工业设备判断一个人或者物体是否存在，过去最常见的方法并不复杂。光电传感器依靠光束变化判断工件经过，接近传感器检测金属目标，超声波传感器则通过声波反射测量距离，这些技术已经在生产线上使用多年。但工厂现场并不总是拥有稳定的检测条件，光线变化、灰尘、设备遮挡、油污以及安装空间，都可能影响不同传感器的实际效果。8月26日至28日，日本安立与TÜV Rheinland Japan围绕60GHz移动物体检测传感器举行技术专题活动，内容已经从毫米波雷达基本原理进一步延伸到日本现行技术要求、测试方法以及制造检测。60GHz雷达传感器开始受到工业领域持续关注，原因并不是要替代现有光电和接近传感器，而是为一些传统检测手段不容易稳定工作的现场增加另一种非接触感知方式。

日本现行无线电法规已经将57GHz以上、66GHz以下频段列入移动物体检测传感器可使用的频率范围。这类传感器主要利用发射和接收毫米波信号判断目标的存在、位置和运动状态。与普通光学检测最大的区别在于，它并不依赖可见光形成图像，因此在黑暗或者照明变化明显的环境中仍然可以工作；与超声方式相比，其工作原理也不依赖空气中的声波传播。对于自动化设备来说，这意味着一些过去需要专门布置照明或者受到环境条件限制的检测位置，可以增加毫米波方案进行比较和验证。不过，不同材料对毫米波的吸收和反射特性不同，设备外壳、安装角度以及周围金属结构都会影响检测结果，因此它并不是一个安装以后不需要调试的万能传感器。

60GHz附近的毫米波波长较短，可以在较小天线尺寸下实现目标检测，这也是相关传感模块能够逐渐进入设备内部的重要原因。工业设备留给传感器的空间通常十分有限，一台机械内部往往已经安装了电机、气缸、线缆、护罩和其他检测元件，如果感知设备本身体积过大，就很难增加新的检测位置。毫米波芯片和天线逐渐集成以后，传感器可以做得更加紧凑，使设备制造商能够在控制面板、机械外壳或者独立检测模块中增加雷达感知功能，而不需要像大型雷达设备那样预留大量安装空间。

人员存在检测是比较容易理解的一类应用。传统光电传感器通常只能判断某一条光路有没有被遮挡，而毫米波雷达可以进一步获取目标距离和移动信息。如果生产设备需要知道人员是否正在靠近某个区域，或者判断一个空间内是否仍然有人存在，雷达检测能够提供比单点遮挡更加丰富的数据。不过，这里需要明确区分普通人员检测与机械安全功能。能够检测到人员，并不意味着一个雷达传感器自动具备安全光幕、安全激光扫描仪或者其他功能安全设备的认证能力。如果检测结果直接用于危险机械停机，仍然必须按照实际机械安全要求选用具有相应安全性能和认证的系统，不能因为毫米波能够识别人或物体，就把普通感知模块直接当成安全保护装置使用。

工业物流和移动设备也是60GHz雷达可能逐步增加的应用区域。AGV、AMR以及其他移动机械本身需要持续判断周围环境，视觉相机能够提供丰富信息，但图像处理量较大，而且照明条件会直接影响成像效果。激光雷达具有较成熟的距离测量能力，毫米波雷达则可以作为另一类距离和运动信息来源。实际设备通常并不会只依赖一种传感器，而是根据导航、避障、人员识别和成本要求组合使用不同检测方式。自动化设备传感器数量增加以后，真正重要的不是哪一种传感技术参数最高，而是不同传感信息能否稳定进入控制系统，并在异常情况下给出一致结果。

这次安立把重点放到测试方法，也反映出60GHz传感器从研发走向产品化以后遇到的新问题。普通接近开关或者光电传感器在生产线上进行功能确认相对简单，而毫米波设备需要确认发射频率、功率、频谱以及射频性能是否符合设计和法规要求。传统毫米波测试往往需要使用电波暗室或者屏蔽箱等设备，测试系统体积和投资都比较大。安立此次介绍的方向之一，是利用近场探头进行不依赖大型测试暗室的测量，希望降低研发和生产检查中毫米波产品测试的复杂程度。对于一种传感技术能否真正大量进入工业设备而言，制造端能不能快速检查每一个产品，其重要性并不低于研发阶段能不能做出样机。

这一点与工业传感器过去的发展规律相似。一项检测技术刚出现时，行业首先关注能够测到什么；真正进入批量设备以后，问题很快就会变成传感器能不能稳定生产、不同批次之间是否一致、安装以后怎样校准、发生异常怎样判断。如果一只传感器只能在实验环境中得到漂亮结果，却无法在生产线上快速完成质量检查，设备制造商就很难大规模采用。60GHz毫米波应用扩大之后，相应的射频检测、校准和生产测试设备，也会成为整个传感器供应链的一部分。

对于机械设备制造商而言，毫米波传感器增加后还会带来新的接口需求。传统开关量传感器通常只需要输出一个ON/OFF信号，而能够获得距离、速度或者多个目标信息的雷达传感器，需要传输的数据更多，实际产品可能采用串行接口、CAN、工业网络或者其他数字通信方式与控制器连接。传感数据变复杂以后，PLC或者边缘控制器也需要承担更多判断工作。也就是说，从简单接近开关升级到毫米波感知，并不是只把一只传感器换掉，后面的通信、数据处理和设备程序都有可能发生变化。

工业连接和线缆设计同样不能忽略。60GHz指的是传感器内部使用的雷达工作频率，并不意味着设备之间一定通过60GHz无线方式传输控制数据。实际工业产品仍然需要电源输入，并通过有线或者其他接口将处理后的检测结果发送给设备控制系统。安装在机械附近的传感器还会遇到振动、油污、温度变化和频繁维护，因此连接器、防护结构以及线缆固定仍然属于产品可靠性的一部分。传感方式变得更加先进以后，这些传统基础部件并不会消失。

毫米波检测还有一个比较现实的优势，就是能够减少部分机械接触。设备状态检测如果依靠机械开关长期反复动作，开关本身会存在磨损；非接触传感器则可以避免这一部分机械寿命问题。光电和接近传感器早已体现了这种优势，毫米波只是在非接触检测技术中增加了另一种选择。对设备设计人员来说，更合理的方法仍然是根据工件材料、检测距离、环境、精度和成本选择技术，而不是简单按照“新技术替代旧技术”的方式决定传感器。

目前60GHz雷达在汽车、人员感知和消费设备中的应用发展速度较快，工业领域则仍处在不同应用不断验证的阶段。工厂环境复杂，金属设备数量多，机械布局差异明显，同一套雷达参数并不能直接复制到所有设备中。因此，现阶段不适合把60GHz传感器描述成已经成为工业现场的主流检测方案。8月26日开始的技术活动真正值得注意的，是行业讨论已经越来越多地涉及法规、测试和制造，而不再停留在“毫米波可以检测物体”这一基础功能上，这通常意味着相关产品正在逐步进入更实际的工程阶段。

对工控行业来说，这种变化为传感器市场增加了新的产品方向。光电、接近、超声、视觉和毫米波并不会只剩下一种技术，每一种方法都有自己的适用范围。随着生产设备对人员存在、距离、运动以及复杂环境下目标状态的检测需求增加，未来设备上的传感器组合可能更加多样。真正决定60GHz雷达能否在工业现场扩大应用的，最终仍然是与传统工控产品相同的几个条件：检测是否稳定、安装是否方便、接口是否容易接入控制系统、生产测试是否成熟，以及长期使用后是否容易维护。