Jouw sensorvraagstuk of uitdaging, noemen wij onze challenge. De weg naar de sensoroplossing die jij écht nodig hebt, raakt drie belangen: kosten, kwaliteit en levertijd. Deze gaan nooit hand in hand met elkaar. Hoe vinden wij samen met jou dat compromis? Met onze manier van werken, afkomstig uit de automotive branche, brengen wij risico’s in kaart en beheersen deze. Dit is hoe wij de kwaliteit van jouw eindproduct bewaken, en dit afwegen tegen kosten en doorlooptijd. Een samenwerking met jou als klant is hierbij onmisbaar!

Als (R&D) Engineer heb jij vaak al een mogelijke oplossing voor ogen. Maar is dit voor jou de allerbest passende oplossing? Misschien past een andere techniek beter in jouw applicatie, en is deze zelfs lager geprijsd.

Ook als Buyer wil je graag duidelijkheid over prijs, levertijd en kwaliteit. In onze manier van werken staat het signaleren en beheersen van risico’s centraal. Zó bewaken wij kwaliteit en zorgen wij voor een voorspelbare logistieke keten.

Verderop ontdek je de 5 fases van challenge naar jouw sensoroplossing.

Balans tussen belangen

Naast het evenwicht tussen kosten, kwaliteit en levertijd, is het ook belangrijk om een balans te vinden tussen klantbelang, leveranciersbelang en het Sentech-belang. Hermen Kobus, Operations Director bij Sentech legt uit: “Als belangen te ver uit elkaar liggen, kan het moeilijk zijn om bij elkaar te komen. Je bekijkt wat je kunt doen om elkaar wel te begrijpen. Als het uiteindelijk niet werkt, moet je zo eerlijk zijn om niet met elkaar verder te gaan”.

Zelfs op intern niveau spelen er uiteenlopende belangen. Kobus vult zijn verhaal aan: “Een Engineer wil altijd tot de beste oplossing te komen, omdat hij denkt vanuit technisch belang. Als iets goed is, zal hij alsnog zeggen: ‘Het kan beter’. Nadat de Engineer opnieuw veel uren spendeert in de ontwikkeling van het product, wordt het waarschijnlijk iets beter, maar ook onnodig duurder”.

Autofabrikanten werken graag met bedrijven die IATF 16949 gecertificeerd zijn. Bovendien helpt deze norm om werkprocessen efficiënt en effectief in te richten.

Optimale werkprocessen

Samen met jou, brengen wij in kaart wat voor jou echt belangrijk is. Dit doen wij met onze werkprocessen, die zijn gebaseerd op de hoge kwaliteitsnormen van IATF 16949 (voorheen ISO TS 16949). Deze strenge normen bewaken wij met het ontwikkelproces APQP (Advanced Product Quality Planning).

Dit model is in de automotive branche door Ford, Chrysler en General Motors ontwikkeld om nieuwe producten op de afgesproken tijd en tegen de begrote kosten op te leveren. Door het volgen van de fases volgens APQP, brengen wij risico’s in kaart en beheersen deze.

Documenten in begrijpbare taal

APQP-documenten zijn in basis ingewikkeld om mee te werken. Er worden termen gebruikt die niet iedereen kent. Wij hebben dit model eenvoudiger gemaakt, zodat alle partijen hiermee efficiënt kunnen werken. Documenten en templates voor de processen zijn in begrijpbare taal geschreven.

Stappen schalen, nooit overslaan

Soms is het niet efficiënt om alle stappen van APQP uitgebreid te volgen. Afhankelijk van jouw verwachtingen op basis van kwaliteit, tijd en prijs, is het mogelijk om bepaalde stappen te schalen. Vanuit de gedachte ‘scale don’t skip’ slaan wij nooit stappen over, omdat wij altijd alle risico’s afwegen.

“Bij iedere processtap, vragen wij onszelf in een multidisciplinair team af: ‘Gaan we deze stap volledig doen of kunnen we hem op een snellere manier doen?’. Wetende dat daar risico aan hangt”, aldus de Operations Director. Wij brengen de risico’s in kaart en wegen deze af tegen de kwaliteitsnormen die voor jou belangrijk zijn.

Als bijvoorbeeld de lengte van een product van belang is, dan is een ingangscontrole op afmeting zinvol. Kobus vult aan: “Op het moment dat ik bij de ingangscontrole al afvang dat het product te lang of te kort is, ga ik daar niet per ongeluk werk instoppen en het naar de klant sturen. Dat kost geld. Bovendien zijn er al uren aan besteed. Alles voor kwaliteitsborging. Je moet wel samen beslissen of het risico hoog is of niet”.

“Als wij alle risico’s kennen, worden we er nooit door verrast.” – Hermen Kobus, Operations Director bij Sentech

In 5 fases van challenge naar sensoroplossing

Op basis van APQP doorlopen wij in een project 5 fases. Door het volgen van de fases, brengen wij risico’s tijdig aan het licht en maken deze beheersbaar. Zo ontvang jij jouw sensoroplossing tegen de afgesproken kwaliteit, prijs en doorlooptijd.

Fase 0: Probleemvraag in kaart brengen

Jij als Engineer komt in contact met ons, omdat je een bepaalde sensoroplossing nodig hebt. Misschien heb je al een mogelijke oplossing in gedachten. Maar is dit wel de beste oplossing voor jouw probleem?

Door het stellen van kritische vragen en door doorvragen, brengt ons Accountteam samen met jou in kaart wat jij écht nodig hebt.

Het belang van doorvragen

Kritische vragen stellen en doorvragen is belangrijk om risico’s inzichtelijk te maken. Zoals wanneer de klant vraagt om een waterdichte sensor. Waterdicht kent uiteenlopende gradaties: van regenwaterdicht (IP X3) tot drukwaterdicht (IP X8).

Door in deze situatie door te vragen, weten wij wat de klant bedoelt met waterdicht. De keuze hierin heeft ook invloed op de prijs.

Kobus geeft een voorbeeld waarbij de prijs een grote rol speelt: “De klant zegt ‘Ik wil een druksensor’ maar het blijkt dat hij een drukswitch nodig heeft. Dat klinkt misschien als een klein verschil. In kosten is er een groot verschil, want een sensor kan duurder zijn dan een switch”.

Als wij een product leveren dat voldoet aan alle specificaties, maar niet past in jouw toepassing, hebben wij het niet goed gedaan.

