meten = weten: de voordelen van sensorintegratie...o actuele milieuproblematiek, zoals de...
23
Transcript of meten = weten: de voordelen van sensorintegratie...o actuele milieuproblematiek, zoals de...
meten = weten: de voordelen van sensorintegratie
040-2507400
www.acalbfi.nl
Presenter
Presentation Notes
Welkom allemaal bij deze presentatie over sensorintegratie. Mijn naam is Matthijs de Wit en ik ben hier vandaag namens Acal Bfi.
sensorenosensoren – de basisosensorintegratie – het proces
businesscase 1businesscase 2
samenvatting en vragenronde
programma.
Presenter
Presentation Notes
Het programma ziet er als volgt uit. Eerst geef ik een korte uitleg over sensoren, om vervolgens verder de diepte in te duiken. Dit gaan we doen middels een tweetal businesscases, waarbij het volledige integratieproces onder de loep wordt genomen.
de basis.wat is een sensor?fysieke meetwaarde iets wat we feitelijk kunnen waarnemen
dit geeft ons informatie over condities en processen zoals: inzicht in kwaliteit, procesoptimalisatie, preventief onderhoud, veiligheid, etc.
Presenter
Presentation Notes
Zo, laten we beginnen. Een sensor, wat is dat nu eigenlijk? Laten we even kijken naar een kort filmpje voordat ik daar antwoord op geef. Een sensor is een instrument dat een fysieke meetwaarde omzet in iets wat we feitelijk kunnen waarnemen. Dit kan dus van alles zijn. Van een ballon die een stopseintje geeft, tot een rookmelder, die aangeeft dat het toch echt tijd is om de ruimte te verlaten. In beide gevallen een situatie waarbij de sensor ons informatie geeft. Informatie die ons inzicht geeft over een process of een bepaalde conditie. Informatie die wij vervolgens kunnen gebruiken voor diverse doeleinden, als procesoptimalisatie, preventief onderhoud en bijvoorbeeld het verhogen van kwaliteit en veiligheid.
de revolutie.drone
luchtkwaliteitsmeterwindmolens
automatiseringIoT
slimme lantaarnpaal
cloud
Presenter
Presentation Notes
Is dit dan alles waarvoor we sensoren kunnen gebruiken? Het antwoord op die vraag is: NEE. Denk bijvoorbeeld aan de industrie: Door de 4e industriele revolutie, groeit behoefte aan sensoren. Steeds meer “slimme” apparaten communiceren met elkaar en werken samen. Om dit alles in goede banen te leiden data nodig. Data die enkel te verkrijgen is door te meten met sensoren.
vergaande sensorificatie
o actuele milieuproblematiek, zoals de stikstofcrisis
o steeds hogere levensstandaard, zoals smart watches
door steeds groter wordende behoefte aan sensoren, wordt de ontwikkeling van sensoren meer en meer gepusht en ligt vergaande sensorificatie in het verschiet, met zeer uitzondelijke sensoren als resultaat
Presenter
Presentation Notes
Is dit dan alles waarvoor we sensoren kunnen gebruiken? Het antwoord op die vraag is: NEE. Denk bijvoorbeeld aan de industrie: Door de 4e industriele revolutie, groeit behoefte aan sensoren. Steeds meer “slimme” apparaten communiceren met elkaar en werken samen. Om dit alles in goede banen te leiden data nodig. Data die enkel te verkrijgen is door te meten met sensoren.
onwaarschijnlijke sensoren.
Presenter
Presentation Notes
Even een klein kijkje in de keuken van de onwaarschijnlijke sensoren. In dit filmpje ziet u een spectral sensor, waarmee materialen kunnen worden herkend evenals samenstellingen van bijvoorbeeld een stuk fruit.
het proces.
Presenter
Presentation Notes
Steeds meer sensoren dus met steeds meer mogelijkheden. Hoe kies je dan toch de juiste sensor, voor de juiste toepassing? Dit kan bijvoorbeeld door gebruik te maken van het zogeheten design in process. Consult: kijken van behoefte, pas met business case, functionele requirements design: �ontwikkelen van het design, sampling van producten (prototyping), �ondersteuning bij implementatie, verbeteren van het design integrate: �design klaar maken voor massa productie, afspraken maken over de langere termijn, ondersteunen bij het voltooien van het product-dossier, roadmapping.
het proces.
consult: kijken van behoefte, pas met business case, functionele requirements
design:ontwikkelen van het design, sampling van producten (prototyping), ondersteuning bij implementatie, verbeteren van het design
integrate: design klaar maken voor massa productie, afspraken maken over langere termijn, ondersteunen bij voltooien van het product-dossier, roadmapping.
