مستشعر الحركة يعزز دقة التصنيع

ايفا تكنولوجيزكشفت إحدى شركات تطوير أنظمة الليدار ومقرها في ماونتن فيو، كاليفورنيا، عن جهاز Aeva Eve 1V، وهو مستشعر حركة عالي الدقة وغير متصل مبني على تقنية استشعار الموجة المستمرة المعدلة بالتردد (FMCW). تقول الشركة إن جهاز Eve 1V يقيس حركة الجسم بدقة وتكرار وموثوقية، وكل ذلك دون الاتصال بالمادة على الإطلاق. هذه النقطة الأخيرة هي المفتاح للبيئة المقصودة لـ Eve 1V: التصنيع الصناعي.

تتعرض خطوط التصنيع اليوم لضغوط لتقديم إنتاج أسرع، وتفاوتات أكثر إحكامًا، وخالية من العيوب، غالبًا أثناء العمل مع مجموعة واسعة من المواد الحساسة. يمكن لأدوات اللمس التقليدية، مثل عجلات القياس وأجهزة التشفير، أن تنزلق وتتآكل وتتسبب في فترات توقف مكلفة. تقول مينا رزق، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي للتكنولوجيا في شركة Aeva، إن العديد من البدائل غير المتصلة، على الرغم من أنها واعدة، إلا أنها إما باهظة الثمن للغاية أو تفتقر إلى الدقة والموثوقية في ظل ظروف العالم الحقيقي.

يقول رزق: “تم تصميم Eve 1V لحل هذه الفجوة بالضبط: جهاز استشعار حركة صغير الحجم وآمن للعين وغير متصل، يوفر دقة سرعة أقل من ملليمتر في الثانية دون لمس المادة، بحيث يمكن للمصنعين التخلص من أخطاء الانزلاق، وتجنب تلف المواد، وتقليل وقت التوقف عن العمل المتعلق بالصيانة، مما يتيح إنتاجية أعلى وعمليات أكثر قابلية للتنبؤ بها”.

على عكس الليدار التقليدي الذي يرسل رشقات من الضوء وينتظر عودة تلك الدفقات لإجراء القياسات، فإن FMCW يصدر باستمرار ليزرًا منخفض الطاقة أثناء مسح تردده. ومن خلال مقارنة الإشارات الصادرة والعائدة، فإنه يكتشف تحولات التردد التي تكشف عن المسافة والسرعة في الوقت الحقيقي. القياس الإضافي لسرعة الجسم إلى موضعه في الفضاء ثلاثي الأبعاد يجعل FMCW نوعًا من الليدار رباعي الأبعاد.

Eve 1V هو العضو الثاني في عائلة Eve 1، بعد إطلاق Eve 1D في وقت سابق من هذا العام. جهاز Eve 1D عبارة عن مستشعر إزاحة مدمج قادر على اكتشاف الحركة على مقياس ميكرومتر، أي ما يقرب من 1/100 سمك شعرة الإنسان. يقول رزق: “يُظهر Eve 1D وEve 1V معًا كيف يمكننا استخدام نفس منصة إدراك FMCW وتخصيصها لتلبية الاحتياجات الصناعية المختلفة: Eve 1D لقياس المسافة واكتشاف الاهتزازات، وEve 1V للقياس الدقيق للسرعة والطول”.

يمكن أن تمتد التطبيقات المستقبلية إلى الروبوتات، والخدمات اللوجستية، وصحة المستهلك، حيث قد يتيح الاستشعار عن بعد عدم الاتصال اكتشاف الاهتزازات الدقيقة على جلد الإنسان للحصول على قراءات دقيقة للنبض وضغط الدم.

FMCW Lidar للتصنيع الدقيق

يمكن تعديل بنية FMCW الأساسية للشركة، والتي تم تطويرها في الأصل لجهاز Lidar 4D طويل المدى للسيارات، من خلال البرامج والبصريات لاستشعار الحركة بدقة عالية من مسافة قريبة في التصنيع، وفقًا لرزق. وتعني هذه المرونة أن النظام يمكنه تتبع الحركات البطيئة للغاية، وصولاً إلى أجزاء من المليمتر في الثانية، في إعدادات المصنع، أو يمكنه مراقبة الحركة الأسرع عبر مسافات أطول في تطبيقات أخرى.

