新しいエレクトロニクス

European Business Review は、新型コロナウイルスのパンデミック以降、企業は複雑なタスクをより迅速かつ継続的に実行するだけでなく、自動化への依存度を高めていますが、場合によっては、人間の労働者の職場へのアクセスが制限されていたため、自動化が利用可能な唯一の方法となっていると推定しています。

前世紀において、産業界ではオートメーションが大きく進歩しました。 ヘンリー・フォードが食肉包装工場を訪問し、そのプロセスを視察した後、自社の工場に移動組立ラインを導入してから 110 年になります。 1913 年には、作業員がラインに沿って移動して 1 台のモデル T を組み立てるのではなく、固定して車両部品を生産することで生産性が向上しました。

組み立てモデルは広く採用され、あらゆる分野の業界が後戻りすることはありませんでした。 ロボットと電動の生産ラインの導入により、生産速度が加速しただけでなく、スタッフが日常業務や力仕事から解放されました。

ロボットのプロセスとオペレーションにインテリジェンスを追加することは、柔軟でスケーラブルで応答性の高い生産システムを構築するためにも成長している分野です。 Deloitte は、インテリジェント オートメーション部門が CAGR 40.6% で成長しており、2027 年までに 256 億 6,000 万ドルに達すると推定しています。これには、機械学習を使用したロボティック プロセス オートメーション (RPA) や、反復的な手動タスクを自動化するための機器が含まれます。

移動中の食事

食品の品質検査は、この自動化の大部分を占めています。 アドバンテックは、NVIDIA の Jetson Xavier NX 組み込みコンピュータをベースにした MIC-710AIX AI 推論シ​​ステムを開発しました。 コンパクトでファンレスの設計はディープラーニングをサポートし、AI を活用した光学的な分類と分類に使用されます。

組み込みコンピューティング システムは、たとえばコーヒー生産者が焙煎前の生コーヒー豆を検査するために使用する AI 光学選別機を構成します。 このプロセスを自動化して、焙煎前に変色、発酵、カビ、虫害、殻の欠けや割れを検出することで、生産を加速し、エラーのリスクを軽減できます。

アドバンテックの AI 光学式選別機は、NVIDIA Jetson Xavier NX (写真) と、第 10 世代インテル Xeon/Core I CPU ソケットを使用する同社のコンパクトなファンレス モジュラー産業用 PC MIC-770V2 をベースにした MIC-710AIX AI 推論シ​​ステムをベースにしています ( LGA1200) およびインテル W480E/H420E チップセット。

画像の取得と処理に CPU と GPU を使用するデータ駆動型アルゴリズムは、一連の「良好な Bean」基準に従って画像が処理および分析される前に、Bean の品質を決定し、分類するようにシステムをトレーニングします。

MIC-770V2 には、フィーダーのコンベア システムを通過するコーヒー豆の画像をキャプチャする CameraLink カメラが統合されています。 これらの画像は、コーヒー豆をホッパーから収集ポイントまで運ぶコンベア上のセンサーにワイヤレスでリンクされている MIC-710AIX に送信されます。 欠陥のある豆が検出されると、圧縮空気の噴射により、排出機構を介して不合格の豆が別の収集エリアに排出されます。

高い衛生基準

食品加工業界には、定期的な高圧高温洗浄など、自動化機器に適用される厳しい衛生基準があります。 このため、材料や準備プロセスを監視および制御する産業用コンピューターは、その計算パフォーマンスと同じくらい頑丈で防水性を備えた設計が必要です。

台湾の Wincomm は、食品業界向けに、さまざまな IP69K フラット PCAP ステンレス スチール パネル PC を開発しました。 WTP PC は、機器や周囲のエリアを滅菌するための洗浄剤を含む洗浄処理に耐えられるよう密閉されています。温度は最大 80°C、圧力は最大 30 Bar になります。

これらの PC は、Intel Core i5-7200U Kaby Lake および Celeron J1900 プロセッサをベースにしており、SUS304 ステンレス鋼製の平らなエッジを備えたスチール製の筐体に収納されています。 フロントパネルも平らになっており、ベゼル上に粒子が付着するのを防ぎます。 PCのM12防水コネクタは、亜鉛合金コネクタと比較して耐酸性が向上したSUS304ステンレス鋼コネクタに交換できます。