Presenter
Presentation Notes
Steeds meer sensoren dus met steeds meer mogelijkheden. Hoe kies je dan toch de juiste sensor, voor de juiste toepassing? Dit kan bijvoorbeeld door gebruik te maken van het zogeheten design in process. Consult: kijken van behoefte, pas met business case, functionele requirements design: �ontwikkelen van het design, sampling van producten (prototyping), �ondersteuning bij implementatie, verbeteren van het design integrate: �design klaar maken voor massa productie, afspraken maken over de langere termijn, ondersteunen bij het voltooien van het product-dossier, roadmapping.
de valkuilen.ocomplexiteit sensoren
ogroeiende vraag naar data = groeiend aantal sensoren en sensortypen
omoeilijkere integratie
oautomatisering maakt dat sensoren steeds meer invloed uitoefenen op het
proces
Presenter
Presentation Notes
Waar moet je dan op letten tijdens zon traject? Opsomming
waar we het voor doen.
goede koffie juist temperatuur is key!
veiligheid accelerometers worden trillingen en positiegemeten
Presenter
Presentation Notes
Goede koffie: Goede koffie. Wie houdt daar nu niet van? Vraag een barista hoe een goed bakje koffie te zetten en hij zal ongetwijfeld beginnen over de juiste temperatuur. Niet zo gek dus dat een snelle nauwkeurige temperatuursensor de oplossing bleek, in de vraag naar een betere kwaliteit koffiemachine. Door deze sensor vervolgens als een glas-bead uit te voeren, zorgt er eveneens voor dat de sensor bestand is tegen de sterke temperatuurschommelingen in de koffiemachine. Het resultaat: een bakje koffie dat wel te pruimen is. Veiligheid: Naast goede koffie is natuurlijk ook veiligheid op de werkvloer van groot belang. Stelt u zich bijvoorbeeld eens voor dat u een tunnel moet gaan aanleggen. Instortingsgevaar, trillingen, maar ook de juiste positie, zijn van groot belang. Door accelerometers te plaatsen in zowel de x de y en de z richting, worden trillingen en positie gemeten en al deze gevaren in 1 klap getackeld.
businesscase 1 sensorintegratie.
spectrograaf voor detectie illiciet materialen
Presenter
Presentation Notes
Tijd voor een kijkje in de keuken, middels een aantal businescases. De eerste die ik jullie ga laten zien is een businesscase die eveneens op veiligheid is gericht. Dag in dag uit worden er duizenden pakketjes verstuurd, die allemaal gecontroleerd dienen te worden op illiciet materialen, ofwel verboden middelen. Deze casus beschrijft hoe een niet destructieve wijze van controleren is ontwikkeld, op basis van een unieke sensor en de obstakels die gaande weg zijn genomen.
vraag:
o transportband-scenario (ca. 60 cm breed), 1 m/s.
o breed golflengtebereik (ca. 200 – 800 nm)
o detecteren “spoor”-hoeveelheden (< microgram)
o weinig mogelijkheden tot eigen productie/engineering
kan er een COTS spectrograaf met specifieke detector worden ontwikkeldvoor onze meettechniek?
uitdagingen
Presenter
Presentation Notes
Zoals altijd begint ieder project met een klantvraag. In dit geval: kan er een Custom Of The Shelf spectrograag met een specifieke detector worden ontwikkeld voor onze meettechniek? De uitdagingen die hierbij komen kijken zijn: De meetafstand. We hebben te maken met een systeem gebaseerd op een transportbandscenario van ca. 60cm breed, waarbij de sensor over de hele breedte moet functioneren. Omdat er op een groot aantal materialmen gecontroleerd wordt, moet de spectrograaf een groot golflengtebereik hebben van ca. 200-800nm. Daarnaast moeten ook zeer kleine hoeveelheden kunnen worden waargenomen, omdat verboden middelen vaak goed geisoleerd worden en dan slechts enkele spoorhoeveelheden gedetecteerd kunnen worden. Deze moeten dan wel worden opgepikt door de sensor. Zodoende moet de sensor een gevoeligheid hebben die hoeveelheden kleiner dan 1 microgram kan detecteren. En tot slot, de desbetreffende klant heeft nagenoeg geen tot weinig mogelijkheden tot eigen productie/engineering. We kunnen dus wel stellen dat we te maken hebben met een uitdagende situatie.
