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Mecânica

Internet das coisas cognitiva dá sentidos quase humanos à indústria

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/04/2020

Internet das coisas cognitiva quer indústria com sentidos quase humanos
Sensor e atuador inteligentes em um só: as tecnologias da internet são descritas como cognitivas quando permitem que as máquinas-ferramentas monitorem e otimizem seu próprio funcionamento.
[Imagem: Fraunhofer]

Internet das coisas cognitiva

Engenheiros alemães estão avançando as tecnologias da chamada Indústria 4.0 integrando à "internet industrial" equipamentos capazes de imitar as habilidades sensoriais e cognitivas humanas.

É o que engenheiros do Instituto Fraunhofer chamam de "internet das coisas cognitiva" - resumidamente, equipamentos que sejam capazes de monitorar e otimizar seu próprio funcionamento.

Um dos primeiros protótipos é um atuador que incorpora não apenas seus próprios sensores, mas também mecanismos para que as leituras dos sensores ajustem o funcionamento do próprio atuador.

Atuador é um termo genérico para qualquer tipo de dispositivo que controla mecanicamente um sistema automatizado ou robótico - pode ser um motor, um codificador (encoder), um mecanismo de posicionamento etc.

Em sua primeira utilização, o "atuador cognitivo" otimizou a qualidade do trabalho de uma ferramenta de corte a laser, superando os melhores ajustes feitos pelos engenheiros.

Audição de máquina

Ao integrar componentes sem fio e tecnologia de comunicação de banda larga para medir as frequências ressonantes da ferramenta, analisando os dados em tempo real e detectando anomalias, torna-se possível capturar dados do processo no próprio local, e automatizar o processo de ajuste. "Isso nos informa imediatamente se há algum problema com o processo de usinagem - por exemplo, uma ferramenta com defeito," explica o engenheiro Hendrik Rentzsch.

Neste caso, "ferramenta" é o instrumento de corte que entra em contato com a peça que está sendo trabalhada (usinada, perfurada, cortada etc). Conforme o trabalho avança, a ferramenta começa a se desgastar, ou perder o corte, fazendo cair a qualidade do trabalho; ou então, a próxima peça é feita de uma liga mais mole. Assim como você ajusta a força ao cortar um alimento com uma faca que não está cortando direito, ou dosa a força ao cortar um morango ou um abacaxi, torna-se necessário fazer o mesmo na máquina.

Ao emitir ondas ultrassônicas, o atuador inteligente faz com que a ferramenta ressoe. Os sinais de ressonância são amplificados e podem ser usados para monitorar e controlar a ferramenta, incluindo sua velocidade de rotação e líquidos de refrigeração, por exemplo - esse conceito de controle de qualidade por análise sonora é também conhecido como "audição de máquina", um companheiro da "visão de máquina".

"Dessa maneira, é possível manter um nível contínuo de qualidade e produtividade, mesmo quando o processo de fabricação está sendo executado com a produção total. A solução pode ser integrada a um custo baixo em qualquer ferramenta, por exemplo, em uma ferramenta de perfuração de metal," disse Rentzsch.

Internet das coisas cognitiva quer indústria com sentidos quase humanos
Gêmeo digital compartilhado permite que as empresas compartilhem dados de fabricação em um ambiente seguro e controlado.
[Imagem: Fraunhofer]

Internet das coisas com segurança

Uma das grandes preocupações com a internet das coisas é o risco de ataque e controle externo dos equipamentos conectados. Para minimizar os problemas, a equipe desenvolveu em sua arquitetura IdC (internet das coisas) o que eles chamam de "gêmeo digital", em que os dados do componente vão para o ambiente seguro do servidor da empresa, e uma camada de segurança define os dados que a empresa deseja compartilhar e os usuários autorizados.

Isso não apenas dá segurança, como cria um ambiente no qual a indústria pode compartilhar dados com parceiros ou com os fabricantes, de forma a otimizar o funcionamento dos seus equipamentos - frente a alterações nas matérias-primas, por exemplo.

"Nossa tecnologia cria uma ponte entre a arquitetura IdC e as soluções existentes para a troca segura de dados de processos industriais, como o aplicativo de administração de ativos da Indústria 4.0 ou a arquitetura IDS [sigla em inglês para Sistema de Detecção de Intrusos]. Ela pode acomodar qualquer tipo de banco de dados ou aplicativo. Por exemplo, ela permite que fabricantes e usuários de máquinas compartilhem dados do processo para melhorar o monitoramento das condições da ferramenta," disse Hendrik Habe, membro da equipe.

Mas um dos grandes interesses da nova plataforma é permitir que programas de aprendizado de máquina e inteligência artificial sejam usadas para gerar valor a partir dos dados coletados do processo industrial, neste caso, dados sonoros que traduzem a "saúde" de cada equipamento industrial.

"Os humanos também podem fazer isso, mas a inteligência artificial pode fazer mais rapidamente e analisar muito mais espectros de som ao mesmo tempo, além de aprender a distinguir sinais de desgaste em uma escala mais precisa. O algoritmo ajuda o operador humano a decidir, por exemplo, se uma ferramenta precisa ser substituída ou não. A inteligência artificial é sintonizada em frequências diferentes das do ouvido humano e pode aconselhar ao operador quais frequências devem receber atenção especial," disse Sebastian Mayer, membro da equipe.







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