Jouw challenge bespreken

Fase 0 eindigt met een open up meeting met het volledige projectteam: Sales, RD&E (Research & Development en Engineering), Supply Chain, Quality, Finance en Production. Hier pitchen wij de probleemvraag, en stellen de sensorexperts samen een oplossing voor. Dit leggen wij vast in het Product Initiatie Document (PID).

Fase 1: Haalbaarheid en offering

Sales draagt de verantwoordelijkheid over aan RD&E. In deze fase onderzoeken onze Project- en Production Engineers de haalbaarheid en capaciteit van een project.

Capaciteit

Kunnen en willen we het maken staat centraal bij capaciteit. De Operations Director geeft als voorbeeld: “Gaan we 100.000 producten maken, met een assemblagetijd van 20 minuten per stuk? Dat heeft gevolgen voor onze capaciteit. Misschien hebben we daar extra personeel voor nodig”.

Technische en financiële haalbaarheid

Ook onderzoeken wij de technische haalbaarheid. De klant vraagt bepaalde specificaties. Kunnen wij dat maken? Is dat technisch haalbaar? Bij de financiële haalbaarheid bekijken onze sensorexperts samen met het Accountteam of we het product kunnen maken voor de besproken prijs.

Fase 2: Productdesign en ontwikkeling

Kobus: “Nadat wij de opdracht hebben ontvangen kunnen wij de concept projectplanning uitzetten”. In deze fase wordt de doorlooptijd concreet: wij maken inzichtelijk wanneer welke projectresultaten worden opgeleverd, afgestemd op jouw behoefte. Projectresultaten lopen uiteen van documenten, tekeningenpakket tot samples of prototypes.

Prototype

Met een prototype laten wij jou als (R&D) Engineer een functioneel werkend product zien. Het prototype is nog niet gemaakt met de uiteindelijke middelen. Bijvoorbeeld als het uiteindelijke product moet worden gespuitgiet.

“Dit is te duur om dat voor één stuk te doen. In dat geval printen we de behuizing met een 3D-printer. Daarom kan het materiaal en de kleur afwijken. Het geeft de klant tussentijds een indruk van hoe het product gaat worden. Hij kan er wel testjes mee doen: is dit hetgeen wat ik wil”, licht Kobus toe.

Design risico’s beheersen

Het afvangen van design risico’s doen we met het Design Failure Mode Effects Analysis (DFMEA). Risico’s prioriteren we op basis van Risk Priority Number (RPN). De hoogste RPN’s pakken wij sowieso aan om risico’s te verkleinen.

Kobus schetst een voorbeeld: “Het component is zodanig gevoelig voor trillingen, dat we verwachten dat het bij trillingen in die machine gaat afbreken. Als het risico te hoog is, bedenken wij een actie om dat risico te verkleinen. De beschrijving hiervan komt terug in het Control Plan”.

Critical to quality

In deze fase draait het om product design. Hierbij gaat het om tekeningen en software die erin moet. Los van de tekeningen heb je het ook over kritische maten. “Zoals bij het ontwikkelen van een load pin. De klant gebruikt die pin in een versnellingsbak. Er komen tandwielen over de pin, dus de passing heeft een bepaalde maattolerantie. Ook mag de pin niet licht doorbuigen. We beschrijven hier de kritische maten, oftewel wat ‘critical to quality’ is”, voegt de Operations Director toe.

Fase 3: Procesdesign en ontwikkeling

Nu start het inrichten van het proces om de serie te produceren en assembleren. Aandachtig bewaken wij de kwaliteit, zoals is vastgesteld in de voorgaande fases. Details die ‘critical to quality’ krijgen extra aandacht in dit proces.

Proces risico’s beheersen

Alle proces gerelateerde risico’s worden afgevangen in het Proces Failure Mode Effects Analysis (PFMEA). Zoals wat er mis kan gaan als componenten bij ons binnenkomen in relatie tot de afspraken met onze leveranciers.

Kobus schetst een voorbeeld: “We hebben het risico genomen om zaken te doen met een leverancier, die een levertijd tussen de drie en de vijf weken heeft. Maar we moeten aan onze eindklant iedere twee weken 200 sensoroplossingen leveren. Dan kan in het Proces FMEA naar voren komen dat we een grotere voorraad moeten aanleggen van producten van die leverancier. Zo hebben wij een buffer als de leverancier te laat levert.”

Meetsysteem analyse

Met Measurement System Analysis (MSA) brengen we de betrouwbaarheid en reproduceerbaarheid van onze meetsystemen in kaart. We beheersen de variatie van onze meetsystemen, zodat bij iedere meting de kwaliteit van jouw eindproduct gelijk is. Ook als meerdere Assembly Engineers gegevens van hetzelfde meetsysteem aflezen.

“Wij maken hier producten, waarbij het uitmaakt op welk moment van de dag wij meten. ’s Ochtends is het kouder dan ‘s middags. Soms is het dus belangrijk dat de assemblage onder een vaste temperatuur plaatsvindt”, aldus Kobus.

Overdracht naar Production

Voor een geslaagde overdracht van Engineering naar Production, maken wij een werkinstructie voor jouw sensoroplossing. Daarnaast leert de Project Engineer de Assembly- en Test Engineers hoe ze het product moeten assembleren en testen.

Fase 4: Product- en procesvalidatie

Nu de mensen zijn getraind, beginnen we in de validatiefase met het produceren van een kleine serie, bijvoorbeeld 20 stuks. Met aandacht zorgen wij dat jouw eindproduct voldoet aan de gewenste kwaliteitseisen. Ook toetsen we de haalbaarheid, om de exacte doorlooptijd en prijs vast te stellen.

Haalbaarheid in tijd

Als je 100 sensoroplossingen per week moet maken, wil je weten of dat tijdtechnisch haalbaar is. De Operations Director legt uit: “We timen hoelang we er precies over doen. Zo weten we hoeveel stuks we per week kunnen maken en dat de kosten van de laatste calculatie gedekt zijn”.

Kwaliteit bewaken

Bij een Statistical Process Control (SPC) stellen we de grenzen voor kwaliteit vast: hoeveel mag de kwaliteit afwijken? Met een regelkaart controleren we kwaliteitseisen die voor jouw product belangrijk zijn.

Kobus vult aan: “Bijvoorbeeld als de lengte van een product van belang is, stellen we vast hoeveel deze lengte mag afwijken. Dat controleren we met een regelkaart en testtool. Alles buiten de norm valt af”.