o marktonderzoek naar de beste detector met passende specificaties (belangrijk: UV gevoeligheid)
o reverse engineering van bestaande spectrometer tot OEM-spectrometer
o voorstel product-concept obv comparatieve studie door Acal BFi engineers
o prototype-ontwikkeling en levering
te nemen acties
Presenter
Presentation Notes
Hoe vlieg je zon situatie dan aan? Of wel welke acties moet je nemen. Allereerst moet er een marktonderzoek plaatsvinden naar het best passende alternatief voor wat betreft de detector. Daarna moet er een vergelijk worden gemaakt met de huidige spectrometer, om te bepalen in welke mate reverse engineering nodig is. Hierbij spreken we over bijvoorbeeld: dimensies, maar ook aan softwarematige aanpassingen, e.d. Zodra dit in kaart is gebracht zal er gewerkt worden aan een concept dan na goedkeur zal worden uitgewerkt tot een prototype.
design
o klankbord voor engineers
o kinderziektes
o applicatie specifieke issues
o roadmapping
prototype:
Presenter
Presentation Notes
Op dat moment treden we vanuit de consult fase de design fase binnen. Wat levert de design fase dan op in dit geval? Een functioneel prototype, met de best passende, echter niet 100% identieke detector. Dit is opgelost door het leveren van support en advies volledig toegespits op de applicatie. Wat voor support en advise praten we dan over? Bijvoorbeeld het verhelpen van kinderziektes. In dit geval waren dit hardwarematige kinderziektes, die met behulp van onze partners snel en efficient zijn verholpen. Daarnaast is de nodige support geleverd op het gebied van software-ontwikkeling, om applicatie specifieke issues te tackelen en tegelijkertijd zorgen voor kwaliteitszekerheid van het systeem. Tot slot is er gezamenlijk gekeken naar de roadmap. Waar zitten verbeter punten en nieuwe mogelijkheden? Is het systeem verder door te ontwikkelen? Waar bevinden concurrerende partijen zich? Etc, etc.
integrate
o ondersteuning bij afdekken IP-belangen
o inschakelen van ons netwerk voor verdere engineering support
(o.a. mechanische hardware)
o contractuele voorbereiding voor grootschaligere productie na ramp-up
Presenter
Presentation Notes
Dan hebben we een uniek en werkend product en komende we bij de integratie fase. Hier spelen opnieuw andere belangen. Wat te denken bijvoorbeeld van het afschermen van de IP belangen, of het mechanisch integreren van de detector in het systeem. Daarnaast dienen de contractuele voorbereidingen gedaan te worden. Voor de grootschalige productie die zal gaan plaatsvinden.
integrate: huidige situatie / toekomst
o nul-serie succesvol uitgerold. succesvolle proof-of-concepts bij key-partners
o verkrijgen verdere certificeringen
o totaaloplossing wordt gradueel verder geïndustrialiseerd tot module
o product klaar voor productie eerste serieproductie
Presenter
Presentation Notes
Tot slot even de huidige staat van het project. Inmiddels is de nulserie succesvol uitgerold bij key partners en is het proof of concept daar. Dit betekent dat de productie kan gaan worden opgeschaald en zodoende is het zaak dat de verdure certificeringen snel worden verkregen. Parralel hieraan wordt de totaaloplossing doorontwikkeld to een enkele module die al de nodige technologie en software bevat.
businesscase 2 sensorintegratie.
in beeld brengen lasproces met hoge precisie door camera
Presenter
Presentation Notes
Tot slot wil ik graag nog even stilstaan bij een sensor die vele toepassingen kent, maar toch vaak wordt vergeten. Namelijk de camera.
vraag:kunnen we een camerasysteem ontwikkelen dat een lasproces met hoge precisie in beeld kan brengen?
