La montée en puissance de l'Internet des objets (IoT) a amené l'évolution des capteurs à un tout autre niveau. Les capteurs font partie intégrante de toute société d'ingénierie qui travaille sur la plate-forme IoT. Diverses industries et organisations utilisent différents types de capteurs IoT tels que des capteurs de température, des capteurs de proximité, des capteurs de qualité de l'eau, etc. selon leurs besoins. Fondée en 2019, XYMA Analytics propose une plate-forme d'analyse complète basée sur l'IoT industriel pour fournir une surveillance intelligente des processus.
L'utilisation de capteurs à guide d'ondes ultrasoniques avancés pour les environnements les plus difficiles a été l'idée principale qui a convaincu l'équipe d'ingénieurs qualifiés de créer une entreprise. Aujourd'hui, l'entreprise se vante de construire des capteurs intelligents pour améliorer l'efficacité opérationnelle et offrir plus que de simples mesures. Curieux d'en savoir plus sur l'entreprise, l'équipe, le style de travail, les solutions aux problèmes et les projets futurs, nous avons posé quelques questions au Dr Nishanth Raja. Lisez la suite pour savoir ce qu'il a à dire!
Le Dr Nishanth Raja est le PDG de XYMA Analytics - une société incubée par l'IIT Madras et une spin-out du Center for Non-destructive evaluation. Il a été chercheur principal à l'Institut de recherche sur le contrôle des fluides à Palakkad au Kerala et a ensuite rejoint en tant que chargé de projet au Centre pour l'évaluation non destructive (CNDE) - IIT Madras et a reçu son doctorat. de l'Université Anna. Il a également travaillé sur plusieurs projets liés à l'industrie dans le domaine des mesures de température et de débit basées sur des guides d'ondes ultrasoniques et possède une riche expérience industrielle.
Q. Qu'est-ce qui vous a inspiré pour démarrer XYMA Analytics? Quels problèmes l'entreprise entend-elle résoudre?
XYMA Analytics est le résultat du profond intérêt suscité par les industries du secteur pétrolier et gazier, manufacturier et aérospatial. Au cours de ma période de recherche au Center for NDE, j'ai participé au développement de capteurs à guide d'ondes à ultrasons à ondes guidées pour les environnements dangereux / hostiles dans les industries de processus; le défi était de résoudre leurs problèmes. La mesure des paramètres de processus est vitale dans les industries de transformation et de fabrication où notre technologie de détection basée sur des guides d'ondes les a aidés à mesurer de manière distribuée dans des régions hostiles et inaccessibles. Nous avons observé qu'il existe une forte demande de technologies de détection dans les industries. C'est à ce moment-là que nous avons décidé d'incorporer XYMA Analytics en tant que start-up qui pourrait fournir des solutions de détection aux industries.pour améliorer l'efficacité de leurs processus et améliorer la durée de vie de leurs produits.
XYMA Analytics résout les problèmes des capteurs de processus conventionnels avec sa nouvelle technologie de capteur basée sur un guide d'ondes à ultrasons qui aide les industries à surveiller en permanence leurs paramètres de processus avec l'IoT industriel dans le but de démocratiser l'efficacité de son processus basé sur des capteurs pour les industries et de fournir également une distribution à l'échelle de l'usine. et des solutions de détection simultanée pour la prise de décision basée sur les données. Ceci est difficile en utilisant des solutions de détection conventionnelles.
Ce capteur fait actuellement l'objet d'essais sur le terrain dans plusieurs applications industrielles, y compris la surveillance de la température de la chemise de refroidissement du moule pendant le processus de fabrication de l'acier ainsi que pour les mesures de température de paroi de four dans le processus pétrochimique, les industries de fabrication du verre.