من خلال تجنب الاتصال الجسدي، يزيل Eve 1V التآكل والانزلاق والتلوث أو الحاجة إلى الوصول المادي إلى الجزء. يقول رزق: “يوفر ذلك ثلاث مزايا عملية في المصنع: أولاً، التشغيل بدون صيانة مع عدم وجود عجلات قياس لاستبدالها أو إعادة معايرتها؛ وثانيًا، سهولة استخدام المواد – يمكنك قياس الأسطح الحساسة أو الناعمة أو ذات النسيج دون التعرض لخطر التلف، وثالثًا، المتانة التشغيلية – عدم وجود أخطاء انزلاق وتوقفات أقل للخدمة”. ويضيف أن هذا يعني المزيد من وقت التشغيل والإنتاجية الثابتة وتقليل الخردة.

عند قياس السرعة، يعتمد المهندسون غالبًا على واحدة من ثلاث أدوات: أجهزة التشفير، أو أجهزة قياس السرعة بالليزر، أو الأنظمة المعتمدة على الكاميرا. ولكل منها نقاط قوته وعيوبه. تعد أجهزة التشفير التقليدية منخفضة التكلفة ولكنها قد تتآكل بمرور الوقت. إن أنظمة قياس السرعة المعتمدة على الليزر، رغم دقتها، تميل إلى أن تكون كبيرة ومكلفة، الأمر الذي يجعل من الصعب تنفيذها على نطاق واسع. ويمكن أن تنجح الأساليب المعتمدة على الكاميرا في بعض مهام الفحص، ولكنها تتطلب عادةً علامات وإضاءة يمكن التحكم فيها ومعالجة معقدة لقياس السرعة بدقة.

يقول رزق أن نظام Eve 1V يوفر التوازن بين هذه الخيارات. إنه يوفر قياسات سرعة دقيقة ومتسقة دون الاتصال بالمواد، مما يجعله مدمجًا وآمنًا وسهل التثبيت. يمكن مقارنة مخرجاته بأنظمة التشفير الموجودة، ولأنه لا يعتمد على الاتصال الجسدي، فإنه يتطلب الحد الأدنى من الصيانة.

يساعد هذا الأسلوب في تقليل الطاقة المهدرة الناتجة عن الانزلاق، ويزيل الحاجة إلى الصيانة المرتبطة بالأجزاء التي تتآكل، وفي النهاية يقلل تكاليف التشغيل على المدى الطويل – خاصة عند مقارنتها بالأنظمة التقليدية القائمة على الاتصال أو خيارات الليزر باهظة الثمن.

تتجنب هذه الطريقة ربط مقارنات إطار بإطار معًا وتقاوم التداخل من ضوء الشمس أو الانعكاسات أو الضوء المحيط. وهو مبني على ضوئيات السيليكون، ويتراوح من الاستشعار على مستوى الميكروميتر إلى الدقة على مستوى المليمتر على نطاقات أطول. والنتيجة هي بيانات نظيفة وقابلة للتكرار مع الحد الأدنى من الضوضاء، متفوقة على أنظمة الليدار القديمة والأنظمة القائمة على الكاميرا.

تتوقع Aeva أن تبدأ الإنتاج الكامل لـ Eve 1V في أوائل عام 2026. ويأتي الكشف عن Eve 1V في أعقاب شراكة حديثة مع LG Innotek، وهي شركة مكونات تابعة لمجموعة LG Group في كوريا الجنوبية، والتي بموجبها ستقوم Aeva بتزويد جهاز Atlas Ultra 4D Lidar للسيارات، مع خطط لتوسيع التكنولوجيا لتشمل الإلكترونيات الاستهلاكية والروبوتات والأتمتة الصناعية.