JA A R G A N G 1 2 | N U M M E R 3 | J U N I 2 0 2 0

visionRobotics

smart drones

multibots gezocht

cobotcel verdubbelt productie

Inclusief DossierMotion

Gemakkelijk aansluiten en compact inbouwen

De nieuwe serie servo-aandrijvingen CMMT-AS en servomotoren EMMT-AS zijn makkelijk in te zetten voor zowel dynamische bewegingen als nauwkeurige positionering. Aan te sturen via o.a. EtherCAT, Profi net, Ethernet/IP en Modbus/TCP

www.festo.com

Your motionpneumatic | electric | Our solution

en compact inbouwen

Servosysteem

redactioneelcolofon .03

LIAM VAN KOERT

strand. Een verstrengelde staat kan tijdelijk

beide waar zijn. Dus de kans dat er ooit leven-

de robots bestaan? Ik zou zeggen op termijn

onvermijdelijk. Het leven kruipt waar het niet

gaan kan. Zelfs het levenloze corona weet er

van. En de menselijke voorhoede? Die wordt

cyborg.

Eng he? Of ook wel gaaf? Dat ligt eraan. Wij

mensen creëren naar ons evenbeeld. Ik gok

dat spiegelneuronen er wat mee van doen

hebben, maar ik ben geen expert. En als robots

net als mensen zouden zijn maar dan slimmer

en sterker? Tenzij de geboorte van nieuw

bewustzijn door IoT een soort alomvattende

Borgbot oplevert, kan je ook niet alle robots

over één kam scheren. Een zorgrobot is geen

militair wapen of patrouillehond. En een logis-

tieke inpakhulp die zichzelf 24/7 aan de lopen-

de band ziet staan, heeft dan misschien ook

ambities. Misschien wil hij wel een gezin en

zichzelf gaan voortplanten...

Tijd om weer even het levende zand tussen

mijn blote tenen te voelen. V+R #3 - wat eigen-

lijk een beursspecial had moeten zijn - reflec-

teert nu over een tijd na corona. Wat verwach-

ten we van onze waarnemende robots en met

welke vooroordelen voeden we ze? Morgen

zijn ze misschien een verre buur, collega of

zelfs een goede vriend.

Ik zat laatst - op de valreep voor corona - op

een feestje met een neurowetenschapper die

zich voor zijn werk op het grensvlak van

hersenbrouwsels en kunstmatige intelligentie

begeeft. Zijn overtuiging: op termijn valt alles

wat zich in het menselijk brein afspeelt ook te

digitaliseren. Dus ook 'creatief zijn' en 'gezond

boerenverstand' zijn niet per definitie exclusief

voorbestemd voor de mens. Een provocerend

standpunt dat mijn kijk op 'Life, the universe

and everything' uitdaagt. Stiekem heb ik die

exclusiviteit ook altijd een wat verheven

standpund gevonden, ingegeven door angst

voor robotdistopie of juist wishfull thinking van

enthousiasten of juist teleurstelling in de hui-

dige stand der techniek. Er zijn genoeg andere

soorten dan de mens die zich zelfbewust in de

spiegel herkennen, creatief zijn en hun brain-

power aanwenden om het leven een stukje

mooier te maken. Dus waarom zou AI niet zelf-

bewust kunnen worden? En leeft het dan? Of is

leven per definitie biologisch? Wist je dat de

eerste celweefselrobots bestaan?

1,5 meter corona-isolatie stelde mij in staat

wat dieper het corona-abbys in te zakken. De

dood loert. Maar wat is dood? Tot nu toe heb ik

me die altijd voorgesteld als een digitale over-

gang. Je leeft, of je bent dood. Maar steeds

vaker vraag ik me af of die niet ook analoog is.

Geleidelijker. Als de scheiding tussen zee en

Robots na coronaVision + Robotics is hét vakblad over

automatiseringsoplossingen voor de maak-,

agro-en foodindustrie door specialisten in

robotica en visionsystemen.

Vision + Robotics verschijnt zeven maal per jaar.

Toezending geschiedt op abonnementbasis en

controlled circulation. Abonnementen kunnen

iedere maand ingaan en worden jaarlijks

automatisch verlengd.

Opzeggingen, uitsluitend schriftelijk, dienen

uiterlijk twee maanden voor het einde van de

abonnementsperiode in ons bezit te zijn.

Uitgever

Niantec BV

Leo Vogels

RedactieLiam van Koert, The Text Factory

T: 06 17 58 82 65

RedactiecoördinatieAb Muilwijk

E: redactie@visionandrobotics.nl

RedactieraadPieter Jonker, TU Eindhoven en TU Delft,

Jaap van de Loosdrecht, Computer Vision Lab, NHL

Martin van der Have, ABB, Hans Lenos,

lenosonline.info, Wim Hoeks, NTS groep

VormgevingContent Innovators, Den Haag

DrukVeldhuis Media BV, Raalte

Abonnementenniantec@mijntijdschrift.com

T: +31 88 2266 622

Advertentie-exploitatieErik de Jong

T: 06 24 68 52 25

E: edejong@advercom.nl

ISSN: 2589-7470

in dit nummer04.

Geen banenverlies maarkwaliteitsverhoging

het juiste visionsysteemvoor de juiste drone

toekomst ontwerp enengineering ligt in de cloud

06

20 34

inhoud .05

23

en verder‘Smart’ drone systeem wint defensie innovatie competitie 12doorbraak na 50 jaar werk maakt de weg vrij voor fotonische chips 16multibots voor kleine landbouwbedrijven gezocht 18ontwikkeling van zeer nauwkeurige bewegingssystemen 24hoeveel klussen vervangen robots nu echt? 26bouwen met magneten 30‘

Rubriekenredactioneel 03nieuws 10dossier motion 23branchenieuws 32productnieuws 38

12

16

18

juni_2020

06.

Cobotcel zorgt voor verdubbeling van productie

robotica

Wanneer de werknemers van Donk Industries ‘s morgens de werkvloer opkomen, heeft het

beladingssysteem van de CNC-freesmachine het grootste deel van de nacht doorgewerkt. Een kort klusje

volgt: het schoonmaken van de freesmachine en het verwisselen van de gefreesde aluminiumplaten voor

onbewerkte platen. Daarna gaat het werk de rest van de dag weer zelfstandig door.

Geen banenverlies maarkwaliteitsverhoging

.07robotica

Voor het einde van de werkdag wordt de frees-

machine nog een keer schoongemaakt, de pla-

ten worden nog een keer aangevuld, waarna

het licht uit gaat en de deur dicht. De machine

werkt de nacht door tot er geen platen meer te

frezen zijn, zo’n twaalf uur later.

Sinds 2018 voedt een cobot in combinatie met

een buffer systeem, de Robobooster4000, een

van de acht CNC-frees machines. De aluminium-

fabrikant gebruikt de cobotcel om ervoor te

zorgen dat er de klok rond aluminiumplaten

worden gefreesd. Maar behalve het beladen,

heeft de cobot nog een andere taak. Terwijl de

CNC-machine freest, tapt de cobot gaten in het

werkstuk, om optimaal gebruik te maken van

de beschikbare tijd. Werknemers kunnen zich

bezig houden met andere en efficiëntere taken.

Geen repeterende routineuze werkzaamheden

maar taken zoals het maken van technische

tekeningen of kwaliteitsinspecties. De collabo-

ratieve toepassing heeft de output van de

machine verdubbeld, met tegelijkertijd een

hogere en stabielere productkwaliteit.

VoorwaardenJaap Zentveld, Assistent Production Manager bij

Donk Industries en projectleider tijdens de

implementatie van de cobot, vertelt over hun

behoefte aan gekwalificeerd personeel en de

voorwaarden waar een productielijn van kleine

series aan moet voldoen. “Met deze collabora-

tieve toepassing van Olmia Robotics hebben we

een oplossing gevonden die precies aan onze

eisen voldoet. De laatste jaren wordt het bedrijf

steeds meer geconfronteerd met een tekort

aan geschoolde arbeidskrachten. Het was

bijzonder moeilijk om personeel te vinden om

de CNC-machines te bedienen, een eentonige

en tijdrovende klus. Lange cyclustijden veroor-

zaakten lange pauzes, die je dan wachtend

uitzit. Die tijd is te kort om een andere taak uit

te voeren, maar opgeteld kom je toch op heel

wat loze tijd. Medewerkers die eigenlijk andere

verantwoordelijkheden hebben, waren aan de

CNC-machine gebonden”, legt Jaap uit. “Dit had

ook gevolgen voor de kwaliteit en lever-

betrouwbaarheid van de producten.”

Flexibele, veilige automatiseringDus ging Jaap op zoek naar een geschikte

automati seringsoplossing om de eigen mede-

werkers effectiever in te kunnen zetten en de

productiviteit te verhogen, met behoud van

dezelfde hoge kwaliteitsnormen. Ze bekeken

verschillende opties, waaronder traditionele

industriële robots die ze al kenden, maar de

keuze viel op een cobot. De robots die al bij

Donk Industries draaiden zijn groot, zwaar en

moeilijk te programmeren. Uitbreiding van dit

robotpark werd als niet wenselijk beoordeeld,

alleen al om de flinke hoeveelheid ruimte die

deze robots innemen.

Om die reden keken ze naar andere mogelijk-

heden en een cobot bleek de ideale oplossing.

Dat had vooral te maken met de kleine voet-

print van de cobot. Omdat er binnen Donk

Industries geen ervaring was met cobots, werd

er gezocht naar een partner die ook nog eens

kon helpen bij alle facetten voor een goede

implementatie. En zo kwamen ze bij Olmia

Robotics uit.

BuffersysteemOlmia Robotics, gespecialiseerd in het maken

van cobotsets voor allerlei verschillende

toepassingen, had al een buffer systeem ont-

worpen en gebouwd voor het beladen van

bewerkingsmachines. Dat systeem werd de

Robobooster4000 gedoopt, vanwege de vier

lades die het buffersysteem heeft. Voor Donk

Industries werd de Robobooster4000 aange-

past aan de specifieke vereisten van het

proces. Het werd breder gemaakt, zodat er

twee rijen aluminiumplaten op passen en er

kwam een maatwerk raster waar de alumi-

niumplaten in staan.

De Robobooster4000 werd voorzien van een

Universal Robots UR10. Voor de gripper op de

UR10 werd gekozen voor de elektrische RG6

gripper van OnRobot, in combinatie met een

Force/Torque sensor. Er is gekozen voor de UR10

vooral vanwege de reikwijdte (1.300mm), zodat

de cobot vanaf zijn standplaats in de CNC-

machine kan komen en alle lades van de Robo-

booster4000 kan bereiken. Verder is het draag-

vermogen 10kg, wat ruim voldoende is voor

gripper plus werkstuk. Daarnaast is de cobot

ontworpen om bediend te worden door de

persoon die ermee werkt. Dat betekent dat je

geen robotprogrammeur hoeft te zijn om de

cobot aanpassingen in zijn programmatuur te

geven, aangezien de software een heel

gebruiksvriendelijke userinterface heeft.

De gripper kreeg maatwerk vingertoppen om

de platen goed stabiel vast te kunnen houden.

De Force/Torque sensor zorgt ervoor, dat de

cobot kan controleren of een plaat op de juiste

wijze in de CNC-machine is gelegd. Omdat er

door het toepassen van een cobot geen extra

hekwerken rondom de machine nodig zijn, kon

de Robo booster4000 zonder aanpassingen op

de werkvloer geplaatst worden. Het bestaande

looppad langs de machine kon gewoon blijven

bestaan.

Communicatie met de cobotDonk had al eens eerder een cobotproject uitge-

voerd. Dat betrof een machine van een ouder

type die niet voorbereid was op het gebruik van

een robot of cobot. Omdat op die machine een

groot deel van het jaar hetzelfde product draait,

was dit de meest geschikte kandidaat om het

automati seringsproject te starten. Het repete-

rende werk van beladen van de machine is niet

langer een taak voor de operator, die nu wordt

ingezet voor onder andere controlewerk en

productieoptimalisatie, wat een verbetering

van de algehele kwaliteit op heeft geleverd.

08. robotica

Bij het nieuwe cobotproject zat het meeste

werk in de implementatiefase in het verkrijgen

van een goede communicatiekoppeling tussen

de CNC-machine en de cobot. Om dit voor elkaar

te krijgen, is er intensief samengewerkt door

Olmia Robotics en de machineleverancier. Door

deze samenwerking lukte het om de juiste

signalen af te tappen om machine en cobot met

elkaar te laten communiceren. De cobot

beschikt over verschillende mogelijkheden om

met externe applicaties te communiceren. Hier-

door hoefde Donk niet te zoeken naar geschikte

signalen voor de communicatie met de cobot,

maar konden de signalen gebruikt worden die

de CNC-machine kan afgeven en ontvangen.

Cobot eenvoudig te programmerenHet bedienen van de cobot is eenvoudig. Een

training van een dag is voldoende om zelfstan-

dig een cobot te kunnen gebruiken. Om er voor

te zorgen dat de nieuwe cobot direct bedrijfs-

klaar was voor de toepassing bij Donk Industries,

leverde Olmia Robotics de cobot compleet met

werkend programma. “Omdat we een volledig

werkend systeem opgeleverd kregen, konden

we ons vanaf het eerste moment concentreren

op productieoptimalisatie. Ook hier konden we

altijd terugvallen op Olmia, als we er zelf niet

helemaal uitkwamen. Het resultaat is een opti-

maal werkend systeem dat constante kwaliteit

en kwantiteit levert”, vertelt Jaap.

De taak om gaten te tappen terwijl de CNC-

machine in bedrijf is, werd pas na enige tijd

toegevoegd aan het programma. Volgens Peter

van Olm van Olmia Robotics toont dit ook hoe

flexibel een cobot is. “Eerst leer je de cobot ken-

nen, daarna kijk je of je hem nóg efficiënter

kunt gebruiken. En dat is dan snel te regelen

door het gemak waarmee zo’n cobot te

programmeren is.”

UitdagingenDonk Industries, opgericht in 1932, is een van de

grootste producenten van kleine series in de

Benelux. Op de locatie in Lopik produceren

ongeveer honderd medewerkers allerlei

aluminiumonderdelen voor Nederlandse en

internationale klanten. De gieterij, poeder-

coatingfabriek, CNC-bewerkings afdeling en

productontwikkeling bevinden zich allemaal

onder één dak. Het afhandelen van alle proces-

sen op één locatie is zowel voor klanten als voor

Donk Industries zelf een logistiek voordeel:

klanten kunnen bij één leverancier bestellen en

het gevraagde product geassembleerd ontvan-

gen. Hierdoor kan Donk Industries optimaal

reageren op verzoeken van klanten.