Lessons learned meeting

Fase 4 ronden we af met een ‘lessons learned meeting’. Alle betrokken teamleden komen hier samen, ook jij als (R&D) Engineer schuift aan. We bespreken wat er goed ging, wat er minder goed ging en wat we de volgende keer anders moeten doen.

“Het komt voor dat we een vibratietest in fase 4 hebben gedaan, maar achteraf gezien beter in fase 2 hadden kunnen doen”, geeft Kobus als voorbeeld. “Zo verbeteren we continu onze werkprocessen.”

Start serieproductie

Nu weten we tot in detail hoe wij jouw sensoroplossing moeten maken, en waar we rekening mee moeten houden. Ook is er nu zekerheid over de doorlooptijd en prijs. Op basis van deze gegevens stellen wij de offerte op voor de serieproductie.

Nadat wij jouw order ontvangen, start de afdeling Production met de serie-assemblage van jouw sensoroplossing.

Supply chain beheersen

Kwaliteit en het selecteren van de juiste leverancier gaan hand in hand met elkaar. Kobus voegt hieraan toe: “Een leverancier levert mij kwalitatieve producten, met een afgesproken ppm-level van 6.000. Dus 6.000 parts per million mogen fout zijn. Onze klant vraagt voor zijn eindproduct 30 ppm. Dan doe ik liever zaken met een leverancier die mij wel 30 ppm kan leveren. Ook als die leverancier iets duurder is”.

Het spanningsveld tussen Sales en Engineering

De belangen van Sales en Engineering liggen soms ver uit elkaar in een project. Sales wil flexibiliteit bieden voor de klant en Engineering houdt zich vast aan de processen, om kwaliteit te bewaken.

Als een klant vraagt om een product sneller te leveren, voert Sales de druk op bij Engineering om dit waar te maken. Omdat de verantwoordelijkheid voor kwaliteit bij Engineering ligt, volgen zij strak het proces. Deze processtappen kosten tijd, en dat snijdt soms de belangen van Sales.

Door dit spanningsveld vinden de teams een middenweg tussen flexibiliteit en doorlooptijd. Zij ontwikkelen hierdoor op een efficiënte manier de sensorassemblages, mét aandacht voor kwaliteit en kosten.

Integreer jouw sensoroplossing met succes!

Tijdens een sensorintegratieproject weeg jij steeds drie belangen af: kosten, kwaliteit en levertijd. Het kan een uitdaging zijn om hierin de juiste keuzes te maken. Wat zijn de risico’s en consequenties van mijn keuze? Is de technologie die ik gedachten heb, wel de juiste oplossing voor mijn toepassing?

Scrol door ons gratis e-book voor de antwoorden hierop. Ook lees je praktische voorbeelden van veel voorkomende sensorvraagstukken en oplossingen.

Verdiep jezelf in de wereld van succesvolle sensorintegratie en download direct het e-book.

Onderzoek door Rabobank Australië laat zien dat drie kwart van de Australische boeren huiverig is voor het gebruik van sensortechniek. De Rabobank spreekt van “barrières die de agrarische sector in Australië weerhouden om te investeren.” Dat staat in schril contrast met de Nederlandse boeren.

Sentech is een onafhankelijke sensorleverancier die met kosteneffectieve sensoroplossingen bijdraagt aan precisielandbouw en -veeteelt.

Australië: onduidelijke kosten en baten sensortechniek

Uit het Rabobank-onderzoek blijkt dat 23% van de Australische boeren sensortechniek gebruikt. Rabobank-analist Wesley Lefroy zegt zelfs: “Van hen geeft minder dan 40% aan dat hun winst is verbeterd dankzij de sensoren. Voor veel niet-gebruikers is de rentabiliteit van zo’n investering onduidelijk.”

Volgens Rob Pieter, accountmanager Agrotechnologie bij Sentech, onderschatten de Australische boeren de mogelijkheden van sensortechniek. “Dat is begrijpelijk. Want voor elke technologie geldt, dat als die niet juist wordt toegepast, het niet aan de verwachtingen zal voldoen. En dat is, denk ik, in Australië aan de hand”, legt Pieters uit.

Sensorintegratie in agrotechniek maakt precisielandbouw mogelijk

In Nederland wordt precisielandbouw op een brede schaal toegepast en ontwikkelt zich nog altijd. Sinds 2015 bestaat een publiek-privaat onderzoeksprogramma ‘Op naar Precisielandbouw 2.0’.

Het programma beschrijft zijn doel als volgt: “om de komende vier jaar met meer dan 20 partners onderzoek te doen op strategische thema’s binnen precisielandbouw, om zo de implementatie te versnellen en de voordelen ervan voor telers, ketens en maatschappij te oogsten. De partners binnen het onderzoekprogramma zijn eindgebruikers, toeleverende bedrijven, ketenpartijen en kennisinstellingen.”

Nederlandse boeren kunnen niet zonder sensoren

Pieters juicht die ontwikkeling toe. Pieters: “Nederlandse boeren haalden 30 jaar geleden hun neus op voor agrotechniek. Maar nu is hier bijna alles geautomatiseerd of geregeld, van koeien melken tot voeren, en van landbemesting tot oogsten. Dat kan alleen maar door de toepassing van de juiste sensor voor een specifiek doel. Ze kunnen vandaag de dag zelfs niet meer zonder. Het heeft hun rendementen zodanig verbeterd dat ze goed kunnen concurreren op hoge kwaliteit en opbrengsten.”

Wat zijn de voordelen van sensorgebruik voor de agrarische sector?

De Nederlandse boeren gebruiken sensoren in agrotechnologie voor analyse- en productiedoeleinden. Het programma Precisielandbouw 2.0 laat voorbeelden zien van sensorgebruik voor het onderzoeken van bodem, klimaat, gewas, ziekte, plagen en onkruid. Agrariërs gebruiken de informatie vervolgens voor hun teelplanning, bodemverbetering, bemesting en onkruidbestrijding.

Technische sensorspecificaties vertalen in klantvoordelen

Het grote voordeel van precisielandbouw met slimme sensoren is dat agrariërs er de opbrengst van hun grond mee vergroten en de kwaliteit van producten verbeteren.

Pieters: “Je moet inspelen op de specifieke teelt en de technieken die de opbrengst voor die gewassen verhogen. Daarbij is het van belang technische specificaties te vertalen in voordelen voor de agrariër. En misschien moeten fabrikanten rekentools aanbieden, zodat boeren kunnen berekenen of sensortechnologie rendabel voor ze is.”

