Senzorji kot umetne oči in ušesa

Sedem partnerjev pod vodstvom nemškega koncerna Bosch v skupnem projektu Ameli 4.0 razvija industrijske senzorje prihodnosti.

Objavljeno
19. avgust 2016 12.19
L. P.
L. P.

Raziskovalni projekt Ameli 4.0 naj bi izboljšal položaj nemških podjetij na trgu na področju industrije 4.0, zato ga s 3,84 milijona evri financira nemško zvezno ministrstvo za izobraževanje in raziskave v okviru svojega programa IKT 2020 – raziskave za inovacije.

Sistem novih senzorjev naj bi nadzoroval naprave in takoj zaznal odstopanja od običajnega obratovalnega statusa.

Tovarne lahko s pomočjo tega sistema v veliki meri preprečijo nepredvidene izpade naprav. Opremo lahko vzdržujejo takrat, ko je to potrebno, kar pomeni, da se lahko ognejo togim intervalom vzdrževanja. Ta pristop naj bi zmanjšal stroške vzdrževanja, nadzora in popravil naprav celo za 30 odstotkov.

Senzorji imajo ključno vlogo v industriji 4.0 kot umetne »oči in ušesa« naprav in obdelovancev, za katere zbirajo informacije o stanju in izvajanju. Da bi olajšali pametno upravljanje in povezljivost proizvodnje, morajo senzorji zbrati in obdelati velike količine podatkov v realnem času. Poleg tega morajo biti čim bolj energijsko učinkoviti in enostavno vgradni v kompleksne proizvodne sisteme.

Uporabnost industrijskih senzorjev, ki so trenutno razširjeni, je pri industriji 4.0 omejena. Za številne vrste uporabe niso dovolj pametni ali prilagodljivi, porabijo preveč energije ali so predragi. Raziskovalci projekta Ameli 4.0 se zato, da bi dosegli postavljene cilje, vračajo k eni od ključnih tehnologij povezanega sveta, in sicer k senzorjem MEMS (kratica pomeni mikroelektromehanske sisteme).

Celo danes si ni mogoče predstavljati avtomobilov in potrošniške elektronike brez senzorjev MEMS. Ti so v primerjavi z običajnimi industrijskimi senzorji majhni, pametni, energijsko učinkoviti in ekonomični. Vendar v marsikaterem pogledu še niso dovolj robustni ali močni za zahteve industrijskega okolja.

To pomeni, da je nekaj potenciala za uporabo pri spremljanju stanja v proizvodnih sistemih neizkoriščenega. Raziskovalna ekipa Ameli 4.0 načrtuje nadaljnji razvoj senzorjev MEMS (na fotografiji), da bodo primerni za industrijske potrebe. Oskrba z energijo ima pri tem glavno vlogo, novi sistem namreč ne bo potreboval električnih kablov ali baterij. Oblikovan je tako, da bo v celoti samozadosten, saj bo sam proizvajal potrebno energijo s pomočjo vibracij naprav (pridobivanje energije iz naprav).

Za nadzor naprav bo novi sistem senzorjev meril dve vrsti zvoka: zvok, ki se prenaša po strukturi, torej vibracije znotraj naprave, in akustični zvok, torej zvok, ki ga povzroča naprava. Ko naprava ne deluje po pričakovanjih, vibrira in zveni drugače kot pri običajnem delovanju. Sistem primerja izmerjene signale s shranjenimi profili.

Nenehno se uči in ukrepa samo, če spremembe signala nakazujejo okvaro ali obrabo. Sistem senzorjev prihodnosti bo lahko zaznal, kdaj naprava potrebuje vzdrževanje ali popravilo.