Maar deze service brengt ook uitdagingen met

zich mee. Als fabrikant van één artikel en kleine

series moet Donk Industries een grote verschei-

denheid aan producten beheren en produ ceren.

Tegelijkertijd moet het bedrijf zijn voorraden

laag houden en klanten op tijd leveren. Om de

concurrentiedruk te weerstaan, moet een auto-

matiseringsoplossing flexibel en liefst veelzijdig

in gebruik zijn. Met de komst van de cobot

konden ze hier een antwoord op geven, maar

Jaap Zentveld benoemt ook nog een aantal

onverwachte voordelen. “De productkwaliteit is

veel consistenter dan voorheen, dat merk je aan

het feit dat het uitvalpercentage gehalveerd is.

We automatiseren al veel andere delen van het

productieproces met industriële robots”, zegt

Jaap. “We moeten echter flexibel zijn met onze

productvariatie en de kleine hoeveelheden en

onze productielijnen snel kunnen omstellen.

Bovendien vereisen de afzonderlijke producten

van Donk Industries speciale behandeling.

Collaboratieve applicaties voldoen met name

aan deze eisen: ze kunnen flexibel worden

omgesteld voor nieuwe taken en zijn eenvoudig

te programmeren. In tegenstelling tot traditio-

nele industriële robots, kan de combinatie van

cobot, buffersysteem en bijbehorende end-of-

arm tooling direct naast mensen worden

gebruikt en werkt direct met hen samen.”

Samen met mensenAlle producten die ontwikkeld worden voor

cobots, zijn bedoeld om ook gebruikt te worden

door de mensen die ermee werken én om te

gaan met wisselingen, in product of in taak. Net

.09robotica

als de RG6 gripper van OnRobot die hier op de

UR10 gebruikt wordt. De vingertoppen zijn

binnen twee minuten verwisseld. Elk product

dat bij Donk Industries door de freesmachine

gaat, heeft zijn eigen eigenaardigheden. Per

serie kan het nodig zijn dat er nieuwe vinger-

toppen worden gebruikt. Dat is veel handiger

dan een heel andere gripper per product. Als er

nieuwe producten worden toegevoegd, ont-

wikkelen de medewerkers samen met Olmia

Robotics geschikte vingertoppen. Dan worden

de vingertippen getekend, 3D-geprint en ge-

test. Als de vingertippen optimaal zijn, worden

ze van een duurzamer materiaal gemaakt.

Ook de medewerkers reageren positief op de

helpende hand aan de CNC-machine. “Voor ons

is de automatiserings oplossing van Olmia Robo-

tics een grote opluchting”, zegt Josine de Groot,

medewerker bij Donk Industries. “We kunnen

ophouden met een eentonige taak en hebben

dus meer tijd om interessantere dingen te doen,

zoals kwaliteitscontrole of het maken van tech-

nische tekeningen.” Bij Donk Industries gaan

geen banen verloren door de CNC-assemblage

te automatiseren. In feite stroomt kostbare

werktijd nu naar activiteiten waar voorheen

moeilijk gekwalificeerd personeel voor te

vinden was.

Cobotisering in de toekomstIn de toekomst wil Donk Industries zich nog

meer richten op automatisering. “Het hele

project heeft ons laten zien dat cobotisering een

echte verrijking is voor ons bedrijf en onze

medewerkers”, vat Jaap samen. “We kunnen nu

veel efficiënter produceren.” Jaap en zijn team

zijn van plan om verdere CNC-machines te auto-

matiseren met Olmia Robotics oplossingen om

de druk op de werknemers te verlichten. Op

deze manier blijft het traditionele bedrijf fit voor

de toekomst en zorgt het ervoor dat het zijn

klanten nog zeker tachtig jaar kan blijven onder-

steunen.

kort nieuws10.

Robot herinnert bezoekers aan veilige afstand

Een robot met vier poten patrouilleert in het Bishan-Ang Mo Kio Park in

Singapore om de mensen te herinneren aan de veilige afstand, zo valt te

lezen op de website van The Straitstimes. De robot, die Spot wordt

genoemd, zal worden ingezet bij parken, tuinen en natuurreservaten die

door de Nationale Raad van Parken (NParks) worden beheerd en bij

parken die door stadsraden worden beheerd. De pilot wordt gezamenlijk

uitgevoerd door NParks en de Smart Nation and Digital Government

Group (SNDGG).

De Spotrobot zal een opgenomen bericht uitzenden dat de bezoekers van

het park herinnert aan de maatregelen voor veilige afstand. Hij is uitge-

rust met camera's, die door GovTech zijn ontwikkeld voor videoanalyse,

om het aantal bezoekers in de parken in te schatten. De camera's zullen

echter niet in staat zijn om specifieke personen te volgen of te herkennen,

noch om persoonlijke gegevens te verzamelen. Als onderdeel van de

twee weken durende proef zal Spot tijdens de daluren over een traject

van 3 km in de River Plains van het park worden ingezet en zal het worden

begeleid door ten minste één NParks-medewerker. Als de proef succesvol

blijkt te zijn, zal NParks overwegen om Spot in te zetten voor veilige

afstandelijke inspanningen in het Bishan-Ang Mo Kio Park in de ochtend

en tijdens de avondspits.

Oorspronkelijk ontwikkeld door het Amerikaanse bedrijf Boston Dyna-

mics, is de vierpootrobot in staat om effectiever door obstakels te navige-

ren in vergelijking met robots op wielen, waardoor hij geschikt is voor

verschillende terreinen. Hij is ook uitgerust met veiligheidssensoren om

objecten en personen binnen een meter te detecteren en zo botsingen te

vermijden.

Omdat de robot vier poten heeft, kan hij effectiever door obstakels navi-

geren in vergelijking met robots op wielen, waardoor hij geschikt is voor

verschillende terreinen. GovTech heeft Spot verbeterd met verschillende

functies zoals afstandsbediening, 3D-mapping en semi-autonome bewer-

kingen om de proef te vergemakkelijken.

kort nieuws .11

3D printen in strijd tegen corona

Slimme warmtesensor

Voor de bestrijding van Covid-19 is er een grote

hoeveelheid beademingsapparatuur nodig. Het

Jeroen Bosch Ziekenhuis (JBZ) gebruikt snorkel-

maskers om deze in combinatie met een 3D-

geprinte klep om te zetten naar een beade-

mingsmasker.

Een masker wordt aangesloten op een bestaan-

de ventilator van beademingsapparatuur mid-

dels een speciaal hiervoor ontworpen Charlotte-

klep. Het idee hiervoor komt van de Italiaanse

arts Renato Favero en is uitgewerkt tot een

succesvol getest ontwerp door het bedrijf

ISINNOVA. Zij hebben het octrooi voor deze klep

gratis beschikbaar gesteld voor elk ziekenhuis

wereldwijd.

FLIR Systems introduceert de FLIR A400/A700

Thermal Smart Sensor en Thermal Image

Streaming vaste camera-oplossing voor

bewakingsapparatuur, productielijnen, kritieke

infrastructuur en screening van verhoogde

huidtemperatuur. Deze uiterst configureerbare,

slimme camerasystemen bieden nauwkeurige,

contactloze temperatuurbewaking voor een

breed scala aan disciplines: productieproces-

beheersing, productontwikkeling, emissiebe-

waking, afvalbeheer, onderhoud van faciliteiten

en verbeteringen op het gebied van milieu,

gezondheid en veiligheid (EHS).

De FLIR A400/A700 slimme sensoroplossing is

in eerste instantie voorbehouden aan organisa-

ties die zich bezighouden met COVID-19. Voor

alle toepassingen biedt de serie multi-image

streaming, edge computing en wifi-connectivi-

teit om de gegevensstroom te versnellen en

snellere beslissingen mogelijk te maken, wat de

Het JBZ benut deze kans en produceert met

eigen 3D-printers deze kleppen. Pieter-Jan

Scheerlinck en Ton van Spingelen, beiden in de

rol van medisch technoloog, leiden het project.

Om de productie te versnellen, vroegen ze

Layertec als 3D-print specialist om bij te sprin-

gen. Layertec besloot onmiddellijk om de

gehele capaciteit van zijn 3D printservice gratis

productiviteit en veiligheid voor professionals

verbetert.

FLIR heeft de A400/A700-camera’s ontwikkeld

met twee configuraties om beter te kunnen in-

spelen op toepassingsspecifieke behoeften. De

Thermal Smart Sensor-configuratie, aanbevolen

voor het meten van verhoogde huidtempera-

tuur, is voorzien van geavanceerde meetinstru-

ter beschikking te stellen. Pieter-Jan en Ton zijn

dankbaar voor de ondersteuning: “Wij zijn zelf

aan het printen maar kunnen natuurlijk elke

hulp gebruiken in de capaciteit.”

Layertec probeert hiermee een steentje bij te

dragen aan de bestrijding van het coronavirus

en directeur Arnaud Kooij roept andere 3D-

printbedrijven op om hetzelfde te doen: “Ze

hebben de beademingsmaskers hard nodig,

laten we zorgen dat we de gezamenlijke print-

capaciteit maximaal gebruiken.” Inmiddels zijn

er meerdere batches geprint en heeft er een

levering plaatsgevonden aan de afdeling Medi-

sche Informatie en Communicatie Technologie

van het JBZ.

menten en alarmmeldingen met edge compu-

ting om snellere kritieke beslissingen mogelijk

te maken. De Image Streaming-configuratie

biedt meerdere thermische streamingmogelijk-

heden om bij te dragen aan het optimaliseren

van procescontrole, de kwaliteitsbewaking te

verbeteren of mogelijke defecten te identifice-

ren die kunnen resulteren in het stilleggen van

een productielijn.

Het snorkelmasker met het 3D-geprinte onderdeel

- in het geel.

12.

Gebaseerd op self deploying sensor networks (swarms)

Met het thema ‘Smart Robotics’ bood de defensie Innovatie Competitie

2019 (DIC, zie kader) het mkb de mogelijkheid om met nieuwe ideeën te

komen voor ‘Red Force tracking’ (1) of misleiding (2). Red force tracking

heeft betrekking op het lokaliseren, identificeren en volgen van de tegen-

stander; de Red Forces. Normaliter een gevaarlijke taak voor militairen

wanneer zij zich in onbekend, gevaarlijk gebied bevinden en onder

extreme omstandigheden moeten werken. Door toepassing van Smart

Robotics is deze taak wellicht efficiënter maar vooral veiliger te vervullen.

Bij het subthema misleiding wil defensie Smart Robotics inzetten om de

tegenstander te dwingen zijn mensen en middelen te spreiden, waardoor

hij wordt afgeleid van zijn eigen missie. Hetzij door misleiding of mogelijk

verrassingseffecten.

Het thema is indertijd geopperd door luitenant-kolonel Martijn Hädicke

met staf CLAS afdeling Strategie en Plannen luitenant-kolonel Sjoerd

Mevissen. Lkol Martijn Hädicke leidt samen met Lkol Juliën den Ouden de

eenheid Robots and Autonomous Systems (RAS) en is dan ook gevraagd

mee te denken bij het opstellen van de leidraad voor de DIC 2019 en het

Ing. M. de Wit-Blokdrones

Onder de naam SkyHive schreef de Delftse start-up Tective Robotics haar slimme dronesysteem in voor

de Defensie Innovatie Competitie 2019 en won. Defensie was onder de indruk van de manier waarop het

jonge bedrijf zich had ingeleefd in de eindgebruiker en natuurlijk in de oplossing waarmee militairen in

het veld veiliger en eenvoudiger vijanden kunnen herkennen en informatie verzamelen. Met de prijs van

200.000 euro wordt de komende twee jaar een demonstrator gebouwd en getest.

‘Smart’ drone systeemwint Defensie InnovatieCompetitie

.13drones

bepalen van de vraagstelling en context. Hij geeft aan: “Hiermee vergro-

ten we de kans dat ingediende ideeën passen binnen een bestaande

eenheid van in dit geval de landmacht. Ons team bestaat uit 17 mensen

die onderzoeken welke bestaande robots en autonome systemen de

krijgsmacht mogelijk kunnen ondersteunen bij het uitvoeren van zijn

taken of welke ontwikkelingen of aanpassingen hiervoor eventueel nog

nodig zijn. Hierbij werken we nauw samen met de drie technische univer-

siteiten, onderzoeksinstellingen als TNO en verschillende bedrijven.

De ideeën die binnen de DIC 2019 worden ingediend, kunnen een mooie

aanvulling zijn op het advies dat we eind 2020 uitbrengen aan de top van

de landmacht over de mogelijkheden van RAS voor defensie.”

Tective Robots wint met SkyHiveUit de bijna 15 inzendingen zijn door een jury vijf ideeën geselecteerd

waaruit uiteindelijk drie finalisten zijn gekozen. De winnaar werd uiteinde-

lijk de start-up Tective Robots uit Delft met SkyHive. De twee ingenieurs

Jeffrey Miog en Mattijs Otten van de TU Delft - afgestudeerd aan respec-

tievelijk de faculteiten Elektrotechniek en Industrieel Ontwerpen - ont-

wikkelden een systeem dat drie tot maximaal tien drones kan lanceren en

vervolgens weer ontvangen. De drones zijn voorzien van sensoren die

gezamenlijk een ‘self deploying sensor network’ - SDSN of ook wel

swarm genoemd - vormen. Hierbij rollen de sensoren zich autonoom uit

over een bepaald gebied, vormen zelfstandig een communicatienetwerk

en zijn vervolgens in staat vijanden te herkennen en informatie over de

plaatselijke situatie door te spelen. Daarbij geven ze niet alleen uitsluitend

data door, maar ook (smart) informatie die de menselijke ontvanger uit-

eindelijk kan beoordelen en gebruiken voor het nemen van beslissingen.