Ook veeteelt profiteert van sensortechniek

In een andere Rabobank-publicatie beschrijft de Nederlandse bank de voordelen van sensorgebruik voor veehouderijen. Volgens de auteurs draagt sensorintegratie in het boerenbedrijf bij aan de productiviteit, kostenverlaging en verbetering van de arbeidsomstandigheden. Precisieveehouderij leidt niet alleen tot betere resultaten. Ze zorgt ook voor gezondere dieren, een duurzamere bedrijfsvoering en efficiëntere productie.

Onafhankelijke sensorleverancier

Sentech draagt bij aan precisielandbouw en -veeteelt met maatwerk sensoroplossingen. De sensorleverancier opereert onafhankelijk van sensorfabrikanten. Volgens Pieters werkt Sentech samen met fabrikanten aan innovaties die machinefabrikanten en boeren verder helpen.

Pieters: “Het is aan ontwikkelaars, zoals Sentech, om met sensorkennis de fabrikanten van Agrotechnische producten te helpen met de sensorkeuze. Wij voorzien bovendien elke sensorontwikkeling van een businesscase. Zo helpen we fabrikanten om boeren duidelijker te informeren over kosten en baten van sensortechnologie.”

Overtuigd van rendement

Pieters is ervan overtuigd dat ook de Australische boeren sensortechniek steeds meer gaan omarmen. Het blijkt namelijk dat het boeren beduidend verder kan helpen in hun Agrotechniek en wel degelijk rendement kan opleveren.

Hall sensoren in de Agrifac-veldspuiten zorgen voor meer opbrengst van de landbouwgrond.

Sensor fusion is de ultieme vorm van sensorintegratie. De Wet van Moore maakt de combinatie van diverse soorten sensoren op chipniveau in één sensormodule mogelijk. Waar sensorfabrikanten focussen op de perfectie van hun sensortechnologieën, werkt Sentech onafhankelijk aan de geïntegreerde sensoren van de toekomst. Lees waarom sensor fusion next-generation toepassingen mogelijk maakt.

Business development manager Marco Leeggangers reageert enthousiast op de nieuwste sensortechnologieën. “Oude en nieuwe technieken op chipniveau zijn in opkomst. Bij nieuwe sensortechnieken richt de sensorfabrikant zich op de doorontwikkeling van één technologie. Wij zien veel mogelijkheden voor de integratie van verschillende sensoren in één compacte sensorapplicatie.”

Wat is sensor fusion?

Wanneer je googelt op een uitleg over sensor fusion, ontstaat de indruk dat het om sensordata gaat. De term wordt ook wel gelijk gesteld met ‘multisensory data fusion’. Ofwel het combineren van data uit verschillende soorten sensoren in één systeem.

Leeggangers vindt dat een te beperkte definitie. “Het gaat niet alleen om data. Echte sensor fusion is het combineren van sensortechnologieën in één geïntegreerde sensormodule of applicatie.” Dat levert volgens hem veel voordelen op. Het brengt bovendien nieuwe toepassingen binnen handbereik, omdat “moeilijkere detecties” mogelijk zijn. In het vervolg lees je hoe fusion autonoom bewegen naar een hoger niveau tilt.

Diverse soorten sensoren nader bekeken

Volgens Leeggangers krijgt Sentech regelmatig de vraag van start-ups en onderzoekscentra of het veelbelovende high tech sensors op de markt wil brengen. “We zien diverse soorten sensoren en veelbelovende sensortechnologie voorbijkomen. Sentech focust op innovatie op het gebied van sensorintegratie, niet op de massaproductie van sensoren.”

Ultrasoon sensoren

Een ultrasoon sensor werkt met geluid dat voor het menselijk oor niet waarneembaar is. Dit type sensor wordt in allerlei detectietoepassingen gebruikt. Bijvoorbeeld voor personendetectie, kwaliteitscontroles, en voor medische doeleinden.

Een groot voordeel van ultrasoon sensortechnologie is de eenvoud van de verwerking van detectiesignalen. Deze technologie is bovendien relatief goedkoop. Geluidsdetectie kent echter ook beperkingen, bijvoorbeeld de noodzaak van een gecontroleerde omgeving. De snelheid van het geluid wordt namelijk beïnvloed door allerlei factoren.

Lidar- en radarsensoren

Lidar- en radarsensoren meten volgens hetzelfde principe: ‘time of flight (TOF)’. De reflectie van een uitgezonden signaal wordt door een ontvanger opgevangen en verwerkt. Door de tijd tussen zenden en ontvangen te meten, kunnen de positie, omvang en snelheid van een object worden gemeten. Lidar werkt met lichtpulsen (laser of infrarood) en radar met radiogolven.

Omdat beide signalen met de snelheid van het licht reizen, is de detectie razendsnel. Volgens Leeggangers investeren sensorfabrikanten momenteel veel in de doorontwikkeling van deze sensortechnologieën, met name om voertuigen autonoom te laten rijden. Denk aan UAV’s (onbemande luchtvaart en drones) en AGV’s (Automated Guided Vehicles).

Welke methode de voorkeur heeft, is een continue discussie tussen gebruikers, fabrikanten en onafhankelijke experts.

De voordelen van lidar en radar benutten

“Zo zal Innosent, fabrikant van radar sensortechnologie, vooral de voordelen van radar benadrukken. En Lidar-expert Leddartech onderstreept de voordelen van Solid State Lidar”, verklaart de business developer.

Scanning Lidar kent meer beperkingen in extreme weersomstandigheden (zoals sneeuw, mist en regen) dan radar. Aan de andere kant is radar minder goed in staat om de grootte en vorm van objecten accuraat te bepalen. Bovendien wordt de resolutie minder nauwkeurig als de afstanden groter zijn. Radar vergt ook meer softwarefiltering om storende signalen weg te filteren.

“Bij Sentech integreren we Solid State Lidar technologie. De nieuwste generatie is veel kleiner, robuuster en betrouwbaarder door het ontbreken van bewegende delen. En radar is flink goedkoper geworden doordat het op chipniveau mogelijk is gemaakt,” aldus Leeggangers.

Geschikt voor autonoom bewegen

In de automotive industrie worden ultrasoon, lidar en radar afzonderlijk gebruikt voor allerlei autonome bewegingsfuncties. Zoals lane assistance, parking assistance, cruise control, anti-botssystemen, etcetera.

Nederland loopt voorop in AGV’s en UAV’s voor de land- en tuinbouw. Met drones houden boeren hun land in de gaten. Robots houden stallen schoon, melken koeien, en voeren de veestapels van veehouders.