Q. Parlez-nous de vos «capteurs à guide d'ondes ultrasoniques», quelle est la technologie derrière?
Le capteur de guide d'ondes à ultrasons peut être de différentes sections transversales telles que fil, tige, bande sélectionnable en fonction de l'accès pour le guide d'ondes, différents matériaux soit des métaux ou de la céramique et est configurable pour différentes applications de mesure, y compris le réglage de la distribution spéciale des capteurs.
Le principe est qu'une onde ultrasonore est excitée et se déplace avec l'épaisseur du guide d'ondes. En traçant l'interaction des ondes ultrasonores se propageant avec des discontinuités géométriques intentionnellement conçues (courbures, encoches, etc.) et en suivant le décalage du temps de vol et de la fréquence, l'atténuation, le changement d'amplitude du signal ultrasonore réfléchi à partir d'un espacement approprié réflecteurs (courbures, encoches, etc.) les informations localisées sur le milieu environnant sont extraites (par exemple, température).
En général, les capteurs de guide d'ondes à ultrasons mesurent les changements de vitesse du guide d'ondes dus aux variations de ses propriétés matérielles (α, E, G et ρ) résultant des changements du milieu environnant tels que la température, l'humidité, etc. vol, changement de vitesse, déphasage des ondes ultrasonores par rapport aux signaux de température ambiante, aident à mesurer les changements de température et d'autres propriétés (rhéologie) dans le milieu environnant.
Q. En quoi les capteurs à guide d'ondes à ultrasons sont-ils avantageux par rapport aux capteurs conventionnels?
De nombreux procédés industriels fonctionnent à des températures très élevées. Par exemple, le raffinage du pétrole brut et la production d'électricité nécessitent des niveaux de température supérieurs à plusieurs centaines de degrés Celsius. Les capteurs conventionnels tels que les thermocouples, les RTD et les capteurs de niveau ont des problèmes de précision en raison de la dérive des capteurs pendant leur fonctionnement à long terme.
Les thermocouples, en particulier, lorsqu'ils sont utilisés à des températures élevées dans des environnements hostiles, sont sujets à une défaillance mécanique de la jonction. De plus, les thermocouples ne peuvent fournir la température locale que dans une seule région d'intérêt. Alors que les capteurs à guide d'ondes à ultrasons sont plus robustes puisque nous utilisons le même matériau de fil de thermocouple (par exemple: Kanthal, Chromel, acier inoxydable, etc.) est utilisé comme guide d'ondes et il n'a aucune jonction pour échouer. En outre, ce capteur a une empreinte plus petite et peut être conçu pour différentes configurations telles que hélicoïdale, spirale, courbures multiples, etc. par exemple: niveau, température et rhéologie) de l'utilisation d'un seul capteur de guide d'ondes offrent un avantage à nos capteurs à guide d'ondes à ultrasons par rapport aux capteurs conventionnels.
Les guides d'ondes guident l'onde ultrasonore de l'électronique du capteur à la région de mesure d'intérêt, tout en maintenant l'électronique du capteur (transducteur) en toute sécurité à l'écart des environnements hostiles et inaccessibles éloignés comme indiqué ci-dessous.
En outre, le capteur de guide d'ondes proposé est très robuste et peut s'adapter à des environnements industriels complexes pour des mesures plus polyvalentes et redondantes de température, de rhéologie et de niveau de fluide dans des enceintes critiques. La mesure de la température distribuée est difficile avec des thermocouples conventionnels en raison de leur capacité à mesurer une mesure en un seul point pour résister aux contraintes de taille d'environnement hostile. Le capteur à guide d'ondes basé sur les ondes guidées fournit une solution fiable, stable et économique pour des mesures d'interface / de processus précis.
Q. Un seul capteur peut-il mesurer plusieurs paramètres tels que la température, la viscosité, la densité, etc.? Comment cela est-il possible?
Au cours de mes recherches, nous avons fondé les modes d'ondes guidées fondamentales Longitudinal L (0,1), Torsional T (0,1) et Flexural (1,1) peuvent être simultanément transmis / reçus à l'aide d'un seul capteur de guide d'ondes où chaque mode d'onde se déplace. à une vitesse différente et sensible à différents déplacements / propriétés.