Opbouw SkyHiveVoor de realisatie van een SDSN is een robuust en autonoom platform

nodig dat samenwerkt met een deployer - schaalbare opslag en oplaad-

station, een netwerk voor de benodigde communicatie- en lokalisatie-

structuur en een set algoritmes dat het autonome gedrag van de zwerm

op lokaal en globaal niveau bepaalt. SkyHive bestaat dan ook uit drie sub-

systemen, die aansluiten op de ontwikkeling van een toekomstige SDSN:

• Platform: Apex, een serieproduceerbare quadcopter die in samenwerking

met defensie wordt ontwikkeld. Deze quadcopter is geschikt om tot

maximaal 5 kilometer verkenningsmissies uit te voeren met een daglicht

en infrarood camera. De Apex wordt ontworpen om autonoom opladen

mogelijk te maken.

• Deployer: de Hive is een autonome deployer waarin 10 Apex drones

kunnen landen, opladen en weer opstijgen. De Hive is door militairen als

rugzak te dragen maar tevens op een voertuig zoals de Fennek, Boxer of

Milrem te bevestigen.

• Netwerk: voor het netwerk koos het bedrijf voor LinkNet. Een meshed

netwerk dat via maximaal drie Apex-drones live videobeelden kan

doorsturen en zo het grondstation vanaf het front via tussenliggende

Apex-drones van informatie voorzien. Deze opzet maakt het mogelijk

om dichter in de buurt van de vijand te komen zonder signaalverlies.

14. drones

Jeffrey Miog: “Het inzetten van een self deploying sensor netwerk met

behulp van zwermtechnologie biedt onderscheidende voordelen. Een

zwerm is inherent robuust, omdat er geen single point of failure is;

wanneer dus een drone uitvalt, blijft het systeem als zodanig gewoon

doorwerken met dezelfde betrouwbaarheid. Verder kan een zwerm

zonder externe communicatie infrastructuur opereren, omdat de com-

municatie tussen individuen plaatsvindt en hiermee het netwerk wordt

opgebouwd. Dit maakt de zwerm flexibel inzetbaar in omgevingen waar

geen line of sight mogelijk is vanaf een commandopost, of waar geen

bestaande infrastructuur te vinden is. Tot slot kan een zwerm gebruik-

maken van de kennis van het gehele netwerk. Wanneer slechts een van

de deelnemers zijn eigen locatie weet, dan kan de rest van de zwerm

relatief vanaf dit punt zijn eigen locatie ook berekenen via onderlinge

triangulatie.”

Demonstrator bouwenNaast het feit dat deze technische oplossing de jury aansprak qua functi-

onaliteit en inzetbaarheid op korte termijn, werd ook de waardering

uitgesproken voor de wijze waarop het team zich maximaal had ingeleefd

in de eindgebruiker. Mattijs Otten: “Voor ons eigenlijk niet bijzonder. Van-

uit de opleiding Industrieel Ontwerpen is dit altijd de kern geweest; richt

je op de gebruiker en de oplossing; de techniek volgt. En dat is zéker bij

defensie een aandachtspunt, aangezien deze organisatie opereert in een

unieke context met unieke eisen. Wel heel leuk dat dit is opgevallen bij de

jury. Verder waren we écht blij met het winnen van de DIC. Het is natuur-

lijk ten eerste een erkenning voor hetgeen je binnen je bedrijf doet. Maat-

schappelijk relevant genoeg en met voldoende technisch potentieel. Het

stelt ons echter ook in staat deze technologie door te ontwikkelen en

later ook op andere plekken toe te passen; bijvoorbeeld bij de politie en

brandweer of wellicht door dijkinspecteurs.”

Senior Stafofficier Kennis en Innovatie (maritiem) en medeorganisator

kapitein-luitenant ter zee Harry Lijzenga besluit: “Om de SkyHive straks

echt te kunnen gebruiken, heeft Tective Robots een bedrag van 200.000

euro gewonnen waarmee de komende twee jaar een demonstrator zal

worden gebouwd en getest. Hierin zullen de RAS-teamleden de rol van

gebruiker op zich nemen. Echt een prima inzending waarmee defensie

verder kan!“

Innoseis - Red Force TrackingEen tweede genomineerde was het bedrijf Innoseis - een spin-off

bedrijf van Nikhef, het Nederlandse instituut voor subatomaire

fysica. Dit bedrijf ontwikkelde een seismische sensortechnologie

die onshore exploratie van energiebronnen efficiënter maakt. Door

de combinatie van slimme elektronica en software algoritmen is

het energieverbruik van de sensoren relatief laag met behoud van

de signaalkwaliteit.

In het kader van Red Force tracking is het idee van dit bedrijf om de

kleine, gevoelige trillingsensoren middels een bestaande robot -

zoals de Milrem die binnen RAS wordt getest - in het veld te plaat-

sen. Met de gemeten trillingen zijn uiteindelijk voetstappen en

voertuigen of eventueel zelfs een helikopter te herkennen en de

locatie of bewegingsrichting ervan te bepalen. De autonome

sensoren communiceren onderling met gateways via een draadloze

verbinding en versturen hun gegevens naar de robot die de senso-

ren in eerste instantie ook plaatst.

Deze robot bevindt zich op een beschutte locatie binnen het bereik

van de sensoren en fungeert hier als communicatiehub richting de

militaire basis. Hiervoor is hij uitgerust met een gateway voor de

sensoren en realiseert een verbinding op basis van standaard be-

schikbare technologieën zoals IP-radio’s of een satellietverbinding.

Wanneer in de hub al een gedeelte van de ontvangen data wordt

omgezet in informatie, bijvoorbeeld door de data te combineren

met AI en patroonherkenning, is lokaal mogelijk al te bepalen wat

er wordt geobserveerd. Daarnaast is de oplossing te gebruiken

voor het beveiligen van een compound of het bepalen van een

vijandelijke afvuurpositie.

.15drones

Defensie Innovatie CompetitieDe Defensie Innovatie Competitie - kortweg DIC - is voor de eerste

keer georganiseerd in 2009 en sindsdien een jaarlijks terugkerend

element. Met deze landelijke innovatiewedstrijd daagt defensie

start-ups en het midden- en kleinbedrijf uit om nieuwe ideeën te

lanceren waarmee militairen veiliger of efficiënter kunnen optre-

den. Hierbij snijdt het mes aan twee kanten. Enerzijds helpt de

competitie defensie bij het vinden van oplossingen voor defensie-

specifieke vraagstukken, anderzijds is het voor het mkb de uitgele-

zen kans om kennis te maken met de krijgsmacht. In een reguliere

setting is het voor het mkb namelijk niet heel eenvoudig om een

vruchtbare samenwerking aan te gaan. Wie de DIC wint, krijgt

echter niet alleen 200.000 euro om het idee verder uit te werken,

maar is tevens verzekerd van de bijbehorende aanbesteding.

Harry Lijzenga: “Sinds 2009 hebben we gemiddeld zo’n 15 tot 20

inzendingen. Om bedrijven te informeren, organiseren we onder

meer een dag op de Kromhout kazerne in Utrecht om alles over

deze competitie uit te leggen en vragen te beantwoorden. Verder

zijn op de website van defensie verschillende documenten te vin-

den die deelnemers meer informatie geven. Binnenkort kunnen

start-ups en mkb-bedrijven hier terecht voor de specifieke vraag-

stellingen binnen het thema ‘Smart Medics’. Wie op de hoogte

gehouden wil worden van de eerste mogelijkheden om in te schrij-

ven, kan mij een mail sturen via HT.Lijzenga.01@mindef.nl.

Eyeplane en Offroad apps: Red Force ScannerEveneens in het kader van ‘Red Force’ ontwikkelde de derde geno-

mineerde - een samenwerking tussen Eyeplane en Offroad apps -

de ‘Red Force Scanner’. Het uitgangspunt voor deze ontwikkeling is

het besef dat de huidige UAV’s (Unmanned Aerial Vehicles) voor

verkenning en surveillance relatief duur zijn en dat de gegevens

alleen door mensen - na lange tijd kijken - zijn te beoordelen en

(mondeling) over te dragen met een reële kans op fouten.

De ingediende oplossing maakt gebruik van een relatief goedkope

drone die een groot gebied kan scannen op aanwezigheid van

mensen of voertuigen. Een betrouwbare herkenning van juist deze

elementen is mogelijk door gebruik te maken van algoritmes voor

automatische beeldherkenning en AI. Hiermee hebben de partners

al ruime ervaring opgedaan in het kader van lokalisering en identi-

ficatie van dieren in uitgestrekte gebieden. De gegevens worden

via zowel een desktop als mobiele applicatie gedeeld, waardoor

zowel de operator als de commandant zo snel mogelijk inzicht heb-

ben. Door analyse met behulp van AI is een waarschuwing auto-

matisch te genereren bij detectie van mogelijk vijandelijke troepen

inclusief locatiebepaling. Digitale data worden hierbij omgezet naar

visuele informatie, wat de mogelijkheid biedt live mee te kijken en

te communiceren met troepen in het veld.

16.

Silicium zendt licht uit door Eindhovens onderzoek

Elk jaar gebruiken en produceren we significant

meer data. Maar onze huidige technologie,

gebaseerd op elektronische chips, bereikt zijn

plafond. De beperkende factor is warmte, die

vrijkomt als gevolg van de weerstand die de

elektronen ervaren. Deze weerstand ontstaat

als de elektronen door de koperen leidingen

fotonica

Al tientallen jaren geldt het als de ‘Heilige Graal’ in de micro-elektronica-industrie: silicium dat licht uitzendt.

Het oplossen van deze puzzel zou een revolutie voor de computerindustrie betekenen, want chips worden hiermee

sneller dan ooit. Onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven zijn daar nu in geslaagd: ze hebben een

legering met silicium ontwikkeld die licht kan uitzenden. Hun resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift

Nature. Het team maakt nu een siliciumlaser om in de huidige chips te integreren.

Doorbraak na 50 jaarwerk maakt de weg vrijvoor fotonische chips

Nanodraden met een zeshoekige schil van silicium en germanium.

In tegenstelling tot elektronen ervaren fotonen

geen weerstand. Omdat ze geen massa of

lading hebben, verstrooien ze minder in het

materiaal waar ze doorheen reizen. Ze produce-

ren geen warmte, waardoor het energie-

verbruik vermindert. Door de elektrische

communicatie binnen een chip te vervangen

reizen die de vele transistors op een chip met

elkaar verbinden. Als we elk jaar meer gege-

vens willen blijven overdragen, hebben we een

nieuwe techniek nodig die geen warmte produ-

ceert. Fotonica biedt daarvoor de oplossing,

deze techniek gebruikt fotonen - lichtdeeltjes -

om data over te brengen.

.17fotonica

waar onderzoekers van de Technische Universi-

teit Eindhoven (TU/e) nu in geslaagd zijn. Samen

met onderzoekers van de universiteiten van

Jena, Linz en München combineerden ze silici-

um en germanium in een zeshoekige kristal-

structuur die licht kan uitstralen. Een doorbraak

na 50 jaar werk.

Zeshoekige structuur“De crux zit hem in de aard van de zogenaamde

bandkloof van een halfgeleider”, zegt hoofd-

onderzoeker Erik Bakkers van de TU/e. “Als een

elektron van de geleidingsband naar de valen-

tieband ‘valt’, zendt een halfgeleider een foton

uit: licht.” Maar als de geleidingsband en de

valentieband niet recht tegenover elkaar staan

– ook wel een indirecte bandkloof genoemd –

zenden ze geen fotonen uit. Dat is bij silicium

het geval. “Een 50 jaar oude theorie toonde

echter aan dat silicium gelegeerd met germa-

nium en gevormd in een zeshoekige kristal-

structuur, wél een directe bandkloof heeft, en

dus mogelijk licht kan uitzenden”, zegt Bakkers.

Het vormen van silicium in een zeshoekige kris-

talstructuur is echter niet eenvoudig. Omdat

Bakkers en zijn team de techniek van het groei-

en van nanodraden onder de knie hebben, wa-

ren ze in 2015 in staat om zeshoekig silicium te

maken. Ze realiseerden dit zuivere zeshoekige

silicium door eerst nanodraden te groeien van

een ander materiaal, met een hexagonale

kristalstructuur. Vervolgens hebben ze een

silicium-germaniumschil op dit sjabloon laten

groeien. Elham Fadaly, de gedeelde eerste

auteur van het Nature artikel: “Door de silicium-

atomen op het zeshoekige sjabloon te groeien,

wisten we te realiseren dat deze ook in dezelf-

de zeshoekige kristalstructuur groeiden.”

Silicium laserMaar het zeshoekige silicium kon op dat

moment nog geen licht uitstralen, tot nu. Het

team van Bakkers slaagde er sinds 2015 in om

de kwaliteit van het zeshoekige silicium-

germanium te verhogen door het aantal onzui-

verheden en kristalgebreken te verminderen.

Door vervolgens de nanodraad met een laser te

beschijnen, konden ze de efficiëntie van het

nieuwe materiaal meten. Alain Dijkstra, gedeel-

de eerste auteur van het artikel en verantwoor-

delijk voor het meten van de lichtemissie: “Onze

experimenten toonden aan dat het materiaal

de juiste structuur heeft, en dat het vrij is van

defecten. Het straalt zeer efficiënt licht uit.”

Een laser maken is nu een kwestie van tijd,

denkt Bakkers. “Inmiddels hebben we optische

eigenschappen gerealiseerd die bijna vergelijk-

baar zijn met indiumfosfide en galliumarsenide.

Bovendien is de kwaliteit van de materialen

sterk verbeterd. Als alles goed gaat, kunnen we

in 2020 een laser maken op basis van silicium.

Dit maakt het mogelijk om optische functionali-

teit te integreren in het dominante elektroni-

caplatform. Daarmee zullen we de vooruitzich-

ten voor optische communicatie op de chip en

betaalbare chemische sensoren op basis van

spectroscopie openbreken.”

Intussen onderzoekt zijn team ook hoe het zes-

hoekige silicium in de kubusvormige silicium-

micro-elektronica kan worden geïntegreerd,

wat een belangrijke voorwaarde is voor dit

werk. Dit onderzoeksproject is gefinancierd

door het EU-project SiLAS, gecoördineerd door

TU/e-professor Jos Haverkort.

Een kijkje in de machine ‘Metal Organic Vapor Phase

Epitaxy’ (MOVPE). Deze machine werd gebruikt om de

nanodraden met een zeshoekige siliciumgermanium-

schil te groeien. Foto: Nando Harmsen.