Sensor fusion voor next-generation toepassingen

Sentech zet sensor fusion als ultiem integratiemiddel in om next-generation toepassingen mogelijk te maken. Volgens Leeggangers zijn er geen slechte sensoren. “Wel wordt een sensor soms verkeerd ingezet waardoor de gebruiker het ziet als een slechte sensor,” zegt hij.

“Wij kijken naar de applicatie van de klant, denken na over wat hij wil bereiken met zijn applicatie. Op basis daarvan selecteren we de beste sensortechnologie en integreren die. Dat brengt ons steeds vaker op het terrein van sensor fusion. De combinatie van twee sensortechnieken levert nieuwe informatie op. Die informatie zorgt ervoor dat de applicatie van de klant slimmer en beter wordt,” legt de product developer uit.

Ontwikkelen op chipniveau

Zenders, ontvangers en printed circuit boards worden steeds kleiner. “Dat is ook nodig om innovatieve integraties mogelijk te maken”, zegt Leeggangers. Gewicht, inbouwruimte en vermogen zijn beperkende omstandigheden die vragen om kleinschalige sensorontwikkeling.

Hier laat de Wet van Moore zich dan ook gelden. Het aantal transistors in een geïntegreerde schakeling verdubbelt elke twee jaar. En dat biedt volgens Leeggangers kansen voor sensor fusion. Radar- en lidar-sensoren met zenders en ontvangers in chipformaat zijn al verkrijgbaar.

Complexere detecties met fusion sensor mogelijk

Als sensor integrator opereert Sentech onafhankelijk van sensorfabrikanten. “Er is nog niet één allesomvattende technologie die alles nauwkeurig kan detecteren. Door sensortechnieken te combineren, willen wij complexere detecties mogelijk maken”, vertelt Leeggangers.

“Om een voertuig op de weg of in een bedrijfsomgeving volledig autonoom te laten bewegen, moet je alle variabelen in de omgeving kunnen detecteren en verwerken. Onze primaire focus ligt nu bij de Agrotechniek.”

Sentech werkt bijvoorbeeld nauw samen met Lely om vergaande stalautomatisering mogelijk te maken. “Met sensor fusion geven we een impuls aan efficiëntere boerenbedrijven, maar ook aan dierenwelzijn en beperking van de milieubelasting,” sluit hij af.

Een volledig geautomatiseerd beheer van de veestapel is nog ver weg. Maar in veel veehouderijen scharrelen al voeder- en mestrobots rond, die hun positie met sensoren bepalen. De volgende stap is volgens Leeggangers communicatie tussen fusion sensoren in machines, voertuigen, op het vee, in de stal en in de wei.

Combinatie van high tech sensors ultiem voor integratie

Sensor fusion lijkt dus de ultieme integratietechnologie te zijn. Komen detectiebeperkingen en sensoruitdagingen ook bij jou (veelvuldig) voor, dan is deze techniek veelbelovend.

Als sensortechnologie niet op dezelfde exponentiële voet zou meegroeien met de rekenkracht, zouden we niet ten volle kunnen profiteren van de mogelijkheden die kunstmatige intelligentie biedt. Dat stelt TUE-fellow Carlo van de Weijer. Want zonder accurate, liefst realtime, data valt de ongeconditioneerde buitenwereld voor AI niet te vatten. In die zin is de integratie van sensoren in het AI-tijdperk waarin we zitten, vele malen belangrijker dan de kwaliteit van actuatoren.

Ook Carlo van de Weijer ziet het gebeuren: de hype rondom artificial intelligence. ‘Sommige start-ups zeggen alleen maar dat ze aan AI doen om meer geld te kunnen ophalen.’ De directeur van het Eindhoven AI Systems Institute (EAISI) aan de Technische Universiteit Eindhoven vergelijkt de situatie met hoe er een jaar of dertig geleden gekeken werd naar internet. ‘Iedereen riep dat je het internet op moest, maar niemand wist precies hoe en wat, en dus gebeurde er in de praktijk niet veel. Inmiddels weten we hoe ingrijpend die technologie is geweest. Waarom we nu zoveel over AI praten, is omdat we zien aankomen dat machines binnen afzienbare tijd slimmer worden dan wijzelf. We moeten ermee aan de slag.’

Van de Weijer onderbouwt dat statement met drie argumenten. ‘Om te beginnen stopt de technologische ontwikkeling, en daarmee de groei van de rekenkracht, niet. Er is geen enkel reden waarom die ontwikkeling zou stoppen’, aldus Van de Weijer.

Zak met algoritmes

De tweede reden is dat de ontwikkeling van AI niet ophoudt bij de menselijke intelligentie. ‘Onze hersens zijn beperkt tot één hersenpan met een kloksnelheid die een miljoen keer lager ligt’, legt Van de Weijer uit. ‘Als we samenwerken met machines, zijn we intelligenter en kunnen we het moment nog even uitstellen dat computers de menselijke rekenkracht voorbij gaan. Maar de mens is uitgeëvolueerd; machines niet.’

Hebben mensen dan geen voorsprong omdat ze bewustzijn, karakter, humor of een ziel hebben? Die vraag brengt Van de Weijer bij zijn derde argument: ‘Je krijgt dan een filosofische discussie. Kan een machine ooit van een stukje chocola genieten? Wij kunnen dat maar is dat ook niet gewoon zo omdat we hebben geleerd dat chocola ons energie geeft? Ik geef toe, het is niet de meest romantische manier om naar een mens te kijken, maar zijn we in feite ook niet meer dan een zak met algoritmes? Mocht er al een verschil zijn tussen het menselijke bewustzijn en AI dan denk ik niet dat dat ons nog een voorsprong gaat geven.’

Wat is intelligentie?

Hoe lang het nog duurt voordat AI de menselijke intelligentie voorbijgaat – ook wel het singularity point genoemd – daar zijn wetenschappers het niet helemaal over eens. De bekende futurist Ray Kurzweil stelt in zijn boek ‘The Singularity Is Nearer’ (2024) dat we dat punt al in 2029 zullen bereiken. Anderen houden het op ergens rond 2055-2060. ‘Er zijn in ieder geval maar heel weinig wetenschappers die nog zeggen dat het nooit gaat gebeuren’, weet Van de Weijer die gelijk benadrukt dat AI al veel eerder enorme impact kan hebben. ‘Dat zien we nu al.’

