L’auge de l’Internet de les coses (IoT) ha portat l’evolució dels sensors a un nivell completament diferent. Els sensors són una part integral de qualsevol empresa d’enginyeria que treballa a la plataforma IoT. Diverses indústries i organitzacions utilitzen diferents tipus de sensors IoT, com ara sensors de temperatura, de proximitat, de qualitat de l'aigua, etc. Fundada el 2019, XYMA Analytics ofereix una completa plataforma d’anàlisi basada en l'IoT industrial per proporcionar un control intel·ligent dels processos.
L’ús de sensors avançats de guia d’ones per ultrasons per als entorns més durs va ser la idea principal que va convèncer l’equip d’enginyers ben qualificats a crear una empresa. Avui, la companyia compta amb la creació de sensors intel·ligents per millorar l’eficiència operativa i oferir alguna cosa més que mesures. Curiosos per saber més sobre l’empresa, l’equip, l’estil de treball, les solucions de problemes i els plans de futur, vam fer algunes preguntes al doctor Nishanth Raja. Seguiu llegint per saber què té de dir.
El Dr. Nishanth Raja és el conseller delegat de XYMA Analytics, una empresa incubada a IIT Madras i una derivació del Centre d’avaluació no destructiva. Va ser investigador sènior a l’Institut de Recerca en Control de Fluids, Palakkad a Kerala i més tard es va incorporar com a responsable del projecte al Centre for Non Destructive Evaluation (CNDE) - IIT de Madras i va rebre el seu doctorat. de la Universitat Anna. També ha treballat en diversos projectes relacionats amb la indústria a l’àrea de mesuraments de temperatura i cabal basats en guies d’ones ultrasòniques i té una rica experiència industrial.
P. Què us va inspirar a iniciar XYMA Analytics? Quins problemes pretén resoldre l’empresa?
XYMA Analytics és el resultat del profund interès suscitat per les indústries del sector del petroli i el gas, la fabricació i l'aeroespacial. Durant el meu període d'investigació al Centre for NDE, vaig participar en el desenvolupament de sensors guiats d'ones per ultrasons basats en ones guiades per a entorns hostils i perillosos en indústries de processos; el repte era resoldre els seus punts de dolor. La mesura dels paràmetres del procés és vital a les indústries de processament i fabricació, on la nostra tecnologia de detecció basada en guies d’ones els va ajudar a mesurar en regions hostils i inaccessibles de manera distribuïda. Vam observar que hi ha una gran demanda de tecnologies de detecció a les indústries. Aquest va ser el moment en què vam decidir incorporar XYMA Analytics com a start-up que pogués proporcionar solucions de detecció a les indústriesper millorar l'eficiència del seu procés i millorar la vida del producte.
XYMA Analytics aborda problemes relacionats amb els sensors de procés convencionals amb la seva nova tecnologia de sensors basats en guies d'ones ultrasòniques que ajuda les indústries a controlar contínuament els seus paràmetres de procés amb l'IoT industrial amb la visió de democratitzar l'eficiència del procés basat en els sensors per a les indústries i també proporcionar distribució a tota la planta. i solucions de detecció simultània per a la presa de decisions basades en dades. Això és difícil mitjançant solucions de detecció convencionals.
Aquest sensor es troba actualment en proves de camp en diverses aplicacions industrials, inclosa la supervisió de la temperatura de la camisa de refrigeració del motlle durant el procés de fabricació de l’acer, així com per a mesures de temperatura de la paret del forn en el procés petroquímic, les indústries de fabricació de vidre
P. Parleu-nos dels vostres "Sensors de guia d'ona ultrasònics", quina tecnologia hi ha darrere?
El sensor de guia d'ones ultrasònic pot ser de diferents seccions transversals, com ara filferro, vareta, tira seleccionable en funció de l'accés per a la guia d'ones, diferents materials, ja sigui metalls o ceràmica, i es pot configurar per a diferents aplicacions de mesura, inclòs l'ajust de la distribució especial dels sensors.
El principi és que una ona d'ultrasons s'excita i viatja juntament amb el gruix de la guia d'ones. Seguint la interacció de les ones ultrasòniques de propagació amb discontinuïtats geomètriques dissenyades intencionadament (corbes, osques, etc.) i rastrejant el canvi del temps de vol i freqüència, l’atenuació, el canvi d’amplitud del senyal ultrasònic reflectit des de l’espai adequat reflectors (corbes, osques, etc.) s’extreu la informació localitzada del medi circumdant (per exemple, la temperatura).