Gedeelde eerste auteur Elham Fadaly bedient de Metal

Organic Vapor Phase Epitaxy (MOVPE). Deze machine

groeit de nanodraden met een zeshoekige silicium-

germaniumschil. Foto: Sicco van Grieken, SURF.

door optische communicatie, kan bovendien de

snelheid van de communicatie in de chip én

tussen de chips met een factor 1.000 worden

verhoogd. Datacenters profiteren hiervan het

meest, met een snellere gegevensoverdracht

en minder energieverbruik voor hun koel-

systeem. Maar de fotonische chips brengen ook

nieuwe toepassingen binnen handbereik. Denk

aan een radar met laser voor zelfrijdende auto’s

en chemische sensoren voor medische diagno-

se of voor het meten van de lucht- en voedsel-

kwaliteit.

‘Vallend’ elektron zendt een foton uitOm licht in chips te kunnen gebruiken, heb je

een lichtbron nodig; een geïntegreerde laser.

Het belangrijkste halfgeleidermateriaal waar

computerchips nu van gemaakt zijn is silicium.

Maar silicium is extreem inefficiënt in het uit-

zenden van licht. Daarom werd lang gedacht

dat het geen rol zou spelen in de fotonica.

Wetenschappers hebben zich hierdoor gericht

op complexere halfgeleiders, zoals gallium-

arsenide en indiumfosfide. Deze zijn goed in het

uitzenden van licht, maar zijn duurder dan sili-

cium en zijn moeilijk te integreren in bestaande

silicium-microchips.

Om een volledige siliciumlaser te maken, moes-

ten wetenschappers een vorm van silicium

vinden die licht kan uitstralen. Dat is precies

18.

coronacrisis geeft lokale boeren boost

robotica

De coronacrisis lijkt een boost te geven aan lokale boeren. Veel mensen herontdekken de korte keten.

Kleinschalige landbouwbedrijven zijn broodnodig voor een toegankelijk en duurzaam voedselsysteem. Toch

staat de landbouwsector in Vlaanderen en Nederland continu onder druk. De kostenefficiëntie moet omhoog, om

internationaal te kunnen concurreren. Tot nu toe is het antwoord daarop schaalvergroting, gecombineerd met

het gebruik van steeds zwaardere, taakspecifieke machines. Dat is vaak geen optie voor kleine en middelgrote

land- en tuinbouwbedrijven. Zij zijn eerder vragende partij voor kleinschalige en veelzijdige agrorobots. CIMAT

is een nieuw Interreg-Vlaanderen-Nederland-project dat de ontwikkeling van dergelijke robots wil stimuleren.

Multibots voor kleinelandbouwbedrijven gezocht

.19robotica

Het beschikbare landbouwareaal in Vlaanderen en Nederland is kleiner en gefragmenteer-

der dan in de buurlanden Duitsland en Frankrijk. In de zoektocht naar meer kostenefficiën-

tie worden de grenzen van de schaalvergroting sneller bereikt in die dichtbevolkte regio’s.

Een alternatieve strategie om de kostenefficiëntie te verbeteren, is de prestatie van land-

bouwmachines verhogen. Dat kan de loonkosten verlagen. Landbouwmachines krijgen

een groter geïnstalleerd vermogen, zodat de bewerkings- of verwerkingssnelheid ver-

groot. Die trend leidt tot grotere, duurdere en zwaardere machines die taakspecifiek zijn.

Groter is niet altijd beterDie strategie biedt geen antwoord voor kleinere bedrijven die zich focussen op biologische

teelt of nicheteelten, zoals specifieke groente-, (klein)fruit- of boomteelt. Die sectoren

vertegenwoordigen in totaal een groot zakencijfer, maar bestaan uit kleinschalige bedrij-

ven. Zij hebben eerder baat bij kleinere, meervoudig inzetbare, intelligente machines. Het

laatste decennium groeit bovendien het besef dat de landbouw moet verduurzamen. Er is

een sterke evolutie om landbouwactiviteiten volledig en volwaardig in het ecosysteem-

beheer te integreren. Cruciaal daarbij is een minimaal gebruik van chemische bestrijdings-

middelen, een minimale bodemverdichting en een lagere uitstoot van broeikasgassen.

Ook beleidsmatig wordt er meer nadruk gelegd op landbouw met een netto neutrale

milieu-impact. Dat contrasteert met de traditionele landbouwmechanisatie die sterk geënt

is op het gebruik van zware machines, aangedreven door krachtige dieselmotoren.

tekort aan hoogtechnologische landbouwmachinesZowel landbouwers als machineconstructeurs, talloze kleinere spelers maar ook grotere

spelers in Vlaanderen en Nederland, zijn zich bewust van die evolutie en willen er optimaal

op inspelen. “Bestaande teeltspecifieke machines zijn duur en hebben beperkte functiona-

liteiten. Veel kleinere machineconstructeurs passen machines aan op maat. Maar vaak

mankeren ze expertise en capaciteit om innovatieve mechatronische technologieën als

Internet of Things, sensornetwerken, elektrische tractie of software te ontwikkelen voor

autonome, flexibele inzetbare machines”, vertelt Joran Barbry van Inagro.

De ontwikkeling van kleine, multifunctionele robots voor kleinschalige landbouwbedrijven

is het doel van het Interreg-project CIMAT. “Dit project wil de ontwikkeling van hoogtech-

nologische landbouwmachines voor kleinschalige landbouwteelt versnellen”, vertelt Stijn

Debruyne van KU Leuven. Het is belangrijk dat de modulaire, autonome robot inzetbaar is

voor diverse land- en tuinbouwtaken. Dat kan door taakspecifiek gereedschap te koppelen

aan een semi-autonome eenheid. Door meerdere eenheden samen aan een taak te laten

werken, kan het systeem ook op grotere schaal ingezet worden.

Inspraak van de sectorHet project wil die ontwikkeling samen met Vlaamse en Nederlandse landbouwers en

constructeurs verwezenlijken. Daarom zetten de partners een co-creatief traject op.

Projectpartner Octinion ontwierp een semi-autonoom platform dat dient als voorbeeld en

werkinstrument om de projectdoelstelling te realiseren. “Op regelmatige tijdstippen

brengen we co-creatiegroepen samen voor een brainstormsessie waarin we polsen naar

de noden en wensen van de sector. We stemmen de uitwerking van de agrorobot daarop

af”, klinkt het. Zo wordt het prototype robotplatform in de loop van het project verder

ontwikkeld.

20.

Time-to-market verkorten

kwartaal- en jaarcijfers over 2019 blijkt dat

3DEXPERIENCE-oplossingen al voor een derde

deel bijdragen aan de omzet van Dassault

Systèmes, met een groei van 22% in 2019.

Introductie 3DEXPERIENCE WORKSBegin 2019 heeft Dassault Systèmes het cloud-

gebaseerde 3DEXPERIENCE WORKS-aanbod

geïntroduceerd. Dat zijn industriespecifieke

applicaties op het 3DEXPERIENCE-platform,

afgestemd op de behoeften van SOLIDWORKS-

gebruikers binnen het mkb. Tijdens 3DEXPE-

RIENCE World is dit initiatief verder uitgebreid

met de introductie van Standard, Professional

en Premium versies, in lijn met de gelijknamige

SOLIDWORKS licenties. Behalve de al genoemde

cloudintegratie bevat dit aanbod tevens de

Kortom, ontwerpers en engineers staan onder

grote druk om op een creatieve wijze de ‘time-

to-market’ te verkorten. Tijdens het onlangs

georganiseerde 3DEXPERIENCE World event van

Dassault Systèmes werd duidelijk dat de cloud,

marktplaatsen en virtuele experiences een

nieuwe dimensie gaan toevoegen aan de

ontwerp- en engineeringprocessen.

Samenwerken via de cloudBij veel bedrijven zijn ontwerp en engineering

nog afzonderlijke bedrijfsprocessen, met daar-

tussen een aantal iteraties afhankelijk van de

benodigde ontwerpwijzigingen. Deze seriële

manier van werken staat onder toenemende

druk, door verwachtingen van klanten over de

levertijd en maatwerkaanpassingen. Maar ook

door verspilling van kostbare tijd en middelen

aan discussies en interacties met teamleden die

de planning niet naleven. Door alle betrokke-

nen via de cloud tegelijkertijd te laten samen-

werken aan een digitaal 3D-model - steeds

vaker virtual twin genoemd - zijn ontwerp-

ideeën aanzienlijk sneller productiegereed te

maken. Dassault Systèmes CEO en Vice Chair-

man Bernard Charlès vertelde tijdens 3DEXPE-

RIENCE World dat de cloud, marktplaatsen en

experiences zowel ontwerpers als engineers

gaan helpen om in kortere tijd tot betere resul-

taten te komen. Grote bedrijven zijn al volop

bezig om te migreren naar cloudplatformen,

omdat zij daarmee ook hun medewerkers van

meerdere vestigingen locatie- en tijdonafhan-

kelijk kunnen laten samenwerken. Uit de vierde

Liam van Koertcloud

Nieuwe producten en de machines waarmee deze

worden geproduceerd, moeten tegenwoordig zo snel

mogelijk worden ontwikkeld om de toenemende

concurrentie voor te blijven en rendabel te

innoveren. Tegelijkertijd verwachten zowel

consumenten als zakelijke afnemers meer

personalisatiemogelijkheden.

Toekomst ontwerp enengineering ligt in de cloud

.21cloud

nieuwe ontwerpapplicaties 3D Sculptor en 3D

Creator, die apparaatonafhankelijk in elke brow-

ser draaien. “Met 3DEXPERIENCE WORKS hebben

klanten toegang tot de desktoptoepassingen

die ze al jarenlang kennen en waarop ze ver-

trouwen, uitgebreid met alle toegevoegde

waarde van het 3DEXPERIENCE-platform”, zei

Gian Paolo Bassi, bij Dassault Systèmes CEO van

SOLIDWORKS. “Dit platform verbindt iedereen

die betrokken is bij het concept, het ontwerp, de

simulatie, de productie, de verkoop en de ser-

viceprocessen. Hierdoor blijft er meer tijd over

om na te denken en onderscheidende experien-

ces te creëren.” Het ‘WORKS’ aanbod is gericht

op mkb-bedrijven, die via de cloud toegang

krijgen tot dezelfde schaalbare processorkracht,

opslagcapaciteit en applicaties als grote bedrij-

ven. Inclusief het eerder aangekondigde

DELMIA WORKS, gebaseerd op de IQMS-soft-

ware.

Industriële innovatie versnellenDe komende jaren moet elk bedrijf een digitale

transformatie ondergaan, om te kunnen blijven

concurreren en onderscheidende customer

experiences te creëren. Bedrijfsprocessen

waarin nog met papieren documenten wordt

gewerkt, vertragen namelijk de innovatiesnel-

heid en vergroten het risico op fouten. Met het

DELMIAWORKS-aanbod integreert Dassault

Systèmes het ontwerpen en engineeren van

innovaties met de productievoorbereiding en

-planning. In 2019 is een groot aantal bedrijven

overgestapt op deze ERP- en MES-software. Een

andere ontwikkeling die de industriële innova-

tie gaat versnellen, is het gebruiken van 3D-

productmodellen en inkopen via online markt-

plaatsen. Dassault Systèmes speelt daar onder

andere op in met Marketplace Make, die ont-

werpers, engineers en inkopers via één druk op

de knop verbindt met een groot aantal moge-

lijke fabrikanten. Ze kunnen via die marktplaats

eenvoudig ontwerpen uploaden voor het aan-

vragen van offertes voor zowel maatwerk-

producties als standard onderdelen en direct

communiceren met de mogelijke leverancier(s).

Inmiddels zijn er ook al verschillende productie-

bedrijven en onderdelenleveranciers uit de

Benelux op Marketplace Make actief, die

daarmee toegang krijgen tot een wereldwijd

klantenpotentieel.

22. cloud

Inspelen op behoeften toekomstige werknemersBedrijven moeten de komende jaren niet alleen

beter inspelen op de veranderende behoeften

en wensen van potentiële klanten, maar ook

van de eigen medewerkers. Werknemers van

de toekomst zijn namelijk millennials, opge-

groeid met apps waarmee ze altijd en overal op

elk apparaat kunnen werken. Tevens verwach-

ten millennials voortdurend te worden uitge-

daagd tijdens hun werk en een zichtbare

bijdrage te kunnen leveren aan het verbeteren

van de wereld. In dit tijdperk met toenemende

personeelsschaarste zijn dat niet te negeren

behoeften en wensen. Dassault Systèmes helpt

bedrijven tevens in te spelen op hun ‘workforce

of the future’, met het al genoemde cloudplat-

form en de marktplaats. Maar ook met rolgeba-

seerde apps en een andere manier van samen-

werken. Innovaties worden namelijk steeds

vaker projectmatig ontwikkeld, met supply

chain partners en klanten, waarin de verant-

woordelijkheden en bevoegdheden van alle

teamleden variëren afhankelijk van hun

kennis, ervaring en ambities. Hoewel

de overstap naar cloudgebaseerde

software en services een duidelijke

trend was tijdens 3DEXPERIENCE

World, blijft Dassault Systèmes nog

jarenlang nieuwe functionaliteit voor de desk-

toplicenties van SOLIDWORKS ontwikkelen en

leveren.

Duurzame innovatie stimulerenBehalve nieuws over ontwerp- en enginee-

ringsoftware waren er tijdens 3DEXPERIENCE

World ook start-ups aanwezig die werken aan

innovaties voor verschillende markten. In het

kader van de missie om mensen

via 3DEXPERIENCE-omgevingen

in staat te stellen duurzame

innovaties te ontwikkelen die in

harmonie zijn met de natuur en

het leven, werd er tijdens het

event een echte pitch battle

georganiseerd. Die wedstrijd is

gewonnen door Winter Innova-

tions met EasyWhip, een hecht-

naald waarmee chirurgen een-

voudiger en sneller hechtingen

kunnen aanbrengen na operaties. Als tweede

eindigde het team van re:3D met de Gigabot

groot formaat industriële 3D-printer. Deze bei-

de finalisten illustreren tevens de reikwijdte

van het SOLIDWORKS aanbod: zowel toegepast

voor het ontwerpen en engineeren van indus-

triële producten en machines, als de ontwikke-

ling van medische innovaties. In de komende

decennia is de zorgsector een belangrijke

groeimarkt voor Dassault Systèmes. Dat blijkt

uit de nieuwe strategie die deze 3DEXPERIENCE-

specialist medio februari heeft onthuld, gericht

op het creëren van virtual twins van het com-

plete menselijk lichaam. Het doel daarvan is

mensen helpen gezonder te leven en de manier

waarop we patiënten behandelen en genezen

compleet veranderen.