Om het niveau van kunstmatige intelligentie goed te kunnen categoriseren, moeten we eerst intelligentie definiëren. Van de Weijer gebruikt graag de omschrijving van de Amerikaanse psychologen Robert Sternberg en William Salter. ‘Zij duiden intelligentie als “goal-directed adaptive behaviour”. Bij klassieke automatisering begin je met de input. Daar laat je een programma op los en dan krijg je je output. Veel dingen die AI worden genoemd, zijn feitelijk niet meer dan dat. Voor mij is iets pas echt artificial intelligence als je de input geeft, de output definieert, en je de machine zelf laat bepalen hoe hij daar komt. Als de output niet voldoet, kan echte AI het programma aanpassen, net zo lang tot de output wel klopt.’

Sensoren cruciaal voor AI

Voor Van de Weijer is er nog een belangrijke reden waarom de aandacht voor AI de laatste jaren zo ontploft, en dat is sensoriek. ‘Rekenkracht ontwikkelt zich exponentieel. Als iets zich exponentieel ontwikkelt, onderschatten mensen het altijd omdat we lineaire denkers zijn’, begint hij zijn uitleg. ‘Veel systemen kun je terugbrengen tot een sensor die iets meet, wat rekencapaciteit of een beetje verstand die op basis van de gemeten data een conclusie trekt en vervolgens een opdracht geeft aan een actuator. Daar overheen zit een feedbackloop om te beoordelen of de actie inderdaad zorgt voor een betere meting. Zo itereert een systeem naar de goede uitkomst.’

Natuurlijk worden actuatoren beter, geeft Van de Weijer toe. ‘Elektromotoren, zuigers, hydraulische systemen, noem maar op, elk jaar gaan de prestaties van dergelijke componenten omhoog. Maar die ontwikkeling gaat lineair, niet exponentieel.’ Dat in tegenstelling tot sensoren, betoogt Van de Weijer: ‘Die liften mee op de Wet van Moore, net als de beschikbare rekencapaciteit. Kijk naar camera’s, lasers, lidars. Dat soort technologieën begint allemaal heel duur maar wordt verschrikkelijk snel kleiner. En vooral veel goedkoper. Op een gegeven moment gaat het zelfs on-chip. Het gaat enorm snel.’

EAISI-directeur Carlo van de Weijer: ‘Ga experimenteren met AI; je zult er vrijwel zeker productiever van worden.’ Foto: Bart van Overbeeke

Blame it on the sensors

Dat de ontwikkeling van sensoren veel sneller gaat dan die van actuatoren, is goed nieuws voor AI, vindt Van de Weijer. Ter verduidelijking geeft hij een voorbeeld: ‘Probeer maar eens met een blinddoek op auto te rijden. Dat gaat niet werken. Als de stuurinrichting echter niet helemaal goed werkt, kun je nog steeds allerlei dingen ontwijken. Zo lang je maar de goede data binnenkrijgt, valt er nog wat op te lossen. Zonder data, of met de verkeerde data, heb je een serieus probleem.’

Sensoren zijn dus hoofdrolspelers in de ontwikkeling van AI. Met alleen exponentieel groeiende rekenkracht zou het lang niet zo hard gaan, stelt Van de Weijer. Maar omdat sensortechnologie zich ook exponentieel ontwikkelt en sensoren steeds meer en beter worden geïntegreerd, blijven AI-algoritmes de juiste – en voldoende – data ontvangen, waardoor de intelligentie zich ook echt exponentieel kan blijven ontwikkelen.

Ongeconditioneerde wereld

Artificial intelligence stelt voorwaarden aan de data die het via sensoren binnenkrijgt. Maar wat die voorwaarden precies zijn, is erg onvoorspelbaar. ‘Als sensorleverancier en -integrator zul je daar adequaat en slagvaardig mee om moeten gaan’, aldus Van de Weijer. ‘Je kunt de wereld niet voorspelbaar maken. Voor AI zou dat fijn zijn, want kunstmatige intelligentie functioneert vooral goed in een geconditioneerde wereld. Maar ja, dan moet je dus overal verkeerslichten neerzetten, het weer reguleren, noem maar op, dat gaat natuurlijk niet. Je kunt AI alleen in de ongeconditioneerde, werkelijke wereld laten werken als je realtime de condities van die wereld weet. Dat is de essentie.’ En daarvoor zijn goed geïntegreerde sensoren nodig.

Ga experimenteren

Zoals gezegd, vindt zelfs AI-evangelist Van de Weijer dat er soms wel heel veel gouden bergen worden beloofd als het om AI gaat. ‘Ik geloof niet dat artificial intelligence de mens gaat vervangen. Maar ik denk wel dat de mensen die met AI werken de mensen gaan vervangen die niet met AI werken. Want AI maakt je structureel veel productiever. Die effectiviteitsslag hebben we nodig om de welvaartsgroei door te laten gaan.’

De EAISI-directeur is er daarom geen voorstander van om het gebruik van bijvoorbeeld ChatGPT op scholen te verbieden. Sterker nog, hij roept iedereen op om toch vooral met AI-tools aan de slag te gaan. ‘Vraag ChatGPT maar eens welke tools er voor jouw vakgebied interessant kunnen zijn’, glimlacht hij. ‘En ga experimenteren. Je zult er vrijwel zeker productiever van worden. Mensen onderscheiden zich van andere dieren omdat wij tools gebruiken en die met elkaar delen en verder ontwikkelen en verbeteren. Tot nu toe waren dat hulpmiddelen die onze armen of benen ondersteunden, maar met AI zijn we aanbeland bij de tools die onze hersens helpen. Dat is een ontwikkeling die niet te stoppen valt, dus je moet er maar het beste van maken. Met sensoren als een fundamenteel onderdeel.’

Ontdek de zes niveaus van sensorintegratie: een blik op de toekomst

De ontwikkeling van AI gaat hand in hand met vooruitgang in sensortechnologie. Sensoren leveren de cruciale data die AI-algoritmes voeden, maar zonder slimme integratie kunnen we deze technologieën niet optimaal benutten.

Wil je meer weten over de trends en uitdagingen in sensorintegratie? Lees dan ons blog over de toekomst van sensorintegratie, waarin onze experts de zes niveaus van integratie bespreken en uitleggen hoe deze bijdragen aan innovatie.

Lidar wordt steeds vaker toegepast in autonome systemen en robots. De technologie maakt het mogelijk om de omgeving in 3D waar te nemen en objecten nauwkeurig te detecteren. Dat is waardevol voor machines die moeten navigeren, obstakels moeten herkennen of hun omgeving in kaart moeten brengen. Door naar toepassingen buiten de agromarkt te kijken, ontstaan nieuwe ideeën hoe sensortechnologie zoals lidar in landbouwmachines waarde kan toevoegen. 

