THE SYSTEMATICS EXPERIENCE

החברה:

טרייסנס מערכות מפתחת פתרונות מתקדמים לגילוי מרחוק וללא מגע של עקבות חומרי נפץ וחומרים מסוכנים, באמצעות שילוב של מערכות איסוף דגימות אוויר, חישה אלקטרוכימית, עיבוד אותות ואלגוריתמים מבוססי AI.

הטכנולוגיה מיועדת להפעלה ידנית ולשילוב על גבי רחפנים ופלטפורמות רובוטיות, ומאפשרת לבצע משימות גילוי בסביבות מורכבות תוך שמירה על מרחק בין המפעיל לבין האזור הנבדק.

תיאור המערכות המודגמות:

בדמו יוצגו הרכיבים המרכזיים של פתרונות טרייסנס לגילוי עקבות חומרי נפץ, המבוססים על איסוף אקטיבי של דגימות אוויר, חישה אלקטרוכימית ועיבוד אותות.

ההדגמה תציג את שרשרת הפעולה של המערכת – החל מאיסוף הדגימה באמצעות מערכת ידנית, רחפן או פלטפורמה רובוטית, דרך העברת חיישן האיסוף לערכת האנליזה ועד להצגת תוצאת הגילוי בממשק המשתמש. תהליך האנליזה יוצג באמצעות סימולציה של אפליקציית המערכת.

מערכת קלת משקל המיועדת לשילוב על גבי רחפנים, לצורך איסוף דגימות אוויר וגילוי מרחוק של עקבות חומרי נפץ.

מערכת ידנית המיועדת לאיסוף ממוקד של עקבות חומרי נפץ מטווח קרוב, ללא מגע פיזי עם המשטח או האובייקט הנבדק.

פתרון המיועד לשילוב על גבי פלטפורמות רובוטיות קרקעיות, לצורך ביצוע סריקות בסביבות סגורות, תת-קרקעיות ומורכבות.

הצורך / האתגר ההנדסי:

האתגר המרכזי הוא לתכנן מערכת המסוגלת לאסוף בצורה יעילה ועקבית כמויות זעירות של חלקיקים ואדים הנישאים באוויר , ולהעביר את הדגימה למערכת חישה המסוגלת להפיק אות מדיד לצורך זיהוי.

האתגר מורכב במיוחד מכיוון שתהליך האיסוף מתבצע בסביבה שאינה מבוקרת ומושפע מתנועת האוויר, מרחק וזווית ביחס לאזור הנבדק, תנועת הפלטפורמה, גאומטריית הסביבה ותנאי הרקע.

לכן, תהליך הפיתוח דורש שילוב בין תכן מכאני, אנליזות זרימה, חישה, אלקטרוניקה, עיבוד אותות ולמידת מכונה.

תכן ואנליזות זרימה:

אחד האתגרים ההנדסיים המרכזיים הוא תכנון גאומטריית מערכת האיסוף ושדה הזרימה סביבה.

המערכות תוכננו באמצעות SOLIDWORKS, תוך שימוש במודלים תלת-ממדיים ובאנליזות זרימה לצורך בחינת התנהגות האוויר סביב מנגנון האיסוף ואופטימיזציה של הגאומטריה.

האנליזות מאפשרות לבחון את כיווני הזרימה, מהירויות האוויר והתנהגות הזרימה באזור האיסוף, ולבחון כיצד שינויים בגאומטריית המערכת משפיעים על יעילות איסוף הדגימה.

ניתוח האות ובניית מודל AI:

לאחר שלב האיסוף והחישה מתקבלת תגובה אלקטרוכימית המתורגמת לאות חשמלי.

האות מכיל מידע המשמש לזיהוי חומר המטרה, אך במקביל מושפע מרעשי רקע, תנאי סביבה ושונות בין מדידות.

לצורך כך נעשה שימוש ב־MATLAB לניתוח ועיבוד האותות ולבניית מודלי AI / Machine Learning, המאפשרים לחלץ מאפיינים רלוונטיים מתוך האות ולבצע סיווג של תוצאות המדידה.

הגישה ההנדסית:

הפיתוח מבוסס על שילוב בין מודלים הנדסיים, סימולציות, ניסויים ועיבוד נתונים.

1. תכן מכאני: תכנון מכלולי האיסוף, החיישן והממשקים בין הרכיבים באמצעות SOLIDWORKS, תוך התייחסות לדרישות מכאניות, מגבלות משקל ונפח ותהליכי ייצור.
2. אנליזות זרימה: שימוש בכלי סימולציה של SOLIDWORKS לבחינת זרימת האוויר במערכת ובאזור האיסוף. הסימולציות משמשות להבנת התנהגות הזרימה ולביצוע איטרציות בתכנון, במטרה לשפר את יעילות האיסוף.
3. ניסויים ואיסוף נתונים: ביצוע מדידות וניסויים לצורך אפיון ביצועי המערכת ואיסוף נתונים של תגובות החיישן בתנאי מדידה שונים.
4. עיבוד אותות ו־AI: שימוש ב־MATLAB לניתוח הנתונים, עיבוד האותות, זיהוי מאפיינים ובניית מודלי AI / Machine Learning לסיווג תוצאות המדידה.
5. אינטגרציה: שילוב בין מערכת האיסוף, החיישן, האלקטרוניקה, האלגוריתמים וממשק המשתמש למערכת אחת, תוך התאמת הארכיטקטורה למספר פלטפורמות הפעלה.