Voorsprong in uw business met vision.

www.phaer.eu

visionRobotics

Nanomotion

zelfassemblage met magneten

Hoeveel klussen vervangen robots nu echt?

Inclusief DossierMotion

24.

nanomotion:

interactie. Bovendien veroorzaakt het magneti-

sche veld krachten op de mover, die niet gelijk-

matig zijn verdeeld over het oppervlak. Als

resultaat kan de mover mechanische vervor-

ming ondergaan, wat de bereikte positione-

ringsnauwkeurigheid ernstig belemmert.

Hoogtijdig modelAls eerste stap om deze effecten het hoofd te

bieden, ontwikkelde Proimadis een zogeheten

high-fidelity-model om de fundamentele elek-

tromagnetische en mechanische principes van

de planaire motor te beschrijven, door gebruik

te maken van de zogenaamde Linear Parame-

ter Varying (LPV) modelleeromgeving. Hierdoor

kan het ontwikkelde model worden gebruikt

Planaire motoren zijn mechanische apparaten

waarvan het bewegende deel in de ruimte kan

bewegen en roteren. Een state-of-the-art

toepassing van dergelijke motoren zijn wafer-

scanners; complexe machines die in de half-

geleiderindustrie worden gebruikt om door

middel van lithografie geïntegreerde schakelin-

gen te produceren. De ontwikkelingen vragen

om zowel nanometerprecisie als snelle bewe-

gingsprofielen.

Om deze doelen te bereiken, vertrouwen hui-

dige waferplatformen op het gebruik van mag-

netisch zwevende vlakke motoren. Magneten

zijn vast, terwijl de spoelen aan het bewegende

element - de mover - zijn bevestigd. De spoelen

worden aangedreven via kabels, die samen

met de mover moeten bewegen.

Vrij zwevend lichaamProimadis bestudeerde een specifiek type

motor, een planaire motor met een bewegende

magneet, ontwikkeld aan de TU/e. In deze

magnetisch zwevende motor is de mover een

vrij zwevend lichaam zonder fysieke verbinding

met de omgeving, waardoor het effect van

omgevingsstoringen op de mover wordt onder-

drukt.

Er zijn echter verschillende, dynamische feno-

menen aanwezig in deze motor, zoals de intrin-

siek positie-afhankelijke elektromagnetische

dossier motion

Computers, mobiele telefoons en wasmachines; ze bevatten allemaal steeds kleiner wordende chips. Om ze

te produceren worden complexe machines gebruikt, waarbij zogeheten planaire motoren een cruciale rol

spelen. Elektrotechnisch ingenieur Ioannis Proimadis verbeterde de nauwkeurigheid van een specifiek type

van die zeer nauwkeurige bewegingssystemen, waarbij de bewegende delen vrij zwevende elementen zijn

zonder fysieke verbinding met de omgeving. Hij promoveerde - digitaal - op 30 april.

Ontwikkeling vanzeer nauwkeurigebewegingssystemen

.25dossier motion

om de eigenschappen van de motordynamiek

te onderzoeken en bovendien om modelgeba-

seerde controllers te ontwerpen.

Proimadis gebruikte een datagedreven model-

leerbenadering om het dynamische gedrag van

de planaire motor experimenteel te verifiëren.

Bovendien ontwikkelde hij een methode om de

dynamische kenmerken van het analytische

LPV-model aan te passen door gebruik te

maken van het experimentele bewijs.

Verhoogde nauwkeurigheid met 50%Met behulp van het ontwikkelde model werden

controletechnieken geïmplementeerd die

robuustheid bereiken tegen positieafhankelijke

en onzekere dynamiek. Bovendien zijn verschil-

lende storingen die de positioneringsnauwkeu-

righeid verslechteren onderdrukt via machine

learning. Experimentele resultaten toonden een

verhoging van de nauwkeurigheid van dit

schema met 50%. Verder stelde Proimadis,

door gebruik te maken van het bestaan van

meerdere actuatoren, een actieve controle-

methode voor van de vervormingen, die de

krachtverdeling op de bewegende magneet-

plaat correct vormgeeft.

Het onderzoek van Proimadis is een belangrijke

stap in de richting van uiterst nauwkeurige

planaire motoren met bewegende magneten.

Dit project zal daarom aan de TU/e worden

voortgezet om de modelleer- en besturings-

technieken voor dit type motor verder te ont-

wikkelen.

Titel proefschrift: Nanometer-nauwkeurige

bewegingsregeling van bewegende magneet

planaire motoren. Promotors: dr.ir. Roland Tóth

en prof.dr.ir. Hans Butler. Andere belangrijke

betrokken partijen: NWO, ASML, Philips, TNO,

Prodrive Technologies, Tecnotion en SKF.

26.

Onderzoek kwantificeert banenverlies door automatisering

Peter Dizikes dossier motion

In veel delen van de maakindustrie

hebben robots de afgelopen decennia

werknemers vervangen. Maar in welke

mate, echt? Sommige technologen

hebben voorspeld dat automatisering

zal leiden tot een toekomst zonder

werk, terwijl andere waarnemers

sceptischer zijn over dergelijke

scenario’s.

Hoeveel klussen vervangenrobots nu echt?

.27dossier motion

In een studie die mede door een MIT-professor is uitgevoerd, tekent zich

een duidelijke trend af met een zeer reële impact. Deze blijft wel ver ach-

ter bij het aantal robotvervangers. De studie stelt ook vast dat de impact

van robots in de VS sterk verschilt per industrie en regio, en dat ze een

opmerkelijke rol kunnen spelen in het vergroten van de inkomensonge-

lijkheid. Van 1990 tot 2007 blijkt uit de studie dat het toevoegen van één

extra robot per 1.000 werknemers de nationale werkgelegenheids-/be-

volkingsgraad met ongeveer 0,2 procent heeft verminderd, waarbij som-

mige gebieden van de VS veel meer zijn getroffen dan andere. Dit bete-

kent dat elke extra robot die in de productie wordt toegevoegd, gemiddeld

ongeveer 3,3 werknemers op nationaal niveau vervangt. Door het

toegenomen gebruik van robots op de werkplek, zijn de lonen in dezelfde

periode ook met ongeveer 0,4 procent gedaald.

“We vinden negatieve looneffecten. In getroffen gebieden leveren werk-

nemers reeël loon in omdat robots vrij goed met hen kunnen concurre-

ren” zegt Acemoglu. Om de studie uit te voeren, gebruikten Acemoglu en

Restrepo gegevens over 19 industrieën, samengesteld door de Interna-

28. dossier motion

tional Federation

of Robotics, een

industr iegroep

uit Frankfurt die

gedetai l leerde

statistieken bij-

houdt over robot

implementaties

wereldwijd. De

wetenschappers

combineerden dat met Ameri-

kaanse gegevens over bevolking, werk-

gelegenheid, bedrijfsleven en lonen, van onder andere het

Amerikaanse Census Bureau, het Bureau of Economic Analysis en het

Bureau of Labor Statistics.

De onderzoekers vergeleken ook de inzet van robots in de VS met die van

andere landen en vonden dat deze achterbleef bij die van Europa. Van

1993 tot 2007 introduceerden Amerikaanse bedrijven bijna precies één

nieuwe robot per 1.000 werknemers; in Europa introduceerden bedrijven

1,6 nieuwe robots per 1.000 werknemers.

Detroit-effect“Hoewel de VS een technologisch zeer geavanceerde economie is, wat

betreft de productie en het gebruik van industriële robots en innovatie,

ligt het achter bij veel andere geavanceerde economieën”, zegt Acemoglu.

In de VS zijn vier productiebedrijven verantwoordelijk voor 70 procent van

de robots: autofabrikanten (38 procent van de gebruikte robots), elektro-

nica (15 procent), de kunststof- en chemische industrie (10 procent) en

metaalfabrikanten (7 procent). In de hele VS analyseerde de studie de

impact van robots in 722 woon-werkverkeerszones op het vasteland van

de VS - voornamelijk in grootstedelijke gebieden - en ontdekte een aan-

zienlijke geografische variatie in de mate waarin robots intensief worden

gebruikt.

Gezien de industriële trends in de inzet van robots, is het gebied van het

land dat het meest getroffen is, de vestigingsplaats van de auto-industrie.

Michigan heeft de hoogste concentratie van robots op de werkplek, met

werkgelegenheid in Detroit, Lansing en Saginaw meer dan waar dan ook

in het land. “Verschillende industrieën hebben verschillende voetafdruk-

ken op verschillende plaatsen in de V.S.”, merkt Acemoglu op. “De plaats

waar het robotprobleem het meest zichtbaar is, is Detroit. Alles wat er

zich in de automotive afspeelt, heeft een veel grotere impact op de

omgeving van Detroit, dan elders.”

In woon-werkzones waar robots werden toegevoegd aan het perso-

neelsbestand, vervangt elke robot ongeveer 6,6 banen lokaal,

vonden de onderzoekers. In een subtiele draai komt het

toevoegen van robots in de productie echter ten goede

aan mensen in andere industrieën en andere gebieden

van het land - onder andere door het verlagen van de

kosten van goederen. Deze nationale economische

voordelen zijn de reden dat de onderzoekers hebben

berekend dat het toevoegen van één robot 3,3 banen

vervangt voor het land als geheel.

OngelijkheidsproblematiekBij de uitvoering van het onderzoek hebben Acemoglu

en Restrepo zich veel moeite getroost om te kijken of de

werkgelegenheidstrends in robotintensieve gebieden misschien door

andere factoren, zoals het handelsbeleid, werden veroorzaakt. Ze vonden

echter geen complicerende empirische effecten. De studie suggereert

echter wel dat robots een directe invloed hebben op de inkomenson-

gelijkheid. De productiebanen die ze vervangen, komen van delen van de

beroepsbevolking zonder veel andere goede arbeidsmogelijkheden; er is

dus een direct verband tussen automatisering in robotgebruikende

industrieën en de dalende inkomens van arbeiders.

Early adaptorsOver het geheel genomen leidt het toevoegen van robots aan de produc-

tie tot een vermindering van de werkgelegenheid - met meer dan drie

banen per robot. De studie van Acemoglu vond hierbij een belangrijk

patroon. Bedrijven die snel overgaan tot het gebruik van robots, hebben

de neiging om werknemers aan hun loonlijst toe te voegen, terwijl het

verlies van banen in de industrie meer geconcentreerd is in bedrijven die

deze verandering langzamer maken.

“Als je kijkt naar het gebruik van robots op bedrijfsniveau, is het echt

interessant omdat er een extra dimensie is”, zegt Acemoglu. “We weten

dat bedrijven robots gebruiken om hun kosten te verlagen. Het is dus heel

aannemelijk dat bedrijven die robots in een vroeg stadium inzetten,

groeien ten koste van hun concurrenten, omdat hun kosten niet omlaag

gaan. En dat is precies wat we vinden.”

Uit het onderzoek blijkt namelijk dat een toename van het robotgebruik

in de industrie met 20 procentpunten van 2010 tot 2015 heeft geleid tot

een daling van de werkgelegenheid in de hele industrie met 3,2 procent.

Voor bedrijven die in die periode gebruik maken van robots, steeg het

.29dossier motion

aantal gewerkte uren van de werknemers met 10,9 procent en ook de

lonen stegen bescheiden.

Franse robottellingOm het onderzoek uit te voeren, hebben de wetenschappers 55.390

Franse productiebedrijven onderzocht, waarvan 598 in de periode van

2010 tot 2015 robots hebben aangeschaft. De studie maakt gebruik van

gegevens van het Franse Ministerie van Industrie, klantgegevens van

Franse robotleveranciers, douanegegevens over geïmporteerde robots en

financiële gegevens op bedrijfsniveau over onder andere verkoop, werk-

gelegenheid en lonen.

De 598 bedrijven die wel robots hebben aangeschaft, waren, hoewel ze

slechts 1 procent van de productiebedrijven omvatten, goed voor onge-

veer 20 procent van de productie in die periode van vijf jaar. “Ons docu-

ment is uniek omdat we een bijna volledige visie op de adoptie van

robots hebben”, zegt Acemoglu.

De productie-industrieën die in Frankrijk het meest met robots werken,

zijn de farmaceutische bedrijven, chemie- en plasticfabrikanten, voedsel-

en drankproducenten, metaal- en machinefabrikanten en autofabrikan-

ten. De industrieën die van 2010 tot 2015 het minst in robots investeer-

den, waren onder meer papier- en drukkerijen, textiel- en

kledingfabrikanten, fabrikanten van apparatuur, meubelmakers en

mineralenbedrijven.

De bedrijven die wel robots toevoegden aan hun productieprocessen

werden productiever en winstgevender, en het gebruik van automatise-

ring verlaagde hun arbeidsaandeel - het deel van hun inkomen dat naar

de werknemers gaat - tussen ongeveer 4 en 6 procentpunten. Omdat hun

investeringen in technologie echter meer groei en meer marktaandeel

opleverden, voegden ze over het geheel genomen meer werknemers

toe. De bedrijven die geen robots toevoegden, zagen daarentegen geen

verandering in het arbeidsaandeel, en voor elke 10 procentpunten

toename in de adoptie van robots door hun concurrenten zagen deze

bedrijven hun eigen werkgelegenheid met 2,5 procent dalen. De bedrij-

ven die niet in technologie investeerden, verloren in wezen terrein aan

hun concurrenten.

VergelijkbaarDeze dynamiek - banengroei bij robotadoptiebedrijven, maar banenver-

lies in het algemeen - past bij een andere bevinding die Acemoglu en

Restrepo in een apart document over de effecten van robots op de werk

gelegenheid in de VS hebben gedaan. “Als je naar het resultaat kijkt, denk

je misschien dat het het tegenovergestelde is van het Amerikaanse resul-

taat, waar de adoptie van robots hand in hand gaat met de vernietiging

van banen, terwijl in Frankrijk de robotadoptiebedrijven hun werk-

gelegenheid uitbreiden”, zegt Acemoglu. “Maar dat is alleen maar omdat

ze uitbreiden ten koste van hun concurrenten. Wat we laten zien is dat

wanneer we het indirecte effect op die concurrenten toevoegen, het

totale effect negatief is en vergelijkbaar met wat we in de VS vinden.”

