الأشياء. يمكن لأجهزة الاستشعار الذكية تتبع معلمات متعددة – من درجة الحرارة إلى استهلاك الطاقة والضغط – تكتشف أي مخالفات والمساعدة في تقليل خطر فشل المعدات.
لكي تكون فعالة ، يجب مزامنة أجهزة استشعار إنترنت الأشياء الصناعية مع أنظمة الحوسبة الحافة التي تعالج البيانات في الموقع ، وأنظمة السحابة التي تتيح المراقبة عن بُعد وأداء التحليل التنبئي. إنه توقيت دقيق يوفر هذا التزامن ، ودعم معالجة البيانات في الوقت الفعلي والاكتشاف الموثوق للتشوهات.
بنفس الطريقة ، تساعد أحدث تقنية التوقيت المستندة إلى MEMS على أخطاء الطابع الزمني على وجه التحديد. هذا يسمح بفهم أعمق لموعد ومكان ارتكاب الأخطاء التي تؤدي إلى منتجات معيبة.
يعد التنسيق بنجاح تنوع تطبيقات الروبوتات داخل بيئات التصنيع أمرًا حيويًا لتحقيق الدقة والسرعة.
يجب مزامنة أنشطة الأسلحة الآلية والمركبات الموجهة الآلية والسيقات لتنفيذ المهمة للعمل في تسلسلات محسنة. مرة أخرى ، يعمل توقيت الدقة كعمود تخزين كمنسق رئيسي يقلل من الكمون ويؤدي إلى تحسين كل مهمة عبر الأدوات الآلية المتنوعة على أرضية المصنع.
السلامة الوظيفية
يمكن أن توفر أجهزة التوقيت المستندة إلى MEMS السلامة الوظيفية. هذا العنصر من التوقيت الدقيق هو ميزة في المصانع حيث يوجد تفاعل بين الروبوتات والبشر.
في الأساس ، يجب أن يكون لدى الروبوتات التي تواجه الإنسان ، مثل Cobots ، نظام تسجيل توضيح موثوق يمكن أن يكتشف الذات ، ويتفاعل بطريقة يمكن التنبؤ بها عندما يحدث شيء لم يكن من المفترض. يتيح توقيت الدقة السلامة الوظيفية الضرورية لهذا النوع من النظام.
تكامل السلامة المتقدمة التي تم تطويرها لصناعة السيارات ، التي تستخدمها الإلكترونيات الحرجة السلامة في أنظمة القيادة المستقلة أو أنظمة مساعدة السائقين المتقدمة ، مثالًا على أهمية التوقيت الدقيق للسلامة الوظيفية في الروبوتات.
مستقبل أتمتة المصنع
نظرًا لأن أتمتة المصنع تصبح أكثر تعقيدًا ، مدفوعة بتقنيات مثل الذكاء الاصطناعى وإنترنت الأشياء الصناعية وتوصيل 5G ، يصبح التزامن الضيق ومرجعًا موحدًا أكثر أهمية من أي وقت مضى. تحتاج مكونات النظام ، بما في ذلك أجهزة التوقيت ، إلى معالجة الحاجة إلى العمل بكفاءة في البيئات القاسية مع درجات حرارة متطرفة واهتزاز وصدمة.
تقع حلول التوقيت المستندة إلى MEMS في طليعة الروبوتات وتوسيع إمكانات التطبيقات مثل اكتشاف الذكاء الاصطناعي والمراقبة في الوقت الفعلي.
خيارات التوقيت الصناعي
يتضمن مولد ساعة السيارات الجوقة (في الصورة أدناه) Failsafe ؛ التكامل الذي يجمع بين مرنان MEMS المصغرة ومذبذب وآليات السلامة المتقدمة في حزمة واحدة. يمكن أيضًا تكييفها مع تطبيقات الروبوتات. تم تصميم المولد لتبسيط بنية توقيت النظام لأشجار ساعة متعددة ، ووقت تطوير السلامة الوظيفي سريع التتبع لمدة تصل إلى ستة أسابيع.
يوفر مذبذب درجة حرارة SIT8918B مقاومة الصدمة والاهتزاز في البيئات القاسية. له نطاق تردد واسع (1.0-110 ميجا هرتز) ونطاق درجة الحرارة (-40 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية) ، مع استقرار ± 20ppm لتطبيقات الروبوتات في الظروف التي تتميز بتدرجات حرارية وقوى عابرة.
SIT5356 هي ساعة مرجعية لتصميمات SOC و FPGA. إنه متوافق مع مواصفات مذبذب STRATUM 3 GR-1244 لتوقيت دقيق ومستقر. إنه يدمج تقنية الاستشعار عن درجة حرارة Dualmems و TurboCedation ، ويعزى إلى مقاومة الضغوطات البيئية. إنه مبرمج المصنع لأي مجموعة من التردد والاستقرار والجهد ونطاق السحب لمجموعة من التطبيقات داخل الروبوتات الصناعية.
عن المؤلف
Toshi Hishiki هو المدير الأول في هندسة العملاء ، والمستهلك للهاتف المحمول ، والسيز