Par exemple, le mode d'onde longitudinale (sensible au déplacement axial) peut être utilisé pour la mesure de la température, le mode d'onde de torsion (sensible au déplacement angulaire) peut être utilisé pour la mesure de rhéologie (viscosité / densité / température) et le mode d'onde de flexion(Sensible au déplacement hors plan) peut être utilisé pour la mesure de niveau. En suivant le changement d'atténuation et de déphasage et le décalage de fréquence de ces modes d'onde (longitudinal, flexionnel et torsionnel), nous pouvons surveiller les propriétés du milieu environnant. Cette technologie brevetée est testée dans un environnement industriel pour mesurer simultanément la température et la viscosité des résines à haute température à l'aide d'un seul capteur de guide d'ondes. Ces guides d'ondes peuvent être conçus sur mesure pour une application spécifique dans l'industrie et peuvent également être conçus dans différentes sections transversales.
Q. Quels types de capteurs sont proposés par XYMA pour les industries lourdes et les industries de process?
XYMA Analytics développe de nouvelles plates-formes basées sur la technologie des capteurs pour l'IoT industriel dans le but de démocratiser l'efficacité des processus basés sur des capteurs pour les industries et fournit également des solutions de détection distribuées et simultanées à l'échelle de l'usine pour la prise de décision basée sur les données. Nos produits technologiques brevetés, PoRTS (capteurs de rhéologie et de température portables) et uTMS (système de mesure de température multipoint) se concentrent sur l'augmentation de la productivité des industries en augmentant l'efficacité des processus et en réduisant les risques d'erreur manuelle et en améliorant la durée de vie du produit.
Q. Toutes les solutions de capteurs sont-elles fabriquées par XYMA Analytics lui-même? Parlez-nous de votre processus de fabrication et de chaîne d'approvisionnement
Les capteurs XYMA sont personnalisés et conçus en interne pour une large gamme de températures. Nous développons un capteur à guide d'ondes basé sur leur plage de température et l'environnement où la détection est requise. En outre, le choix du matériau du guide d'ondes, la taille, la longueur et le nombre de capteurs conçus dépendent principalement des conditions préalables du client et de l'environnement d'application.
Nous disposons d'une installation de fabrication à la pointe de la technologie et nous prévoyons bientôt d'étendre nos installations de R & D / d'étalonnage actuelles pour répondre à toutes les exigences de test des clients. Nous maintenons toujours les valeurs QHSE (Qualité, Santé, Sécurité et Environnement) au maximum pendant la fabrication, l'installation et le service après-vente avec l'aide de jeunes ingénieurs entièrement dévoués. À chaque étape de notre processus de chaîne d'approvisionnement, nous avons des KPI (Key Performance Indicators) bien définis pour garantir le processus qui correspond à nos valeurs fondamentales. La technologie étant issue de l'équipe XYMA, nous avons développé nos données de base pour toutes les entités afin d'assurer la fiabilité de nos produits. Nous nous assurons toujours de répondre également à toutes les exigences de qualité du client. Tous nos fournisseurs sont soumis à un processus d'évaluation technique pour garantir la fiabilité et la qualité des articles fournis.Pour l'amélioration des produits, nous avons également un système de feedback client.
Q. XYMA Analytics fournit également la connectivité IIoT et l'analyse des données. Quelles solutions sans fil et plates-formes IoT utilisez-vous?