SuperstarbedrijvenDe concurrentiegerichte dynamiek die de onderzoekers in Frankrijk heb-

ben gevonden, lijkt op die in een ander, onlangs door MIT-professoren

gepubliceerd, spraakmakend onderzoek op economisch gebied. In een

recent document publiceerden de MIT-economen David Autor en John Van

Reenen, samen met drie co-auteurs, bewijs dat de daling van het arbeids-

aandeel in de VS als geheel werd gedreven door aanwinsten van 'super-

sterrenbedrijven', die manieren vinden om hun arbeidsaandeel te verla-

gen en marktmacht te verwerven. Terwijl die elitefirma’s meer arbeiders

kunnen inhuren en zelfs relatief goed kunnen betalen, daalt het arbeids-

aandeel in hun industrie, over het geheel genomen.

“Het is zeer complementair”, merkt Acemoglu op over het werk van Autor

en Van Reenen. “Een klein verschil is wel dat supersterrenbedrijven uit

veel verschillende bronnen kunnen komen. Door het hebben van indivi-

duele technologiegegevens op bedrijfsniveau hebben we kunnen laten

zien dat veel van deze gegevens over automatisering gaan. Dus terwijl

economen veel mogelijke verklaringen gegeven voor de daling van het

arbeidsaandeel in het algemeen - waaronder technologie, fiscaal beleid,

of veranderingen in de arbeidsmarktinstellingen, verdenkt Acemoglu

technologie en automatisering in het bijzonder, zeker in Frankrijk.

“Een groot deel van de (economische) literatuur over technologie, globa-

lisering en arbeidsmarktinstellingen richt zich nu op de vraag wat de

daling van het arbeidsaandeel verklaart”, zegt Acemoglu. “Veel daarvan

zijn redelijk interessante hypothesen, maar in Frankrijk zijn het alleen de

firma’s die de robots overnemen - en het zijn zeer grote firma’s - die hun

arbeidsaandeel verminderen, en dat is wat de volledige daling van het

arbeidsaandeel in de Franse industrie verklaart. Dit benadrukt echt dat

automatisering - en in het bijzonder robots - cruciaal is om te begrijpen

wat er aan de hand is.”

30. dossier motion

Magneetbolletjes zijn populair speelgoed waarmee de meest fantastische

3D-vormen zijn te bouwen. Stel nu dat je dit principe wilt gebruiken om

kunstmatige kristallen zichzélf te laten assembleren, is ook dan het

bolletje de meest geschikte vorm? Een kubus misschien, een cilinder?

Onderzoekers van de Universiteit Twente laten zien

dat, in een turbulente waterstroom, het niet de

bolletjes maar cilinders zijn die de meest

regelmatige kristalvormen produceren.

Zij publiceerden hier onlangs over in

Science Advances.

Bouwen met magneten

Voorkeursrichting en vorm van het object bepalen welke ‘eindvorm’ eruit

komt: een lijn, ‘plaat’ of 3D-kristalvorm: rood omcirkeld de regelmatige

kristalstructuur die wordt gevormd met cilindervormige elementjes.

Zelfassemblage

.31dossier motion

Prof.dr.ir. Leon Abelmann is verbonden aan

de Universiteit Twente (Robotics and

Mechatronics groep) en aan KIST Europa

(Korean Institute of Science and

Technology) in Saarbrücken.

Het paper ‘Three dimensional self-

assembly using dipolar interaction’, door

Leon Abelmann, Tijmen Hageman, Per

Lötman, Massimo Mastrangeli en Miko

Elwenspoek verschijnt op 8 mei in Science

Advances, online journal van de American

Association for the Advancement of

Science (AAAS).

Kunstmatige kristallen, ook wel metamateria-

len, hebben eigenschappen die in natuurlijke

materialen niet voorkomen. Ze kunnen bijvoor-

beeld bijzondere mechanische eigenschappen

hebben of licht manipuleren. Ook kun je er 3D-

elektronica mee maken. Het principe van zelf-

assemblage, self-assembly, betekent dat de

bouwstenen zichzelf gaan ordenen tot een kris-

tal. Dat kan bijvoorbeeld door het oplosmiddel

waarin de deeltjes aanwezig zijn, te laten ver-

dampen. Leon Abelmann en zijn collega’s wil-

den onderzoeken in hoeverre je voor zelf-

assemblage gebruik kunt maken van de

magnetische interactie. Zij maakten deeltjes

van verschillende vormen die een magnetische

noord- en zuidpool hebben. Vervolgens lieten

ze die los in een opwaartse waterstroom, die

niet alleen de zwaartekracht compenseert

maar ook turbulent is: de deeltjes krijgen daar-

door te maken met verstorende krachten en

gaan samen op zoek naar situaties die energe-

tisch optimaal zijn.

VOORKEURZoals ook bij speelgoedbolletjes, werkt de rich-

ting van de magnetische energie soms méé of

soms tegen bij het creëren van een bepaalde

vorm. De deeltjes in de experimenten kregen

een voorkeursrichting mee. De energie is te

sturen door de vorm van het omhulsel om de

magneet - zelf van neodymium-ijzer-boor - te

variëren. Er werden drie situaties bestudeerd:

de energie voor de parallelle richting was gelijk

aan die van de antiparallelle, de eerste was

twee keer zo groot of juist de helft.

CILINDERSIs de parallelle energie groter dan de anti-

parallelle, dan neigen alle vormen naar een 1D-

rechte lijn. Behalve een lijn van bolletjes, die bij

voldoende bolletjes kan sluiten in een ring. Is de

voorkeursrichting antiparallel, dan vormen zich

2D-‘platen’. Bij gelijke parallallelle en anti-

parallele energie klonten de bolletjes samen,

de cilinders vormen regelmatige 3D-kristallen

en de kubusjes laten nog een combinatie van

vormen zien. Hoewel de cilinder de beste kan-

didaat lijkt, is het wel zo dat de structuren die

met bolletjes worden gevormd, langer intact

blijven in de waterstroom: minutenlang in

plaats van seconden. De onderzoekers vermoe-

den dat dit komt doordat bolletjes minder

gevoelig zijn voor kleine afwijkingen die de

krachten tussen de magneten doen afnemen.

OOK ELEKTRISCHE DIPOLENDe experimenten zijn uitgevoerd met deeltjes

die millimeter afmetingen hebben. De uitkom-

sten zijn inspirerend om de experimenten ook

met micrometer-afmetingen te doen. Dat kan

met de fabricagetechnieken die ook worden

gebruikt voor magnetic random access memo-

ries (MRAM). Via zelfassemblage zijn dan

bijvoorbeeld ringvormige magnetische geheu-

gens te maken. De onderzoekers verwachten

daarnaast dat het principe voor een elektrische

dipool niet anders is dan voor een magnetische,

zodat ook fotonische kristallen en 3D-elektroni-

ca tot de mogelijkheden behoren.

De experimentele set-up, waarin het

turbulente water omhoog wordt gestuwd

in een kegelvormige ruimte. De camera

registreert de assemblage.

32.

IIoT onmisbaar voorindustriesectore

Uit het onderzoek blijkt dat veruit het grootste

deel van de Nederlandse bedrijven gebruik-

maakt van IIoT-systemen. Maar liefst 77 procent

van de techbeslissers geeft aan dat hun bedrijf

machines en apparaten met elkaar verbindt via

en met het internet.

Van de bedrijven die geen IIoT-systemen

gebruiken, geeft bijna de helft (49%) aan dat de

aankoop van een IIoT-systeem voorlopig ook

niet in de plannen voorkomt. Slechts 28 procent

is geïnteresseerd in de implementatie van IIoT

in de komende twaalf maanden. Het overige

deel van de bedrijven (23%) heeft hierover nog

geen beslissing genomen.

Waarom bedrijven nog geen gebruikmaken van

IIoT-oplossingen? 40 procent geeft aan dat er

binnen het bedrijf weinig prioriteit wordt gege-

ven aan de verbinding tussen apparaten via en

met het internet. Minder vaak genoemde rede-

nen zijn financiële redenen (30%), het gebrek

aan kennis voor implementatie en onderhoud

(19%) en zorgen over de IT-beveiliging en gege-

vensbescherming (16%).

branchenieuws

De focus van bedrijven in de Nederlandse industriesector ligt momenteel

duidelijk op optimalisatie om zich voor te bereiden op de toekomst - met

het gebruik van zowel collaboratieve robots als AI-oplossingen. Ook

Industrial Internet of Things (IIoT) biedt grote voordelen voor het

productieproces. Maar hoe ver is IIoT al doorgedrongen tot deze

industrie? En welke bedrijfsresultaten, positief of negatief, worden

geassocieerd met de implementatie van IIoT? Om hier antwoorden op te

krijgen, voerde OnePoll in opdracht van reichelt elektronik een

onderzoek uit onder 250 techbeslissers in de Nederlandse

industriesector.

.33branchenieuws

Ontwikkeling AI-toepassingen lage prioriteit bij machinebouwers

Yokogawa koopt Deense start-up

In de transitie naar een Smart Industry krijgt de

machinebouwindustrie steeds meer te maken

met innovatieve technologieën zoals smart

sensors en robotica. De implementatie van AI-

toepassingen lijkt dan ook een vereiste te zijn

voor het realiseren van de gewenste transitie:

de koplopers in de Smart Industry geven een

hoge prioriteit aan het toepassen van kunstma-

tige intelligentie. Een prioriteit die niet iedereen

in de branche deelt: slechts één op de vijf

machinebouwers kwalificeert het ontwikkelen

Yokogawa kondigt aan dat de afgesproken

overname van alle aandelen van het Deense

Grazper Technologies is afgerond. Grazper

heeft geavanceerde Artificial Intelligence (AI)

technologie voor beeldanalyse ontwikkeld en

Yokogawa wil deze technologie toepassen op

verschillende bestaande activiteiten van het

bedrijf en gebruiken om nieuwe industriële AI-

oplossingen te ontwikkelen.

Dankzij recente vooruitgang op het gebied van

deep learning en aanverwante technologie is

de praktische toepassing van AI binnen de

indus trie mogelijk geworden. Naar verwachting

zal het gebruik van AI nog verder toenemen,

omdat de nauwkeurigheid van beeldidentifica-

tie en gegevensvoorspelling steeds beter

Commentaar

Auteurslijntje weg

uitdagingen bij de transformatie naar een Smart

Industry. Hierbij wordt AI als oplossing gezien

voor cyber-physical production systems, cloud,

IoT en cognitieve computing om zo de time-to-

market te verkorten en efficiënter te werken.

Vooral de diversiteit aan mogelijkheden van AI

zorgt ervoor dat de technologie op steeds meer

gebieden van de Smart Industry wordt ingezet.

Zo heeft meer dan de helft van de machine-

bouwbedrijven de beschikking over simulatie-

software in de ontwerp- en testfase. Ruim 47%

werkt met IoT-sensors en 40% met andere vor-

men van connected devices binnen het bedrijf.

Hoewel slechts 21% op dit moment prioriteit

geeft aan AI, wordt verwacht dat de komende

twee jaar de transitie naar een Smart Industry

in een versnelling raakt en dat dus de rol en

impact van AI significant zal toenemen. Over

twee jaar wil bijna driekwart (71%) van de

machinebouwers AI inzetten bij de simulatie

van een ontwerp en de eerste testprocessen.

wordt. Door de herkenning van bewegende

beelden te verbeteren, wordt het mogelijk om

de gehele omgeving en context van het volle-

dige beeld te bepalen, waardoor met name

nieuwe toepassingen voor beveiliging en voor

beeldanalyse en geautomatiseerde werkzaam-

heden in productielijnen ontstaan.

Grazper is een onderneming die in 2015 in

Kopenhagen, Denemarken, is opgericht en later

werd gefinancierd door het Deense durfkapi-

taalbedrijf Promentum Equity Partners. Het

bedrijf bezit geavanceerde AI-technologie voor

beeldanalyse. Een noemenswaardig sterk punt

is een oplossing waarmee AI-software efficiënt

kan worden uitgevoerd op een field-program-

mable gate array (FPGA), een bepaald type

geïntegreerd circuit. De software maakt gebruik

van beeldherkenningsmethoden die zijn

ontwikkeld aan de hand van algoritmes en 3D-

modellen en kan worden uitgevoerd met

beperkte IT-middelen.

Yokogawa ontwikkelt en levert oplossingen op

basis van AI voor fabrieken en openbare infra-

structuurprojecten. Met de technologie van

Grazper kan het bedrijf oplossingen leveren die

gebruikmaken van AI voor beeldanalyse, zoals

het vastleggen van beeldinformatie voor

robots, het detecteren van abnormaliteiten in

fabrieken en het bewaken van de veiligheid

met behulp van camera’s.

van AI-toepassingen als kritiek of belangrijk.

Dat blijkt uit de tweede Nationale Benchmark

Smart Machine Industry van Siemens Digital

Industries Software.

Ruim een derde (38%) van de organisaties

geeft de implementatie van AI-toepassingen

helemaal geen prioriteit. En hoewel slechts een

klein deel de inzet van AI belangrijk vindt,

denkt wél bijna de helft (46%) van de machine-

bouwers dat AI het antwoord is op de grootste

34.

Een visionsysteem bestaat in de meeste gevallen uit een beeldsensor,

een processormodule, een lensvatting en een lens. Voor drones moet een

visionsysteem bijzonder klein en licht zijn. Het moet weinig invloed

hebben op de vluchtprestaties. Daarnaast zijn een hoog rendement en

een lage warmteontwikkeling belangrijk, omdat er meestal maar een

beperkte stroomvoorziening aan boord is, en dus elke onttrekking aan

deze stroomvoorziening van invloed is op de afstand die een drone kan

vliegen. Uitsluitend beeld- en videostreams, waarbij de drone geen

verdere acties afleidt op basis van de scène, worden niet-functionele toe-

passingen genoemd. Functionele toepassingen daarentegen gebruiken

deze beelden uit het visionsysteem om te navigeren. Voor het vermijden

van botsingen bijvoorbeeld. Of om op basis van de waarneming speci-

fieke trackingacties te starten. Door het gebruik van vision-technologie

zijn functionele drones intelligenter en grotendeels autonoom. In beide

gevallen moet de beeldkwaliteit een exacte analyse mogelijk maken en

voor functionele taken moeten deze beelden in realtime aan boord

worden verwerkt. Vooral de combinatie van de criteria - denk aan de

grootte, het gewicht, de efficiëntie, de beeldkwaliteit en de verwerking

- is een grote uitdaging. Zelfs voor embedded vision. Een zorgvuldige

selectie en combinatie van de afzonderlijke componenten is dan ook

vereist.

