コンセプト

概念

树莓派引以为傲的绝对性价比,以及在树莓派上可使用的开源软件和全世界的专家用户在网络上发布的惊人的技术知识基础。在尽早将树莓派平台上开发出的最先进IoT工学技术应用于生产车间的呼声中应运而生的,正是在欧洲诞生的工业用树莓派。

作为平台应用的树莓派

从商业角度来说,树莓派也是最成功的掌上计算机。全世界范围累计销售2000万台,日本国内年销售量80万台,大大超过国内PLC60万台的出货量。树莓派给人以教育用和兴趣用的印象,但事实上在生产车间和其他工业用途上也被广泛利用。
树莓派的特征,是可以使用包括基于ARM上的高性价比硬件,免费的Linux OS (Raspbian) 。更出众的是,可以使用Linux 上的各种开源软件。我们所熟知的在大学和企业的研究开发部门,OpenCV(图像处理)、Scipy(科学计算)、Tensorflow(机器学习)、ROS(机器人控制)等开源软件作为主要工具活跃用于第一线的工学研究,这些开源软件及在此基础上开发的程序也同样可以用于树莓派。每天在网络上发布的来自全世界树莓派使用者的宝贵技术信息,也让树莓派作为轻松实现最先进工学技术的IoT平台的一个无人能及的理由。

プラットフォームとしてのラズベリーパイ
なぜ産業用ラズベリーパイなのか?

为什么选择工业用树莓派

诞生于欧洲的工业用树莓派,对“开发利用了树莓派绝对性价比和知识资产的工业用级别设备”这样的呼声做出了回应。5000~10000日元即可购买的普通树莓派因为是裸基板并且是通过USB供电,所以用于生产车间有些令人担忧。事实上,我们的试点项目中有将市面上售卖的树莓派用于生产车间,但因为热失控等原因树莓派会停止工作所以无法在连续工作的前提下使用。浩亭的工业树莓派是是一种工业级产品,可满足生产车间对可靠性、环境性能、长期操作和各种行业标准的要求,同时确保 100% 树莓派的兼容性。

2种工业用树莓派

浩亭备有2种工业用树莓派。塑料机壳的RevPi Core 3从2016年发售起,仅日本国内已有1000台以上用于生产车间。不到3万日元的价格(基础型号)和作为用DIN导轨就能简单在生产线和机身的控制板中组装的计算机,用于物流追踪数据收集,PLC合作,数字标牌(大型屏幕上显示信息)等再适合不过。电源是DC24V,外部接口有USB和微型HDMI。容量可选8GB和32BG。也可选择备有LAN端口x2, RS-485接口的RevPi Connect。另外,通过和DIO(数字输入输出)、AIO(模拟输入输出)模块的连接,可处理24V的调控输入输出。
金属机壳的MICA-R作为在国内铁路车辆方面拥有丰富成果的浩亭独有的DebianOS基础产品MICA的派生型号,安装了RaspberryPiCompute module 3+。优秀的散热功能让严酷环境下的连续使用成为可能。此外,因为采用完全防水工艺,所以即使在包括室外在内的严酷环境下,也可以在没有控制板的情况下进行安装。MICA-R最大的特点是,机壳的左半部分可以安装自定义板。生产车间的IoT需要和各种传感器,执行器,外部系统进行连接。MICA-R通过制成备有这些接口的自定义板,实现了理想的一体化IoT网关和开放式控制器。目前浩庭已经提供多种类自定义板,根据顾客要求还可低成本进行自定义板的追加开发。

理想的边缘计算机

工业用树莓派作为边缘计算机是十分理想的平台。事实上很多的生产技术工程师正在将以往作为边缘计算机平台的以Windows为基础的FA计算机替换成树莓派。成本可以减半是很重要的原因,比如 使用免费的Node RED就能够在图表上设计和开发复杂的数据变换,使用软件PLC CODESYSⓇ(许可证费用约6000日元)可轻松通过Ethernet/IP和EtherCAT实现和PLC的合作。另外,因为在MICA-R左侧的自定义板上可以开发自己喜欢接口,所以可以直接连接4-20mA和IO-Link这样的Windows PC上使用不了的信号线。请参阅边缘计算机APP事例。

高性能微型多用计算机STM32和树莓派

使用和树莓派并称为IoT技术主角,类似Arduino和 STM32这样的诞生于欧洲价值几百日元的通用微型计算机芯片,可以自如高速地驱动传感器和执行器。 近年,微型多用计算机的开发环境很大程度向用户友好型方向演变,在中小学生的电子工作和机器人竞技领域通用微型多用计算机也得到广泛应用。
我们备有安装了高性能微型多用计算机STM32F4系列的自定义板的工业用树莓派MICA-R。通过STM32 负责输入输出控制 ,树莓派负责其后的信息处理这样的角色分担,工业用树莓派适用的APP得到广泛传播。例如到目前为止搭载PLC和FA个人电脑的AGV(自动搬运机器人)不仅可以用4万日元一台的MICA-R STM32完成所有的控制系统,也可以充分活用树莓派支持的ROS(Robot Operating System)等最新的工学类开源软件资产。

高性能マイコンSTM32とラズパイ

来自MEMS传感器的测量革命

MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)是指将芯片中用于传感的机械零件进行集约化后的传感器内置IC芯片,对传感器的低价格化・小型化做出了极大的贡献。ToF(光测距仪)和温湿度等一般的MEMS传感器等为人所熟知的传感器以外,近年,多普勒传感器(精密速度测量)和测试空气中有害物质的气敏探测机器等,可用于工业用途的创新型MEMS传感器也登上了舞台。MEMS传感器的低电压输出和SPI、I2C通信等是标准的接口,所以用上述的STM32等微型多用计算机可以直接驱动。例如装有能够测量小于等于2万Hz的MEMS加速度计芯片的浩亭振动传感器可以在没有转化器的情况下直接连接MICA-R STM32。MEMS传感器,高性能微型多用计算机STM32和 工业用树莓派的组合让我们迎来了可实现绝对的低成本构建IoT高度测量系统的时代。

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