Les produits XYMA-IoT (XIoT) sont actuellement une technologie de réseau longue portée à faible consommation d'énergie (LoRaWan) en plus de MQTT en tant que protocoles de communication standard avec Edge computing et visualisation, pour automatiser et optimiser le flux de processus à travers les algorithmes d'auto-réglage déployés en périphérie. Pour l'application de ces protocoles standard, des plates-formes IoT telles que Arduino, raspberry pi, Semtech (LoRa) et AI thinkers sont utilisées avec une interface mutuelle avec deux ou plusieurs plates-formes (Arduino et Python interfaçage) pour l'analyse et le transfert de données. D'autres techniques d'optimisation telles que le protocole HART et Modbus sont utilisées pour d'autres exigences industrielles. Ces solutions de communication sans fil de bout en bout ont été utilisés pour améliorer la connectivité dans l'état actuel ou en tant que partie intégrante de solutions propriétaires pour diverses applications industrielles.
Q. Qui bénéficie actuellement de ces capteurs à guide d'ondes à ultrasons et comment? Pouvez-vous nous donner un exemple / une étude de cas?
Un large éventail d'industries, y compris (a) les industries de fabrication impliquant des métaux, fours four, etc. (b) Les industries de transformation telles que les raffineries, les industries chimiques, les industries des engrais pour améliorer la durée de vie des composants température élevée, ainsi que l'efficacité et la robustesse des industries. (c) Pour les industries telles que les surgénérateurs rapides où l'imagerie et les mesures sous le métal liquide sont un défi . (e) Industries des polymères pour la surveillance du durcissement, y compris l'aérospatiale, les composites, etc.
Il existe certainement de nombreux cas où nos capteurs ont aidé l'industrie de transformation à optimiser son efficacité et à identifier le durcissement de son produit. Par exemple, la surveillance continue du durcissement à la température des composites utilisés dans les industries aéronautiques reste un défi. Nous avons intégré nos capteurs de guide d'ondes pendant la fabrication des composites et surveillés en continu jusqu'à ce que le durcissement soit terminé. En utilisant les données de température et de durcissement fournies par notre capteur, les fabricants peuvent augmenter la durée de vie du produit et l'efficacité du processus de 50 à 70%.
Un autre exemple de cette technologie révolutionnaire qui a aidé à empêcher la défaillance du produit de l'industrie manufacturière de premier plan est la mesure de la température distribuée de son four pendant son processus. La mesure distribuée de la température est difficile avec des thermocouples conventionnels en raison de leur capacité à mesurer une mesure en un seul point pour résister aux contraintes de taille d'environnement hostile. Notre capteur de guide d'ondes peut effectuer des mesures en maintenant la région du capteur dans un environnement hostile et en le faisant fonctionner à partir d'un emplacement distant.Les capteurs de guide d'ondes peuvent également effectuer des mesures de température distribuées dans plusieurs emplacements. La contrainte de géométrie (fente de 1,5 mm) pour insérer plusieurs thermocouples est également traitée en utilisant un seul guide d'ondes (1 mm) avec plusieurs capteurs.
Q. Hormis XYMA Analytics, quels sont les autres acteurs de l'industrie qui fournissent des solutions utilisant des capteurs à guide d'ondes à ultrasons?
À notre connaissance, XYMA est la seule industrie à fournir des techniques de détection par guide d'ondes guidées à base d'ondes pour les mesures de processus dans les industries. Il existe des industries bien établies telles qu'ABB, Honeywell, Omega et Emerson qui sont impliquées dans le secteur de la mesure de processus, mais l'IIoT a activé la détection par guide d'ondes avec analyse de données pour différencier XYMA des acteurs existants sur le marché en termes de technologie et de solutions fournies.. Le principal avantage des capteurs à guide d'ondes est leur robustesse et leur faible encombrement, capables de détecter multipoints et multiparamètres sur une large plage de températures.
Q. Comment voyez-vous les industries en Inde adapter l'IIoT? Quels sont les obstacles?
Au cours des dernières décennies, l'IoT est passé de «l'Internet des objets» à «l'intelligence des objets». Dans les industries, l'IoT est utilisé pour maximiser l'efficacité pour améliorer les conditions de santé et de sécurité, réduire les temps d'arrêt et également fournir un produit personnalisé. Le principal obstacle concernant l'IoT est la moindre prise de conscience parmi les industries en Inde de son utilisation et de son intelligence qui peuvent aider à améliorer l'efficacité opérationnelle des industries dans leur ensemble en les aidant à améliorer la surveillance et à accroître la sécurité et la précision.