Hoge eisen embedded vision en beeldsensorenDe meest geschikte beeldsensor voor drones en embedded visionsyste-

men is een CMOS-sensor. Deze nieuwe industriestandaard bereikt hogere

snelheden en een betere beeldkwaliteit dan zijn CCD-tegenhangers door

zijn architectuur, maar is ook aanzienlijk kleiner in omvang. Ontwikkelaars

kunnen kiezen tussen global shutter en rolling shutter uitlezingen, afhan-

kelijk van hun toepassingsbehoeften. Met een Global Shutter (GS) worden

alle pixels tegelijkertijd belicht, waardoor de beweging in het beeld virtu-

eel wordt bevroren en de bewegingsonscherpte of -vervorming die in de

beelden wordt vastgelegd, wordt verminderd. GS-sensoren zijn daarom

geschikt voor het maken van foto’s in hogesnelheidstoepassingen met

veel beweging. Het complexe pixelontwerp resulteert echter in grotere

pixels, dus grotere sensorafmetingen en duurdere kosten per eenheid.

De rijen pixels in een rollende shutter (RS) worden achter elkaar belicht,

wat tijdens de beweging artifacten in het beeld kan veroorzaken. Het

Liam van Koertvision

Van kleine sensormodules tot kunstmatige intelligentie - er zijn verschillende technologieën en

beeldverwerkingsalgoritmen om drones te laten zien. Elke toepassing stelt andere eisen aan het

visionsysteem en is afhankelijk van de beschikbare ruimte binnen de drone en de vereiste beeldkwaliteit.

Dr. Frederik Schönebeck van FRAMOS sprak op de VDI-conferentie over ‘Civil Drones in Industrial Use’ en

beschreef de criteria voor toepassingen in cartografie, objectherkenning en navigatie, evenals de

relevantie van kunstmatige intelligentie voor drones.

Het juiste visionsysteemvoor de juiste drone

Fig. 1: Sensorformaten.

.35vision

ontwerp van RS-sensoren is minder complex, wat resulteert in een

hogere gevoeligheid, terwijl ze kleiner en minder duur zijn in vergelijking

met global shutter. Drone-ontwikkelaars moeten zorgvuldig rekening

houden met alle voor- en nadelen die deze sensoren bieden bij het kiezen

van een sensor voor hun systeem.

“Een grotere sensor betekent altijd het gebruik van een grotere lens en

een groter totaalsysteem. Dit heeft invloed op het gewicht, de prijs en het

stroomverbruik, allemaal belangrijke kenmerken bij het ontwerpen van

drones. De voordelen en kosten moeten precies worden afgewogen

tegen de behoeften van de toepassing”, aldus Frederik Schönebeck.

Opmerking: Bewegingsartefacten veroorzaakt door de sluiter kunnen het

SLAM-algoritme en dus de inschatting van de houding van een drone

beïnvloeden. Deze interferenties kunnen worden geminimaliseerd door

de interactie van de beeldsensor met de gegevens van een IMU-sensor

(traagheidsmeeteenheid). Het samenvoegen van beeldgegevens met

IMU-gegevens heeft als bijkomend voordeel dat de positionerings-

informatie voor de drone in de driedimensionale ruimte beter is, wat

resulteert in een stabieler en veiliger vlieggedrag.

Breng het in kaartKaarttoepassingen maken gebruik van drones om hoge-resolutie kaarten

te maken. Ze vliegen meestal over het gebied dat op grote hoogte in

kaart moet worden gebracht. Visionsystemen voor het in kaart brengen

van drones moeten een zeer hoge resolutie bieden, waarbij de

beeldkwaliteit het belangrijkste criterium is, soms zelfs tegelijkertijd in

meerdere frequentiebanden.

Grootformaatsensoren met een resolutie van 50 tot 150 megapixels en

een dynamisch bereik van >74dB bieden een zeer goede beeldkwaliteit

en zijn bijzonder geschikt voor karteringsdoeleinden.

Een grote sensor met een hoge resolutie biedt het voordeel dat met één

opname een groter gebied kan worden opgenomen. Dit maakt een

snellere overvlucht en een efficiëntere meting mogelijk.

De drone brengt het aardoppervlak in kaart vanaf grote hoogtes zodat de

relatieve snelheid waarmee de drone over de aarde beweegt laag is en

de resulterende bewegingsartefacten in het beeld minimaal zijn. Zij kun-

nen desgewenst volledig worden geëlimineerd middels een mechanische

sluiter. In veel gevallen is een zuinigere rolling shutter sensor voldoende

voor mapping met drones. Maar voor hoge resolutietoepassingen zijn

grote sensoren met grote lensmounts en lenzen nodig. Zij vragen dan ook

aanzienlijk meer installatieruimte binnen het droneontwerp, waarbij ook

ruimte gehouden wordt voor mechanische beeldstabilisatie, lensstabili-

satoren, een gimbal of vergelijkbare compensatiemethoden. Schönebeck:

“In principe zijn mapping-toepassingen in drones geavanceerde meet-

systemen die gebruikmaken van nauwkeurige beeldverwerking.”

Om tijd te besparen en een goede basis te bieden voor het in kaart bren-

gen van de grond, worden de gemaakte beelden bij voorkeur aan boord

van de drone voorbewerkt via FPGA-processoren. De ontwikkelaars

moeten zorgen voor een sterke processorarchitectuur en voldoende

geheugencapaciteit om deze grote hoeveelheid gegevens op te slaan. De

uiteindelijke verwerking gebeurt dan offline na de dronevlucht. Het

Fig. 2: Field of view voor sensor.

Fig. 3: Quad-Bayer pixel structuur in normale en HDR-mode en met verschillende

resoluties maar dezelfde beeldkwaliteit.

36. vision

visionsysteem heeft dus geen mobiele datatransmissie nodig. Om een

hogere nauwkeurigheid en extra meetgegevens te genereren, wordt

vaak lidar aan het visionsysteem van drones toegevoegd. Dergelijke

combinaties en interfaces verhogen de complexiteit van ontwerpen en

architecturen die in de tijds- en resourceplanning moeten worden mee-

genomen.

VideobewakingDrones zijn de nieuwe norm in bewaking en beveiliging. Ze maken de

observatie en inspectie van moeilijk toegankelijk terrein en uitgestrekte

gebieden mogelijk, terwijl ze onopvallend en mobiel zijn. Videostreaming

is daarom een van de meest voorkomende toepassingen voor drones. De

onbemande vliegende objecten moeten klein zijn en ogen hebben in de

ware zin van het woord.

Belangrijke factoren voor de ontwikkeling van drones met videostreaming

in de bewaking zijn de grootte, het gewicht en de kosten. Meestal worden

sensoren gekozen met resoluties tussen 1 en 10 megapixels, met een

optisch formaat van maximaal 4/3 inch of kleiner. Naast de sensor, de

lensvatting (M12 tot 4/3 inch) en de lens, zijn de bewakingsdrones

meestal uitgerust met een toepassingsspecifieke ISP. De drone evalueert

de bewakingsbeelden in realtime en kan vervolgacties in functionele

systemen initiëren.

“Voor hoogwaardige beeldanalyse en -evaluatie, met name onder slechte

lichtomstandigheden of in 24-uursbedrijf, vereisen realtime toepassingen

in de beveiligings- en bewakingssector sensoren met een hoog dyna-

misch bereik en hoge beeldsnelheden”, aldus Schönebeck.

Bovendien zijn bij bewakingsdrones de belangrijkste criteria voor de

selectie van sensoren grote pixels met een hoge full-well capaciteit, HDR-

modi en een lage signaal/ruis-verhouding. Ook kan het dynamisch bereik

worden vergroot voor een hoger contrast en scherpere beelden, zonder

dat er bewegingsartefacten worden geïntroduceerd. Speciale bewakings-

sensoren, zoals Sony’s IMX294, met zijn Quad-Bayer structuur, geven in

de normale modus 2x2 pixels uit, zodat vier pixels kunnen worden

gecombineerd om een 'super pixel' te creëren voor een hoger dynamisch

bereik. In de HDR-modus zijn twee pixels van deze quad-array geïnte-

greerd met een korte belichtingstijd, terwijl de andere twee pixels een

lange belichtingstijd hebben (Fig. 3). Dit elimineert de temporele schei-

ding tussen de korte en lange belichtingstijd, waardoor HDR-beelden van

bewegende objecten met minimale artefacten kunnen worden gegene-

reerd (Fig. 4).

Voor de nachtbewaking kunnen extra functies, zoals infraroodverlichting

die in het visionsysteem is geïntegreerd, de beeldregistratie en -herken-

ning verbeteren. Als er veel veranderingen in de richting of versnellings-

krachten optreden binnen de toepassing, moeten extra opties voor me-

chanische, optische of elektronische beeldstabilisatie worden overwogen.

Als het elimineren van bewegingsartefacten een van de belangrijkste

criteria in een toepassing is, moet vanaf het begin een sensor met een

global shutter worden geselecteerd. Voor videocodering adviseert

Schönebeck H.264 / H.265 codering voor drones. De codering compri-

meert de beeldgegevens met een minimaal kwaliteitsverlies. Dit vereist

minder opslagruimte op het opslagmedium of een lagere bandbreedte

voor realtime transmissie via wifi of 3G/4G/5G-netwerken.

Tracking en identificatieFunctionele drones gebruiken vision-based tracking om zichzelf te lokali-

seren binnen hun omgeving en om te navigeren rond en door de ruimte,

op basis van hun gedefinieerde vluchtpad. Tracking stelt Follow-Me dro-

nes in staat een mens te volgen of om allerlei obstakels heen te vliegen.

Concreet gebruiken drones de 2D- of 3D-beeldgegevens van een vision-

systeem om hun omgeving en objecten te identificeren. Op basis van

deze gegevens kan de drone zichzelf besturen, zijn vliegrichting en snel-

heid aanpassen, landen, vermijden en objecten volgen. De visiedata is

gedeeltelijk gefuseerd met gegevens van andere sensoren, zoals IMU’s,

voor een nauwkeurigere inschatting van de positie en oriëntatie over alle

zes vrijheidsgraden in de driedimensionale ruimte. Bij traceringstoepas-

singen is de beeldkwaliteit minder belangrijk omdat het beeld direct door

de processor wordt geëvalueerd en de camera in wezen als een sensor

werkt.

Fig. 4: Quad-Bayer HDR-beeld toont slechts kleine artifacten.

Fig. 5: Artificial intelligence helpt drones om objecten en personen beter te identificeren.

.37vision

Het camerasysteem van een drone, dat gebaseerd is op tracking, is

meestal diep ingebed in het besturingssysteem van de drone en is vrij

klein. Sensoren met een 1/3-inch formaat met een resolutie tot 2 mega-

pixels in combinatie met M12-lenzen vertegenwoordigen de maximale

afmetingen die nodig zijn. Ze zijn verbonden met complexe SoC-

computing architecturen, bestaande uit CPU, FPGA en ISP, en bevatten

veel interfaces met andere systemen aan boord van de drone. Met deze

complexiteit moet rekening worden gehouden bij het berekenen van de

ontwikkelings- en integratietijd van een nieuw droneontwerp.

“Om bewegingsartefacten te minimaliseren en de precisie van de trac-

kinggegevens te maximaliseren, wordt het gebruik van global shutter

sensoren aanbevolen”, zegt Schönebeck. Voor het snel en eenvoudig

genereren van 3D-data kunnen stereovisiecamera’s of -systemen en TOF

(Time of Flight) sensoren worden gebruikt. De gegevens die door deze

apparaten worden gegenereerd, worden automatisch door de SoC geëva-

lueerd om autonoom vervolgbeslissingen te nemen. Omdat de tracking

drones zich niet richten op de kwaliteit van het opgenomen beeld, stellen

ze meestal extreme eisen met betrekking tot zeer kleine afmetingen,

licht gewicht en lage kosten.

Kunstmatige Intelligentie en ObjectherkenningDeep learning algoritmen of kunstmatige intelligentie zorgen voor meer

veiligheid voor drones door het nauwkeuriger vermijden van botsingen

en/of het autonoom volgen van objecten en personen mogelijk te maken.

Om botsingen te vermijden moet de drone zelfstandig en in realtime

obstakels zoals muren, bomen of andere objecten detecteren en precieze

ontwijkende manoeuvres uitvoeren. Tijdens het volgen van taken detec-

teert de drone automatisch het betreffende object en kan deze automa-

tisch volgen.

Voor deze taken trainen neurale netwerken de software om objecten te

herkennen. Er zijn minstens 10.000 beelden, soms wel enkele miljoenen,

nodig om betrouwbare testgegevens te leveren voor het machinaal leren

op een krachtige computer zoals een GPU. De resultaten van deze bere-

keningen maken het mogelijk dat objectherkenningsalgoritmen op een

kleine, energiezuinige processorarchitectuur, zoals een ASIC-chip, kunnen

draaien.

AI en Stereo MatchingNeurale netwerken helpen niet alleen bij de objectherkenning, maar ook

bij het daadwerkelijk creëren van diepte-informatie in een 3D-camera en

leiden tot preciezere resultaten. Stereovisie maakt gebruik van afstands-

bepaling door driehoeksmeting tussen twee camera’s om de 3D-data te

genereren. Dit verschil wordt berekend door de stereoweergave van

twee respectieve referentiepunten in het linker- en rechterbeeld. De

resulterende ‘dense disparity map’ bevat de derde dimensie als kleur-

codering. Hoe kleiner het verschil en hoe donkerder het betreffende punt

wordt weergegeven, hoe verder het van de camera verwijderd is. De trai-

ning op neurale netwerken maakt gebruik van een beeld, zoals het linker

beeld, als een vergelijkende dataset. Het rechterbeeld functioneert als

‘ground truth’. Voor stereomatching is deze trainingsdata geoptimaliseerd

voor de specifieke toepassing in termen van afstand, perspectief en

omgeving. Hierdoor kunnen de randen van objecten robuuster worden

gedetecteerd en kunnen zogenaamde ‘vliegende pixels’, dat wil zeggen

uitschieters in de dieptekaart, worden geminimaliseerd. Daarnaast wordt

een ‘vertrouwenskaart’ gemaakt, die helpt om de kwaliteit van de

gecreëerde diepte-informatie in te schatten en zo robuustere beslissingen

te nemen.