En general, els sensors de guia d’ones ultrasònics mesuren els canvis en la velocitat de la guia d’ones a causa de les variacions en les seves propietats materials (α, E, G i ρ) derivades dels canvis en el medi circumdant, com ara la temperatura, la humitat, etc. el vol, el canvi de velocitat, el desplaçament de fase de les ones ultrasòniques en comparació amb els senyals de temperatura ambient, ajuden a mesurar els canvis de temperatura i altres propietats (reologia) en els mitjans circumdants.
P. Com són avantatjosos els sensors de guia d'ona per ultrasons respecte als sensors convencionals?
Molts processos industrials funcionen a temperatures molt altes. Per exemple, la refinació del cru i la generació d’electricitat requereixen nivells de temperatura que superin els centenars de graus centígrads. Els sensors convencionals, com ara termoparells, RTD i sensors de nivell, tenen problemes de precisió a causa de la deriva del sensor durant el seu funcionament a llarg termini.
Els termoparells, en particular, quan s’utilitzen a temperatures elevades en entorns hostils són propensos a fallades mecàniques a la unió. A més, els termoparells només poden proporcionar temperatura local en una sola regió d’interès. Mentre que els sensors de guia d'ones d'ultrasons són més robustos, ja que s'utilitza el mateix material de filferro de termopar (per exemple: Kanthal, Chromel, acer inoxidable, etc.) com a guia d'ones i no té cap unió per fallar. A més, aquest sensor té una petjada menor i es pot dissenyar per a diferents configuracions com ara helicoïdals, en espiral, doblegats múltiples, etc. per exemple: nivell, temperatura i reologia) de l’ús d’un sensor de guia d’ones únic proporcionen un avantatge als nostres sensors de guia d’ones per ultrasons en comparació amb els sensors convencionals.
Les guies d’ones guien l’ona ultrasònica des de l’electrònica del sensor fins a la regió de mesura d’interès, mentre mantenen l’electrònica del sensor (transductor) lluny dels entorns inaccessibles hostils i remots, tal com es mostra a continuació.
A més, el sensor de guia d'ones proposat és molt robust i es pot adaptar a entorns industrials complexos per a mesures més versàtils i redundants de temperatura, reologia i nivell de fluid en recintes crítics. La mesura de la temperatura distribuïda és difícil mitjançant termoparells convencionals a causa de la seva capacitat per mesurar una mesura d’un sol punt que suporti la restricció de la mida de l’entorn hostil. El sensor de guia d’ones basat en ona guiada proporciona una solució fiable, estable i rendible per a la mesura de processos i interfícies.
P. Un sol sensor pot mesurar diversos paràmetres com la temperatura, la viscositat, la densitat, etc.? Com es fa possible?
Durant la meva investigació, vam fundar els modes fonamentals d’ones guiades: Longitudinal L (0,1), Torsional T (0,1) i Flexural (1,1) es poden transmetre / rebre simultàniament mitjançant un únic sensor de guia d’ones on viatja cada mode d’ona. a una velocitat diferent i sensible a diferents desplaçaments / propietats.
Per exemple, el mode d'ona longitudinal (sensible al desplaçament axial) es pot utilitzar per mesurar la temperatura, el mode d'ona torsional (sensible al desplaçament angular) es pot utilitzar per a la mesura de reologia (viscositat / densitat / temperatura) i el mode d'ona flexional(Sensible al desplaçament fora del pla) es pot utilitzar per mesurar el nivell. Seguint el canvi en l’atenuació i el desplaçament de fase i el desplaçament de freqüència d’aquests modes d’ona (longitudinal, flexional i torsional), podem controlar les propietats del medi circumdant. Aquesta tecnologia patentada es prova en un entorn industrial per mesurar simultàniament la temperatura i la viscositat de les resines a altes temperatures mitjançant un sensor de guia d'ona únic. Aquestes guies d'ona es poden dissenyar a mida per a una aplicació específica a la indústria i també es poden dissenyar en diferents seccions transversals.
P. Quin tipus de sensors ofereix XYMA per a les indústries pesades i les indústries de processos?
XYMA Analytics desenvolupa noves plataformes basades en tecnologia de sensors per a l'IoT industrial amb la visió de democratitzar l'eficiència del procés basat en sensors per a les indústries i també proporcionar solucions de detecció distribuïdes i simultànies a tota la planta per a la presa de decisions basades en dades. Els nostres productes tecnològics patentats, PoRTS (Portable Rheology and Temperature Sensors) i uTMS (Multi-point Temperature Measuring System) se centren en augmentar la productivitat de les indústries augmentant l’eficiència del procés i reduint les oportunitats d’errors manuals i augmentant la vida del producte.