Le principal défi dans les industries indiennes est les problèmes de stockage et de propriété des données, les conflits de normes suivies par chaque industrie, les problèmes de sécurité des données, le manque de personnes qualifiées dans l'usine et la restriction à Internet à l'intérieur de l'usine, l'accès et l'intégration de l'IoT à leur tableau de bord, etc.
Faire passer l'innovation du laboratoire à l'industrie n'est pas une tâche facile pour une startup. Le produit doit être robuste, certifié et fiable avec une grande précision. Ce sont là quelques-uns des principaux défis de l'industrie indienne.
Q. Parlez-nous de votre équipe et de votre lieu de travail
XYMA dispose d'une solide équipe talentueuse de jeunes ingénieurs avec une expérience à la fois industrielle et de recherche d'institutions éminentes telles que les IIT, les NIT, les laboratoires CSIR et les MNC, etc. Ce groupe de jeunes scientifiques aide XYMA à développer ses produits indigènes qui sont suffisamment compétitifs et robustes pour rivaliser avec de grands acteurs de l'industrie.
De plus, mes co-fondateurs, le professeur Krishnan Balasubramanian et le professeur Prabhu Rajagopal sont des pionniers dans le domaine des ultrasons et des NDE. Ils m'ont guidé, motivé et encadré pour faire de XYMA une réalité et utiliser XIoT pour résoudre les problèmes industriels. Le professeur Krishnan Balasubramanian est actuellement chef du Centre pour l'évaluation non destructive (CNDE) et professeur titulaire au Département de génie mécanique de l'Institut indien de technologie de Madras. Il est impliqué dans le domaine de l'évaluation non destructive depuis plus de 30 ans avec des applications dans les domaines de la maintenance, de l'assurance qualité, de la fabrication et de la conception. Il a plus de 300 publications techniques. Ses domaines d'intérêt comprennent l'évaluation non destructive, la fabrication intelligente et la surveillance en cours de processus, la surveillance de l'état de la structure et l'analyse des données appliquées.Le professeur Prabhu Rajagopal est impliqué dans le domaine de l'évaluation non destructive depuis près de 20 ans. Il possède une expertise dans les transducteurs haute température et les ultrasons guidés par fonction. Ses domaines d'intérêt comprennent les ondes guidées par caractéristiques (FGW), les lentilles en méta-matériau, le capteur basé sur un guide d'ondes pour la surveillance de l'état / cure et les NDE utilisant la robotique.
L'écosystème de cellules d'incubation IIT madras nous a soutenus de manière à ce que nous puissions commencer dès la sortie du laboratoire. Nous utilisons les meilleures installations de leur catégorie pour construire et tester vos produits. IIT-M a aidé XYMA à amener le produit dans l'industrie, ce qui vous fait un kilomètre d'avance.
Q. Quels sont les projets futurs pour XYMA Analytics et comment voyez-vous le marché?
L'Inde est une petite partie du marché mondial sur lequel nous avons actuellement déployé nos produits. Notre expansion impliquera également la collaboration avec des centres de recherche et des universités du monde entier pour stimuler la R&D sur nos futurs capteurs XIoT basés sur l'IA pour l'optimisation des processus. Cela permet d'effectuer une surveillance intelligente des actifs pour effectuer une évaluation des risques et une prévision de durée de vie estimée pour améliorer la sécurité et l'efficacité dans les industries de base. XYMA se concentre sur le déploiement de nos solutions brevetées haut de gamme sur les marchés mondiaux du pétrole et du gaz, sur les industries manufacturières et sur la diffusion de la technologie de base locale construite en Inde dans le reste du monde.