waarom de camera? om de visuele controle van duizenden laserlasjes te kunnen automatiseren
Presenter
Presentation Notes
Waarom de camera? Het antwoord daarop is simpel: om de visuele controle van duizenden laserlasjes te kunnen automatiseren. Dit brengt ons meteen bij de klantvraag: Kunnen we een camerasysteem ontwikkelen dat een lasproces met hoge precisie in beeld kan brengen? De toepassing: RVS lassen van platen voor koelsystemen, met name voor de voedselindustrie
consult
o beperkte ruimte voor camera met lens
odiverse optische uitdagingen, aanwezigheid lasers, spatschermen
o hoge vergrotingen nodig
o snelle procestijd benodigd
o behoefte aan testen omdat enkele variabelen nog onbekend zijn
uitdagingen
Presenter
Presentation Notes
Klinkt eenvoudig, een camerasysteem dat een visuele controle moet uitvoeren. Echter niets is minder waar, want ook hier komen weer diverse uitdagingen om de hoek kijken. De lasrobot installatie biedt zeer beperkt ruimte voor een camerasysteem. Daarbij zijn er diverse obstakels, in de vorm van laslicht, de laser en natuurlijk de spatschermen. Daarbij praat je over miniscule details die je moet waarnemen. Als we kijken naar het lasproces. Een korte onderbreking van de lasboog van slechts een tiende van een seconde kan er al voor zorgen dat de las niet goed wordt gelegd. Je moet dus dicht bij de bron werken, met hoge vergrotingen en een procestijd van enkele honderden beelden per seconde. Daarnaast zijn niet alle variabelen te voorspellen. Hoeveel licht moet er weggefilterd worden, hoeveel spat zon lasproces.? Om dit te bepalen zullen er testen plaats moeten vinden.
design
o haalbaarheidsonderzoek dmv diverse berekeningen aan camera en lens
o selectie van best passende oplossing
o proof-of-principle ondersteuning door organiseren democamera en lenzen +
know - how
Presenter
Presentation Notes
En zo komen we weer bij de design fase. Er wordt een haalbaarheidsonderzoek opgestart waarbij gerekend wordt aan de benodigde capaciteiten van camera en lens. Op basis van deze gegevens wordt de best passende oplossing geselecteerd en wordt een empirisch onderzoek opgestart met behulp van o.a. een democamera en diverse lenzen. Het resultaat van dit onderzoek: Een camerasysteem met een sterk gefocusd blikveld van 8 mm om de procestijd te kunnen behalen. Dat gebruik maakt van een Neutral Density Filter om ervoor te zorgen dat de camera niet overbelicht raakt en dat meebeweegt met het lasproces.
integrate
o training van klant op software ontwikkelplatform gericht op klanttoepassing, kunnen nu zelf machine vision applicatie ontwikkelen/beheren
o one-stop shop: camera, lenzen, frame grabber, kabels en software
Presenter
Presentation Notes
Het systeem is nu gereed en kan worden geintegreerd in het lasproces. Welke stappen dienen er nu nog verder genomen te worden? Met het oog op mogelijke doorontwikkeling en het up to date houden van het systeem is een applicatie gerichte software training gegeven. Met behulp van deze training is de klant nu zelf in staat om het systeem te beheren en onderhouden.
o prototype/eerste machine is opgebouwd met deze integratie
o technisch dossier voor productie gereed
o afstemming voor serieproductie afgerond
o fase 2: detecteren trek door warmte-inbreng??
integrate: huidige situatie / toekomst
Presenter
Presentation Notes
Inmiddels draait de eerste machine voorzien van dit systeem en is de visuele controle van al die duizenden lasjes verleden tijd. Het camerasysteem markeert de lassen waarbij fouten worden geconstateerd, waardoor de controletijden aanzienelijk zijn verkort. Daarmee is de eerste fase afgerond. De succesvolle implementatie van het systeem zorgt ervoor dat er direct al sprake is van een mogelijke fase 2. Deze 2e fase is gericht op de correctie van trek in het materiaal, veroorzaakt door de warmteinbreng, tijdens het lassen. Een mooie nieuwe uitdaging.
bedankt.o wilt u ook sensoren gaan integreren?
o wilt u ook meten en weten?
o wilt u ook uw embedded product:- wireless maken?- voorzien van de beste voeding?- veilig product maken dmv testen?
wij helpen u [email protected]
Presenter
Presentation Notes
Heeft u ook een mooie uitdaging voor ons, of wellicht een vraagstuk over sensoren? Kom gerust langs op onze stand. Wij zijn te vinden op stand nummer 7. Hartelijk dank voor uw aandacht. Als er vragen zijn is nu het moment om die te stellen.