P. Totes les solucions de sensors són fabricades pel propi XYMA Analytics? Parli'ns del seu procés de fabricació i cadena de subministrament
Els sensors XYMA estan personalitzats i dissenyats internament per a una àmplia gamma de temperatures. Desenvolupem un sensor de guia d’ones basat en el seu rang de temperatura i l’entorn on es requereix la detecció. A més, la selecció del material de la guia d'ones, la mida, la longitud i el nombre de sensors dissenyats depèn principalment dels requisits previs del client i de l'entorn de l'aplicació.
Tenim una instal·lació de fabricació d’última generació i aviat estem planejant ampliar les nostres instal·lacions actuals de calibratge en R + D per satisfer tots els requisits de proves del client. Sempre mantenim els valors QHSE (qualitat, salut, seguretat i medi ambient) al màxim durant la fabricació, instal·lació i servei postvenda amb l'ajuda de joves enginyers completament dedicats. En cada etapa del nostre procés de cadena de subministrament, hem definit KPI (indicadors clau de rendiment) ben definits per garantir el procés que coincideixi amb els nostres valors bàsics. Com que la tecnologia ha evolucionat a partir de l’equip XYMA, hem desenvolupat les nostres dades mestres per a totes les entitats per garantir la fiabilitat dels nostres productes. Sempre ens assegurem de complir tots els requisits de qualitat del client. Tots els nostres proveïdors se sotmeten a un procés d’avaluació tècnica per garantir la fiabilitat i la qualitat dels articles subministrats.Per millorar el producte, també disposem d’un sistema de comentaris dels clients.
P. XYMA Analytics també proporciona connectivitat IIoT i anàlisi de dades. Quines solucions sense fils i plataformes IoT utilitzeu?
Els productes XYMA-IoT (XIoT) són actualment tecnologia de xarxa d’àrea àmplia de gran abast (LoRaWan) de poca potència, a més de MQTT com a protocols de comunicació estàndard amb càlcul i visualització de vora, per automatitzar i optimitzar el flux de procés a través d’algoritmes d’autoafinació desplegats a la vora. Per a l’aplicació d’aquests protocols estàndard, s’han implementat plataformes IoT com Arduino, raspberry pi, Semtech (LoRa) i AI thinkers juntament amb la interfície mútua amb dues o més plataformes (Arduino i Python) per a l’anàlisi i la transferència de dades. Altres tècniques d'optimització com el protocol HART i Modbus s'utilitzen per a altres requisits industrials. Aquestes solucions de comunicació sense fils de punta a punta s'han utilitzat per millorar la connectivitat en les condicions actuals o com a part integrada de solucions propietàries per a diverses aplicacions industrials.
P. A qui es beneficien actualment aquests sensors de guia d'ona per ultrasons i com? Ens podeu donar un exemple / cas pràctic?
Una àmplia gamma d'indústries, incloent (a) Les indústries manufactureres que impliquen metalls, forns de forn, etc. (b) les indústries de procés, com ara refineries, indústries químiques, indústries de fertilitzants per millorar la vida dels components d'alta temperatura, així com l'eficàcia i la robustesa de les indústries. (c) Per a indústries com ara el reactor de cria ràpida on la imatge i les mesures sota el metall líquid són un repte (d) Indústries d’emmagatzematge controlades per temperatura. (e) Indústries de polímers per al control de curacions, incloses l'aeroespacial, el compost, etc.
Certament, hi ha força casos en què els nostres sensors van ajudar a processar la indústria per optimitzar la seva eficiència i identificar la curació del seu producte. Per exemple, el seguiment continu de la curació de la temperatura del compost utilitzat en les indústries aeronàutiques continua sent un repte. Hem incorporat els nostres sensors de guia d’ones durant la fabricació dels compostos i els hem monitoritzat contínuament fins que es completa el curat. Utilitzant les dades de temperatura i curació proporcionades pel nostre sensor, els fabricants poden millorar la vida del producte i l’eficiència del procés fins al 50-70%.
Un altre exemple d’aquesta revolucionària tecnologia que va ajudar a prevenir la fallada del producte de la indústria manufacturera líder és mesurant la temperatura distribuïda del forn durant el seu procés. La mesura de la temperatura distribuïda és difícil utilitzant termoparells convencionals a causa de la seva capacitat per mesurar una mesura d’un sol punt que suporti la restricció de la mida de l’entorn hostil. El nostre sensor de guia d'ones pot fer mesures mantenint la regió del sensor en un entorn hostil i operant-lo des d'una ubicació remota, i també els sensors de guia d'ones poden fer mesures de temperatura distribuïdes en diversos llocs. La restricció de geometria (ranura d’1,5 mm) per inserir diversos termoparells també s’aborda utilitzant una única guia d’ones (1 mm) amb múltiples sensors.
P. A part de XYMA Analytics, quins són els altres agents de la indústria que ofereixen solucions mitjançant sensors de guia d'ona per ultrasons?