התאמת הטכנולוגיה לפלטפורמות השונות:

יחידת איסוף קלת משקל המותקנת על גבי רחפן ומשתמשת בזרימת האוויר המושרת על ידי הרוטורים כחלק מתהליך איסוף הדגימה.

האתגר ההנדסי הוא לשלב את מערכת האיסוף בפלטפורמה אווירית קומפקטית תוך התחשבות במשקל, ממדים, צריכת אנרגיה והשפעת זרימת האוויר של הרחפן על תהליך האיסוף.

מערכת המבוססת על מנגנון זרימת אוויר דו-כיווני, המשלב הזרמת אוויר לעבר האזור הנבדק ושאיבת האוויר החוזר אל מערכת האיסוף.

המערכת תוכננה כך שתאפשר שליטה בשדה הזרימה ובאזור האיסוף, תוך שמירה על ביצועים גם כאשר המרחק והזווית ביחס למשטח משתנים במהלך ההפעלה.

מערכת המיועדת לשילוב על גבי פלטפורמה רובוטית ולביצוע סריקות ממושכות. האתגר הוא לשלב את מנגנון האיסוף, החישה והאנליזה בפלטפורמה ניידת תחת מגבלות של משקל, נפח, צריכת אנרגיה ועמידות לתנאי סביבה.

מה תראו בדמו:

בדמו יוצגו הרכיבים המרכזיים של פתרונות טרייסנס ויודגם הקשר בין מערכת האיסוף, החיישן, מערכת האנליזה וממשק המשתמש.

ההדגמה תתמקד בעיקר בארכיטקטורה הטכנולוגית ובשרשרת עיבוד המידע , ולא באיסוף או אנליזה של חומר נפץ אמיתי בזמן הדמו.

1. יוצגו תצורות האיסוף השונות עבור מערכת ידנית, רחפן ופלטפורמה רובוטית.
2. יוצג מנגנון איסוף הדגימה והעקרונות ההנדסיים שעליהם הוא מבוסס.
3. יוצג חיישן האיסוף והאופן שבו הוא משולב במערכת.
4. יודגם המעבר של החיישן למערכת האנליזה.
5. יוצג באמצעות סימולטור תהליך האנליזה והעיבוד של האות.
6. יוצג ממשק המשתמש ואופן הצגת תוצאת הגילוי.

הדגש יהיה על המעבר מהתופעה הפיזיקלית – איסוף הדגימה והתגובה האלקטרוכימית – דרך עיבוד האות והמודל החישובי, ועד לתוצאת הגילוי המוצגת למפעיל.

היבט הנדסי מרכזי:

אחד ההיבטים ההנדסיים המרכזיים הוא החיבור בין תכן מכאני ואנליזות זרימה לבין ביצועי החישה והאלגוריתמיקה.

תהליך הפיתוח אינו מתייחס למערכת האיסוף, לחיישן ולאלגוריתם כמכלולים נפרדים. שינוי בגאומטריית מערכת האיסוף משפיע על שדה הזרימה ועל כמות החומר המגיעה לחיישן, דבר המשפיע בתורו על האות המתקבל ועל ביצועי האלגוריתם.

לכן נעשה שימוש בתהליך איטרטיבי המשלב תכן ב־SOLIDWORKS, סימולציות זרימה, ניסויים, ניתוח נתונים ב־MATLAB ועדכון מודלי ה־AI.

גישה זו מאפשרת לבצע אופטימיזציה של המערכת ברמת ה־System, ולא רק של כל רכיב בנפרד.

אתגר מעניין במיוחד הוא שילוב מערכת האיסוף על גבי רחפן תוך ניצול זרימת האוויר הנוצרת על ידי הרוטורים.

התכן המכאני והאווירודינמי נדרש לקחת בחשבון את השפעת הרוטורים על שדה הזרימה ואת מגבלות המשקל והנפח של הרחפן.

ההיבט ההנדסי המרכזי הוא מנגנון זרימת האוויר המשלב הזרמה ושאיבה.

המערכת יוצרת זרימה מכוונת לעבר האזור הנבדק לצורך הנעה והרחפה של עקבות, ובמקביל מייצרת זרימה חוזרת המובילה אותן אל חיישן האיסוף.

תכנון גאומטריית הזרימה והאיזון בין ההזרמה לשאיבה נבחנים באמצעות תכן מכאני ואנליזות זרימה, במטרה לייצר תנאי איסוף יעילים ועקביים.

האתגר הוא לאפשר סריקה ממושכת ולשלב את תהליכי האיסוף, החישה והאנליזה על גבי פלטפורמה רובוטית הפועלת בסביבות סגורות, תת-קרקעיות ומורכבות.

סיכום טכנולוגי:

הייחוד ההנדסי של המערכת הוא באינטגרציה בין תכן מכאני ואנליזות זרימה, חישה אלקטרוכימית ועיבוד אותות מבוסס AI , כאשר אופטימיזציה של כל אחד מהשלבים משפיעה ישירות על ביצועי המערכת כולה.

השילוב בין SOLIDWORKS לתכן ולסימולציות זרימה לבין MATLAB לעיבוד אותות, ניתוח נתונים ובניית מודלי AI מאפשר תהליך פיתוח איטרטיבי המבוסס על שילוב בין סימולציה, ניסויים וניתוח נתונים.

בדמו יוצגו רכיבי הארכיטקטורה והקשר ביניהם באמצעות סימולציה של תהליך העבודה. חיישן האיסוף יוכנס לערכת האנליזה, וסימולטור של אפליקציית המערכת ידגים את תהליך הניתוח, את ממשק המשתמש ואת אופן הצגת התוצאה למפעיל.