温度の上昇と下降の影響を受けるパネル PC 内の気圧バランスを維持するために、筐体には熱気を排出するための通気孔があります。

この要求の厳しい環境におけるパネル PC の設計上のもう 1 つの考慮事項は、プロセス領域と中央制御装置間の無線通信のサポートです。 Wincomm は、従来の無線ダイポール アンテナの代わりに、簡単に掃除できる PCB アンテナとカバーを使用しています。 ダイポール バージョンは、洗浄中に衝撃を受けて損傷する可能性があります。 また、統合型 PCB アンテナよりも多くのスペースが必要です。

同社は、食品加工システムに組み込むための密閉型モニターの WTD シリーズも提供しています。 これらのモニターには、フラットな 5 線式抵抗膜式タッチ パネルが搭載されており、ステンレス鋼のシャーシに入っています。 設置スペースを節約するために、下側にコネクタを備えた設計になっています。

Wincomm WTD 密閉型工業用スチール モニターは、R​​elec Electronics から 15 インチ、19 インチ、22 インチのサイズからお選びいただけます。 ディストリビュータは、PCAP (投影型静電容量) タッチ テクノロジを備えたモニタを提供することもできます。 このタッチセンサー式ディスプレイ技術では、ガラスと LCD パネルの間に配置された導電性グリッドが使用されます。 ガラスに触れるとグリッドの電磁場が変化し、タッチポイントが表示されます。 設計上の利点の 1 つは、PCAP タッチ ディスプレイには大きなベゼルが必要ないため、限られたスペースに簡単に統合できることです。

Relec は、Intel 第 7/6 世代 Kaby Lake-U または Skylake-U コアと PCAP タッチ パネル、LAN、USB、HDMI、DisplayPort、COM ポートをベースにしたファンレス パネル PC の Elgen シリーズも提供しています。

12.1 ～ 21.5 インチのさまざまなサイズがあり、ステンレス鋼の筐体で提供され、食品業界での使用が認定されています。 強化ガラスは、高圧ウォーター ジェット クリーニングから PC を保護しますが、モスマイト フィルムの光学接着も施されており、温冷を使用した洗浄およびすすぎのプロセス中に温度が上下するときに結露が蓄積して画面上のデータが見えにくくなるのを防ぎます。水。 これらのパネル PC は、最大 IP69K の認定も受けています。

イーサネットの評価

ほとんどの産業オートメーション分野では、イーサネットが通信プロトコルとして選ばれています。 産業用イーサネットは主に TCP/IP であり、監視制御システムを接続するためのイーサネット ベースのフィールド バスよりも優れています。 EtherCAT は、IEEE 802.3 に基づいた新しい通信規格であり、より高速な通信プロトコルを目的としてデータのみを送信します。 Ethernet はデータと構成情報を送信してインフラストラクチャ全体に対応しますが、EtherCAT はマスター/スレーブ構成の異なるノードを介してデータをルーティングせず、ネットワーク上のマスターからノードにデータを送信します。 この高速な単一ストリーム動作は、EtherCAT がロボット システム、包装機、自動組立システムで通常使用されることを意味します。

より珍しい発展の 1 つは、計量電子機器です。 食品加工のペースが加速する中、高精度で製品のサンプリングと計量を行う機能は、品質保証だけでなく高速スループットにも貢献します。

Siwarex WP351 は、20 x 65 mm のインテリジェント計量モジュールです。 シーメンスによれば、これは入手可能な計量電子ユニットの中で最も小さいものの 1 つであるという。 サンプリング レートは 1,000 Hz で、1 ミリ秒未満でデジタル応答を提供します。 インテリジェントなファームウェアが装備されているため、ユーザーは計量プロセスを制御でき、イーサネットに接続された Web サーバー経由でデバイスの試運転や保守を行うことができます。

産業プロセスは数十年にわたって進化、改善され、無線通信やアナログ機能のデジタル化など、工場環境の外で享受できる技術的進歩の多くが組み込まれてきました。 AI の導入に伴い、これらのプロセスは、監視と制御と同様に生産サイクルの一部としてデータとインテリジェンスを活用してさらに進歩することになります。