Landbouwmachines kunnen veiliger navigeren, obstakels vermijden en hun omgeving beter begrijpen bij toepassing van lidar. Ook in situaties met modder, trillingen en wisselende lichtomstandigheden. Door te leren van toepassingen in andere sectoren ontstaan nieuwe ideeën voor praktische lidar-toepassingen in de agro. Daarbij maken we gebruik van robuuste lidars van Ouster, die goed presteren onder zware omstandigheden.

Uitdagingen in de agromarkt

Sensorintegratie in landbouwmachines brengt een aantal typische uitdagingen met zich mee:

• Stof en vuil
• Sterke trillingen door bijvoorbeeld rijdende machines
• Weersinvloeden zoals regen, zon en temperatuurwisselingen
• Complexe en onregelmatige objecten, zoals gewassen, balen of dieren
• Dynamische omgevingen, met bijvoorbeeld mensen, dieren of andere machines op het erf

Sensoren moeten dus niet alleen nauwkeurig zijn, maar ook robuust en betrouwbaar in zware omstandigheden. Dit zijn precies de omstandigheden waar veel autonome systemen in andere sectoren ook mee te maken hebben.

3 praktijkvoorbeelden van lidar-toepassingen

Voorbeeld 1: autonome robots

Trombia ontwikkelt autonome elektrische straatvegers die zelfstandig straten reinigen. Voor navigatie en obstakeldetectie gebruiken deze machines lidar-sensoren.

De uitdagingen van een autonome veegmachine hebben overlap met autonome toepassingen in de agrarische sector. Zo moet de machine betrouwbaar blijven functioneren in een omgeving met veel vuil in de lucht, wisselende weersomstandigheden en complexe objecten zoals stoepranden, voertuigen en voetgangers. 

In deze toepassing maakt Ouster’s digitale lidar continu een 3D-beeld van de omgeving. Zo detecteert de machine obstakels en navigeert hij veilig.

Omdat lidar een actieve sensor is met een eigen lichtbron, werkt hij ook in het donker zonder extra verlichting. In situaties met stof of wisselend licht – waar camera’s moeite hebben – blijft lidar betrouwbaar functioneren.

In autonome agro-toepassingen moet een machine obstakels kunnen herkennen, veilig langs objecten navigeren en betrouwbaar blijven functioneren in een omgeving met stof en vuil. In de agro vertaalt dit naar bijvoorbeeld de onderstaande toepassingen:

• Voeraanschuifrobot in een stal, die zelfstandig langs hekken en voerplaatsen rijdt
• Veldrobot die autonoom navigeert tussen rijen gewassen

Voorbeeld 2: autonome off-road voertuigen

Forterra ontwikkelt technologie waarmee defensievoertuigen zelfstandig kunnen rijden in uitdagende off-road omgevingen. Denk aan terrein zonder rijstroken, met weinig zicht, slecht weer en beperkte GPS. Hun systemen zorgen dat voertuigen onder deze zware omstandigheden veilig, stabiel en betrouwbaar blijven functioneren.

Lidar is een van de belangrijkste sensoren in de oplossingen van Forterra. Het zorgt voor een continu en nauwkeurig 3D-beeld van de omgeving, rondom het hele voertuig. Met de digitale lidar-sensoren worden afstanden en obstakels nauwkeurig gemeten. Daardoor kunnen deze autonome voertuigen veilig rijden, zonder rijstroken of vaste referentiepunten.

In omgevingen waar zicht en GPS minder betrouwbaar zijn blijft lidar goed functioneren. Zo kunnen de voertuigen in complexe en onvoorspelbare situaties veilig blijven navigeren.

In de landbouw komen vergelijkbare uitdagingen voor, zoals offroad-navigatie, wisselend weer en vervuiling. Autonome oplossingen helpen het personeelstekort op te vangen, bijvoorbeeld:

• Zelfrijdende tractors
• Onbemande veldrobots
• Andere voertuigen die zelfstandig werken op akkers en weilanden

Voorbeeld 3: mapping met drones

Deep Forestry ontwikkelt autonome inspectiedrones die met lidar complexe omgevingen scannen en in kaart brengen.

Deze drone gebruikt een Ouster lidar systeem om een 3D-kaart van het bos te maken. Het systeem bepaalt de afstand tot elke boom en elk oppervlak en genereert zo een gedetailleerde puntenwolk van terrein en vegetatie.

In de landbouw kan lidar op een vergelijkbare manier worden ingezet als in bosbouw: het maakt een nauwkeurig 3D‑beeld van het terrein en de gewassen, waarmee analyses en slimme toepassingen mogelijk worden, bijvoorbeeld voor precisielandbouw. Voorbeelden van agro‑toepassingen zijn:

• 3D‑mapping van velden voor overzicht en planning
• Volumemetingen van gewassen of oogstproducten
• Analyse van terreinstructuur en vegetatie voor betere gewasinzichten

Een point cloud-beeld, gegenereerd door een lidar-sensor. De omgeving is zichtbaar als duizenden meetpunten die samen een 3D-beeld vormen. Dit is wat een lidar ‘ziet’: een nauwkeurige 3D-weergave op basis van afstand en reflectie. Objecten zoals muren, voertuigen en obstakels zijn zichtbaar als duidelijke vormen in de puntenwolk.

Aandachtspunten bij integratie lidar

Voor OEM’s die lidar willen integreren in landbouwmachines is meer nodig dan alleen het plaatsen van de sensor. Lidar-systemen bieden voordelen, maar het succes hangt sterk af van hoe ze worden geïntegreerd, en hoe de data wordt verwerkt. Enkele belangrijke aandachtspunten zijn:

• Montagepositie
  De positie van de sensor bepaalt het zichtveld en mogelijke dode hoeken. Vaak worden lidars hoger op de machine geplaatst voor een beter overzicht van de omgeving.
  
• Bescherming tegen vuil
  Modder en water kunnen de optiek beïnvloeden. Afhankelijk van de toepassing kan een beschermkap, luchtstroom of reinigingsmechanisme nodig zijn.
  
• Trillingen
  Landbouwmachines produceren vaak sterke trillingen. Een stabiele montage en trillingsdemping helpen om meetnauwkeurigheid te behouden.
  