Overwegingen voor droneontwikkelaarsIn principe kan het gezegd worden: elke dronetoepassing is anders en

vereist een uniek en specifiek geoptimaliseerd camerasysteem. Het is

belangrijk om het beste compromis te vinden tussen beeldkwaliteit,

stroomverbruik, rekenkracht, grootte en gewicht. Met name de gewenste

beeldkwaliteit, de gevoeligheid voor bewegingsartefacten en de keuze

van de optimale sensor beïnvloeden de grootte van het totale systeem.

Dit geldt in het bijzonder voor drones die vertrouwen op embedded vision

waarbij hun camera’s diep in het elektronische ontwerp van de drones

zijn geïntegreerd. Interfaces met andere dronesystemen verhogen de

complexiteit van de architectuur, waardoor het ontwerp en de integratie-

tijd voor nieuwe drone-ontwikkelingen toenemen. Krachtige on-board

verwerking is ook nodig om de drone via beeldgegevens in realtime te

besturen, wat het stroombudget kan opgebruiken. Kunstmatige intelli-

gentie zoals neurale netwerken verbeteren de precisie van autonome

dronebesturing en objectherkenning, waardoor deze algoritmen op

kleine ASIC’s kunnen werken. Gezien al deze factoren kan een drone-

ontwerper prestaties inruilen voor kracht of ruimte. Het op voorhand

kennen van alle factoren die het ontwerp van een drone kunnen

beïnvloeden, helpt om betere beslissingen te nemen, om de kosten te

minimaliseren en tegelijkertijd de prestaties te maximaliseren.

Fig. 6: Neurale netwerken helpen bij stereo matching bij het nauwkeurig detecteren

van randen.

productnieuws38.

Nieuwe compacte plc B&R biedt een nieuwe Compact-S

plc aan met 512 MB RAM en 2 GB

intern flash-geheugen. Dit geeft

de X20CP0484-1 meer dan twee-

maal de RAM-capaciteit van eer-

dere modellen uit de Compact-S-

serie. Dit is ideaal voor

toepassingen met hoge eisen aan

geheugen en prestaties.

Met een breedte van slechts 37,5

mm inclusief voeding, is de

X20CP0484-1 onderdeel van het

compacte plc-portfolio van B&R.

Met ethernet, Powerlink, usb en

RS232 biedt deze plc tal van com-

municatie-opties. Een optionele

CAN-interface is beschikbaar. De

plc is onderhoudsvrij omdat er

geen ventilatoren of batterijen

aanwezig zijn.

X20 I/O-modules kunnen recht-

streeks op de controller worden

aangesloten en sluiten naadloos

aan. Het hele systeem bespaart

veel ruimte in de schakelkast. Zelfs

met haar kleine afmetingen heeft

de plc controller een ingebouwde

voeding voor zichzelf en de aange-

sloten I/O-modules. Er is zo dus

geen extra aanvullende voedings-

module meer nodig.

E U C H N E R ( B E N E L U X ) B V I P O S T B U S 119 I N L- 3 3 5 0 A C PA P E N D R E C H T I +31 ( 0 )78 615 47 6 6 I I N F O @ E U C H N E R . N L

w w w . e u c h n e r . n l

MGB2 Modular Multifunctional Gate Box

Veiligheidssysteem met vergrendeling

Modulair ontwerp, flexibel combineerbaar

Busmodule met ProfiNet / ProfiSafe

Tot 6 deuren op één busmodule

Uitbreidingsmodule MCM voor nogmeer functies

Categorie 4 / PLe conform ISO 13849-1

V e i l i g h e i d s t e c h n i e k v o o r d e M a c h i n e b o u w

E U C H N E R ( B E N E L U X ) B V I P O S T B U S 119 I N L- 3 3 5 0 A C PA P E N D R E C H T I +31 ( 0 )78 615 47 6 6 I I N F O @ E U C H N E R . N L

productnieuws .39

2,5 kW bidirectionele DC/DC-omzetterstoepassingen zijn het testen van

Li-ionbatterijen en het gebruik van

hernieuwbare energie van robots,

kranen, AGV’s en liften. De

EZA2500 kan worden gebruikt ter

vervanging van remweerstanden

die momenteel worden gebruikt

bij het remmen van liften. In dit

geval wordt de energie, die voor-

heen in de vorm van warmte werd

afgegeven, gebruikt om de batte-

rijen op te laden. Deze opgeslagen

energie kan worden gebruikt om

piekvermogen te leveren voor

hoge koppels of als batterij back-

up bij stroomonderbrekingen.

ratuurbereik is groter: van -10 °C

tot +50 °C. Andere verbeteringen

zijn een dubbelzijdige bescherm-

laag op de printplaat en de toepas-

sing van stofdichte ventilatoren

met een lange levensduur.

Ontworpen voor energie-opslag-

systemen met oplaadbare batte-

rijen, kan deze 2.500 W digitaal

geregelde, compacte 1U voeding

naadloos de conversierichting ver-

anderen van door zonne- of wind-

energie gevoede hoge-spanning

gelijkstroombronnen naar 48 VDC

batterijen en omgekeerd. Andere

TDK Corporation introduceert in de

EZA-serie van TDK-Lambda de

bidirectionele DC/DC-omzetter

EZA2500W-32048. Het vergrote

bereik in het hoge-spanningsseg-

ment is nu 260 tot 400 VDC, terwijl

dat voor de lagere spanningen 36

tot 65 VDC is. Ook het werktempe-

The CF-ZA series from FujinonEspecially developed for 1.1" sensors, the CF-ZA

lenses are characterized by a lens design with a

CRA of less than 5°. That ensures constant bright images

from the center to the corners without vignetting. More at

www.fujifi lm.eu/fujinon. Fujinon. To see more is to know more.

For images without vignetting

productnieuws40.

Betrouwbaar grijpen en draaien van kleine onderdelen

De EHMD is verkrijgbaar in twee

versies: volledig elektrisch of met

een pneumatische grijper. Bij bei-

de is onbeperkt roteren mogelijk.

De optionele assemblagemodule

met Z-compensatie past zich auto-

matisch aan de schroefgang van

de afsluiting aan, zonder de Z-as te

verplaatsen. Als deze wordt aan-

gedreven door de motorcontroller

CMMO-ST van Festo, kunnen de

monsterpotten van onbekende

afmetingen met verschillende

krachtniveaus worden gegrepen.

De extreem compacte roterende

grijpermodule EHMD van Festo is

de ideale keuze voor vele toepas-

singen waarbij kleine objecten in

beperkte ruimte moeten worden

gegrepen en gedraaid. De module

kan bijvoorbeeld worden gebruikt

bij laboratorium automatisering

voor het gemakkelijk openen van

kleine monsterflesjes. De Z-modu

le past zich automatisch aan op de

schroefgang van de afsluiting,

waardoor geen omschakeltijd voor

kop/adapter meer nodig is. Of het

nu gaat om in-vitrodiagnostiek,

cel- of genoomonderzoek, of kwa-

liteitsinspecties in biotechnische

en farmaceutische industrie: de

roterende grijpermodule EHMD is

volledig betrouwbaar. Dit geldt

voor het voorbereiden en analyse-

ren van monsters, het laden van

centrifuges, het grijpen, draaien en

plaatsen van multititerplaten, of

zelfs het openen en sluiten van

monsterflesjes met verschillende

afmetingen. Samen met een

3D-brug en een camera kan de

module kwaliteitsinspecties met

camera’s ondersteunen, barcodes

herkennen en labels printen met

een labelprinter. Maar de module

is ook perfect voor gebruik bij lich-

te assemblagetaken en in de elek-

tronica-industrie.Alpha Robotica is specialist in het programmeren en

integreren van diverse PLC-, Robotica- en Vision

systemen. Met meer dan 20 jaar ervaring in robotica

en machinebesturingen zijn wij voor zowel

gebruikers als systeemintegrators de perfecte partner

om u van A tot Z te ondersteunen bij uw projecten.

+31 (0)172 41 95 53info@alpha-robotica.nlwww.alpha-robotica.nl

Software en support voor industriële automatisering

Vision

PLC

Robotica

productnieuws .41

Stappenmotor controller met IO-Link

IO-Link met SMC biedt meer

beschikbare data, een betere pro-

ductdiagnose, gebruik van stan-

daard bekabeling en eenvoudige

toegang tot systemen op afstand.

Dit leidt tot lagere kosten, efficiën-

tere processen en een verbeterde

beschikbaarheid van machines.

De JXCL1 stappenmotor controller

van SMC is een besturingssysteem

voor de LE-serie elektrische actua-

toren. De controller ondersteunt

het IO-Link communicatieprotocol.

In combinatie met een IO-Link

master is het mogelijk om de

status te bewaken, alarmen te

resetten, stappengegevens in te

stellen en bewegingsbesturingen

met controle van snelheid, positie

en kracht direct vanaf het HMI-

scherm van de plc in te voeren.

De vereenvoudigde bediening en

bedrading besparen tijd en arbeid,

maar verminderen ook aansluit-

fouten in vergelijking met bedra-

ding van een parallelle I/O kabel.

Bovendien is de communicatie

veilig, omdat er geen gegevens

verloren kunnen gaan, ook niet als

een locatie ontkoppeld is.

Stappengegevens en parameters

kunnen worden ingesteld of ge-

wijzigd door middel van IO-Link

communicatie. Wanneer de instel-

ling van de controller wordt gewij-

zigd, worden de parameters en

stappengegevens van de actuator

automatisch aangepast. Een volle-

dige reeks parameterinstellingen

is beschikbaar. De JXCL1 is onder

meer geschikt voor camera-in-

spectie van verschillende objecten

en locaties, het vullen op basis van

diverse afmetingen en volumes en

transport van variabele verpak-

kingsformaten.

.nl/chainflex● Robotkabels direct uit voorraad leverbaar● Al vanaf 1 meter zonder snijkosten● Met 3.800 m2 het grootste testlab in de industrie

● Ook aansluitklaar leverbaar● Levensduur online berekenbaar● Met 36 maanden garantie

motion plastics® ... for longer life Tel. 0346 353 932 info@igus.nl

Torsierecord voor kabels: ± 360 °/m

15 miljoen cycli getestigus.nl/test4888

Ethernet Kabel

NL-1245N-CFROBOT8+ 190x65M.indd 1 29.10.19 11:19

productnieuws42.

Compact lichtscherm voor integratie in het FlexChain-systeem

gebruik. Extra software is niet

nodig.

Kenmerken:

• Modulair lichtscherm speciaal

ontwikkeld voor FlexChain-

systeem

• Straalspreiding: 10mm, 25mm,

50mm

• Detectiehoogte: 100mm

- 1.400mm (in 100mm stappen)

• Robuuste en compacte

behuizing: 12mm x 24mm, geen

blinde zone

• Tastafstand: 4m (high-speed

uitvoering) / 7m (lange-

afstandsuitvoering)

• Makkelijke en flexibele montage

dankzij schuifbouten

• Toepassingsmogelijkheden:

toegangscontrole op bijvoor-

beeld luchthavens, positie-

bepaling, hoogtemeting,

logistieke automatisering en

hoogte-breedtecontrole

Eerder introduceerde SICK het

flexibele en efficiënte FlexChain-

systeem, waarmee je tot wel zes-

tig losse sensoren over een afstand

van maximaal 40 meter in casca-

deschakeling met elkaar verbindt.

Voordeel van FlexChain is dat lange

verbindingskabels en complexe

bedradingen tot het verleden

behoren. Met het nieuwe SLG-2 for

FlexChain lichtscherm is het

systeem nu nog breder toe te pas-

sen.

Het lichtscherm dat SICK speciaal

ontwikkelde voor het FlexChain-

systeem blinkt uit in:

• Dankzij de eenvoudige cascade-

schakeling van FlexChain kun je

met meerdere SLG-2’s (en

eventueel aanvullende sensoren)

je eigen lichtscherm samenstel-

len.

• Het nieuwe lichtscherm staat

voor betrouwbaarheid in

detectie en in meettaken. Zijn

resolutie is opvallend goed, zeker

gezien de compacte behuizing.

• Door zijn compacte ontwerp

komt het lichtscherm goed tot

zijn recht in toepassingen met

weinig ruimte.

• Door zijn robuuste behuizing laat

de SLG-2 zich niet snel van de

wijs brengen. Ook is hij goed

bestand tegen stof.

Met een druk op de knop op de

FlexChain-host wordt de SLG-2 for

FlexChain - net als andere gekop-

pelde sensoren - automatisch ge-

adresseerd en geteacht. Daarmee

is het systeem meteen klaar voor

Trusting in experience.Benefitting from innovation.Advancing sensor technology.

Optimale oplossingen, afgestemd op uw behoeften: Ervaar state-of-the-art technologieën en innovaties met industriële sensoren en systemen van Pepperl+Fuchs – het maakt de weg vrij naar volledig gekoppelde productieprocessen voor de toepassingen van de toekomst.

www.pepperl-fuchs.com

Neem contact op met Erik de Jongedejong@advercom.nl | 06 246 852 25WWW.VISIONENROBOTICS.NL/ADVERTEREN

Adverteren in Vision+Robotics?

visionRobotics

VenR_proefabo_230x300.indd 1 15-05-20 14:29

MORE THAN A VISION

Wie automatische identificatietaken efficiënt wil invullen, heeft meestal niet genoeg aan één technologie. Met SICK heeft u het voor het kiezen. Drie technologieën volgens één filosofie: de klantwens voorop. Als pionier in vision, marktleider in industriële codelezing, specialist in RFID en expert in aansluittechniek en big data biedt SICK u alles voor professionele identificatie. Onze technologiedeskundigen kennen uw branche door en door, en staan u graag bij in het invullen van complexe vraagstukken, waar ook ter wereld. Want bij identificatieoplossingen draait het wat ons betreft om ‘more than a vision’. Het is de intelligentie van de oplossing die het verschil maakt. www.sick.nl

SICK201780089 Adv. Vision & Robotics 2018 230x295.indd 1 22-03-18 14:19