17/04/2020
Door Ad Spijkers
Op akoestische sensoren en kunstmatige intelligentie gebaseerde processen kunnen helpen om machinestatussen te bewaken en om de productiecontrole te optimaliseren.
Bedrijven moeten direct kunnen reageren op storingen in technische voorzieningen in het productieproces om stilstand te voorkomen. Een akoestisch bewakingssysteem van het Fraunhofer Institut für Digitale Medientechnologie (IDMT) in Oldenburg herkent aan de hand van ruis direct of productieparameters binnen de gestelde grenswaarden vallen. Op AI gebaseerde processen helpen om conclusies te trekken over de machinestatus en om de productiecontrole te optimaliseren.
Auto's, vliegtuigen, optische systemen, medische technologie en andere producten worden nu gelijmd, in elkaar gezet en vervaardigd met grotere individuele componenten. Vaak brengen robotarmen de componenten bij elkaar. Componententoleranties spelen hier een belangrijke rol: als die te groot zijn, kunnen botsingen en verschuivingen optreden; ze kunnen de volgorde en problemen van productieprocessen in gevaar brengen. Dergelijke fouten worden vaak te laat opgemerkt, wat leidt tot stilstand in het productiesysteem en hoge kosten.
Contactloze akoestische procesbewaking
Om dit te voorkomen en defecte technologie tijdig te identificeren, hebben de onderzoekers in Oldenburg slimme sensoren ontwikkeld die direct op een systeem kunnen worden geïnstalleerd en fouten onmiddellijk kunnen identificeren. Deze sensoren zijn gevoelig voor luchtgeluid en herkennen fouten op basis van geluid.
Wanneer de stekkerverbindingen op hun plaats klikken, wordt er een klik geactiveerd, die de microfoon of sensor herkent. Als de klik niet, geeft het akoestische controlesysteem een fout weer die tevens betrouwbaar wordt gedocumenteerd. Tegelijkertijd wordt de werknemer geïnformeerd en kunnen de metadata worden gebruikt voor procesdocumentatie en kwaliteitsborging.
Het bijzondere aan deze oplossing is, dat het systeem onderscheid kan maken tussen talloze soorten klikken en mechanische schokken en ook ruis kan onderdrukken in lawaaierige productieomgevingen. Een klik is hier niet altijd een klik. Een connector klinkt anders dan een lichtschakelaar, een tacker of een balpen. Er zijn heel veel verschillende soorten geluiden die lijken op een klik. Speciaal ontwikkelde, op AI gebaseerde algoritmen voor audioanalyse onderscheiden storende en bedoelde geluiden. De gegevensverwerking vindt direct op de sensor plaats.
Gehoor voor machines
Het complete conditiebewakingssysteem neemt niet veel ruimte in beslag: microfoon, audiosignaalverwerking, software en batterij zijn ondergebracht in een behuizing die niet groter is dan een sigarettendoos. Maar het kan ook kleiner worden gemaakt. De geminiaturiseerde oplossing kan worden geïntegreerd in bestaande systemen. Het is ook mogelijk om het intelligente onderhoudssysteem aan robots te bevestigen of het op enkele meters van het systeem en op strategisch verantwoorde meetpunten te installeren. Bovendien is de akoestische oplossing schaalbaar, een voorwaarde voor gebruik in een industriële omgeving.
In principe geven de onderzoekers machines nu een gehoor voor kwaliteitsborging. Dreigende schade wordt vroeg en tijdig onderkend, ongeplande stilstandtijden kunnen worden verminderd, processen op de werkvloer worden geharmoniseerd en de effectiviteit van het hele systeem wordt vergroot.
Foto: Fraunhofer IDMT/Hannes Kalter