Segons el nostre coneixement, XYMA és l’única indústria que proporciona tècniques guiades de detecció de guies d’ones basades en ones per mesurar processos a les indústries. Hi ha indústries consolidades com ABB, Honeywell, Omega i Emerson que participen en el negoci de mesurament de processos, però IIoT ha permès la detecció de guies d’ones amb anàlisi de dades per fer que XYMA sigui diferent dels actors existents al mercat en termes de tecnologia i solucions proporcionades.. L’avantatge clau dels sensors de guia d’ones són robusts i tenen una petjada més petita, capaç de detectar múltiples punts i paràmetres en un ampli rang de temperatura.
P. Com veu les indústries de l'Índia adaptar IIoT? Quins són els obstacles?
En les darreres dècades, l'IoT s'ha transformat de la "Internet de les coses" a la "Intel·ligència de les coses". A les indústries, l'IoT s'utilitza per maximitzar l'eficiència per millorar les condicions de seguretat i salut, reduir el temps d'inactivitat i proporcionar un producte personalitzat. El principal obstacle respecte a l’IdT és la menor consciència entre les indústries de l’Índia sobre el seu ús i intel·ligència que poden ajudar a millorar l’eficiència operativa de les indústries en general ajudant-les a millorar el control i augmentar la seguretat i la precisió.
El principal repte de les indústries índies és l’emmagatzematge de dades i els problemes de propietat, el conflicte en els estàndards seguits per cada indústria, els problemes de seguretat de les dades, la manca de persones qualificades a la planta i la restricció a Internet dins de la planta, l’accés i la integració d’IoT al seu tauler. etc.
Portar la innovació del laboratori a la indústria no és una feina fàcil per a cap startup. El producte ha de ser robust, certificat i fiable amb una alta precisió. Aquests són alguns dels principals reptes de la indústria índia.
P. Parleu-nos del vostre equip i lloc de treball
XYMA compta amb un fort equip de joves enginyers amb experiència tant industrial com investigadora d’institucions eminents com IIT, NIT, laboratoris CSIR i MNC, etc. Aquest grup de joves científics ajuda XYMA a desenvolupar els seus productes indígenes que són prou competitius i prou robusts per competir. amb grans actors de la indústria.
A més, els meus cofundadors, el professor Krishnan Balasubramanian i el professor Prabhu Rajagopal, són pioners en el camp de la Ultrasonics i el NDE. M’han guiat, motivat i tutoritzat per fer realitat XYMA i fer servir XIoT per abordar problemes industrials. El professor Krishnan Balasubramanian és actualment el cap del Centre d'Avaluació No Destructiva (CNDE) i professor titular del Departament d'Enginyeria Mecànica de l'Institut de Tecnologia de l'Índia de Madras. Ha estat involucrat en el camp de l’avaluació no destructiva durant més de 30 anys amb aplicacions en camps de manteniment, garantia de qualitat, fabricació i disseny. Té més de 300 publicacions tècniques. Les seves àrees d’interès inclouen l’avaluació no destructiva, la fabricació intel·ligent i el seguiment en procés, el seguiment estructural de la salut i l’anàlisi de dades aplicades.El professor Prabhu Rajagopal ha estat involucrat en el camp de l'avaluació no destructiva des de fa prop de 20 anys. Té experiència en transductors d’alta temperatura i en ultrasons guiats per funcions. Entre les seves àrees d’interès s’inclouen les ones guiades per funcions (FGW), les lents meta-materials, el sensor basat en guies d’ones per al control de l’estat / curació i el NDE mitjançant robòtica.
L’ecosistema de cèl·lules d’incubació de IIT madras ens va donar suport de manera que podíem començar des del laboratori. Utilitzem les millors instal·lacions per construir i provar els vostres productes. IIT-M va ajudar XYMA a portar el producte a la indústria, cosa que us porta un quilòmetre per davant.
P. Quins són els plans de futur per XYMA Analytics i com veieu el mercat?
L’Índia és una petita porció del mercat mundial on actualment hem desplegat els nostres productes. La nostra expansió també implicarà la col·laboració amb centres de recerca i universitats de tot el món per impulsar la R + D en els nostres futurs sensors XIoT basats en IA per a l’optimització de processos. Això ajuda a realitzar un control intel·ligent d’actius per realitzar avaluacions de riscos i la predicció estimada de la vida útil per millorar la seguretat i l’eficiència és a les indústries bàsiques. XYMA està centrat en desplegar les nostres solucions patentades de gamma alta als mercats mundials de petroli i gas, indústries manufactureres i portar la tecnologia bàsica indígena construïda a l’Índia a la resta del món.