• Dataverwerking
  Lidar genereert grote hoeveelheden data. Voor real-time toepassingen, zoals navigatie, moet deze data snel verwerkt worden door de juiste software.

Praktische lidar-integratie met Ouster en Sentech

Voor de integratie van digitale lidar-sensoren werken we samen met onze partner Ouster. Hun sensoren vormen de rode draad in de praktijkvoorbeelden uit dit blog.

Samen brengen we de technologie in de praktijk: Ouster met de hardware, en Sentech met lokale ondersteuning en integratiekennis in Nederland. Zo maken we de stap van sensor naar werkende oplossing voor machinebouwers.

Praktische lidar-integratie met Ouster en Sentech

Voor de integratie van digitale lidarsensoren werken we samen met onze partner Ouster. Hun sensoren spelen een centrale rol in alle praktijkvoorbeelden in deze blog.

Samen zetten we de technologie om in praktische toepassingen: Ouster levert de hardware en Sentech biedt lokale ondersteuning en integratie-expertise in Nederland. Zo helpen we machinebouwers de kloof tussen sensor en werkende oplossing te overbruggen.

Naast ultrasoon en radar wordt ook lidar steeds vaker ingezet voor afstandsmetingen en navigatietoepassingen in de agrarische sector. Lidar staat voor light detection and ranging. Vergelijkbaar met radar profiteert ook deze technologie van vergaande miniaturisatie en integratie tot op chipniveau.

Waar ultrasoon werkt met geluid en radar met radiogolven, doet lidar het met lichtpulsen. De grote hoeveelheid lasers op een chip zorgt voor een 3D-puntenwolk aan reflecties met zo’n hoge resolutie en precisie dat de omgeving rondom de sensor tot op de millimeter in kaart kan worden gebracht.

Lidar in navigatie-toepassingen

Lidar wordt met regelmaat ingezet in navigatie-toepassingen en fungeert als de ogen van een Automated Guided Vehicle (AGV) zoals een autonoom landbouwvoertuig. Op basis van alle reflecties die het ronddraaiende sensorsysteem terugmeet, krijgt bijvoorbeeld een landbouwvoertuig een fijnmazig beeld van zijn omgeving zodat hij over het veld kan navigeren en obstakels kan omzeilen.

Omdat lidar razendsnel is en ook tijdens beweging kan meten, is de technologie geschikt om met een AGV de groei in een fruitboomgaard nauwkeurig te monitoren; handig als er automatisch wordt gesnoeid. Of hang een lidar onderaan een drone en breng de gewassen van bovenaf in kaart. Hoewel de lichtpulsen van een lidar minder goed door gewassen dringen dan radargolven, biedt de puntenwolk met 5 miljoen datapunten per seconde veel details om de grond en de gewashoogte te meten.

De lidar OS1 van onze technologiepartner Ouster zorgt voor betrouwbare afstandsmetingen, zelfs onder regenachtige en uitdagende omstandigheden

Als je héél nauwkeurig wilt meten

Lidar is veel nauwkeuriger dan radar en geschikt om tot op de millimeter objecten, terreinen of gewashoogtes te detecteren. Het is zeer goed bestand tegen uitdagende weersomstandigheden, stof en vuil, en zeer lage en zeer hoge temperaturen. Wel is lidar vrij kostbaar in vergelijking met radar en ultrasoon.

Voorbeelden van lidar-toepassingen

• Navigatie van autonome landbouwvoertuigen
• Groei van gewassen in kaart brengen met 3D-mapping

Wil je meer concrete voorbeelden zien van hoe lidar in de landbouw kan worden toegepast? In dit blog bespreken we drie praktijkvoorbeelden, van autonome off-road voertuigen tot mapping met drones. Je leest hoe sensortechnologie in andere sectoren inspiratie kan bieden voor slimme agro-toepassingen.

De integratie van radar brengt technische en regelgevende uitdagingen met zich mee. Waar moet je rekening mee houden?

Wet- en regelgeving

Bij de integratie van een radarsensor is het van belang om goed te letten op de frequentieband waarin hij opereert. Want omdat radar een elektromagnetisch RF-signaal is, kan deze voor storingen zorgen op andere signalen, zoals op de 5G Wifi-band. Radar is daarom gebonden aan allerlei restricties, die vaak per land of regio verschillen.

In Engeland mogen radarsensoren bijvoorbeeld niet in de 24 GHz-band opereren, want die is gereserveerd voor de politie, die daarmee snelheidscontroles uitvoert. En in de VS is 60 GHz wel toegestaan, maar alleen als de signalen verticaal gaan, omdat het anders de datacommunicatie kan verstoren. Op een sproeiboom mag het dus, omdat het signaal dan op de grond is gericht. Maar het mag weer niet als zo’n constructie zijn armen kan inklappen en het signaal horizontaal wordt uitgezonden. Systeembouwers die wereldwijd hun producten willen afzetten, zullen alle regelgevingen dus goed moeten naleven.

Reflecties herkennen

Los van die wet- en regelgeving is de integratie van radarsensoren ook technisch niet altijd even eenvoudig. In tegenstelling tot de geluidsgolven van een ultrasoonsensor heeft het RF-radiosignaal van een radar een hoog doordringend vermogen. Een radarsensor kan daarmee door objecten heen kijken en achterliggende objecten herkennen, wat regelmatig heel handig is, maar het betekent ook dat hij meerdere reflecties terugkrijgt. Bovendien zijn sommige materialen doordringbaar voor radar, waardoor een zwakke reflectie ontstaat. Het is de kunst om uit al die signalen de juiste reflectie(s) te selecteren. Een kundige radarspecialist kan OEM’s helpen met de correcte target selection.

Hulp nodig bij radarintegratie? 

Het integreren van radar is uitdagend: van regelgeving tot het herkennen van reflecties. Wie dit goed doet, haalt het maximale uit de sensor en voorkomt verrassingen in de praktijk.

Onze radarspecialisten weten precies waar je op moet letten en kunnen je begeleiden bij elke stap van de integratie. Neem contact met ons op en ontdek hoe we samen radar efficiënt en betrouwbaar kunnen integreren in jouw toepassing.

In veel toepassingen is ultrasoon een prima keuze, maar er zijn situaties waarin radar echte meerwaarde biedt. Of het nu gaat om afstandsmetingen, objectdetectie of niveaubepaling, radar is betrouwbaar en veelzijdig.

De technologie werkt onder bijna alle weersomstandigheden, heeft een groot meetbereik en verbruikt weinig energie. Dit maakt radar een slimme keuze voor machinebouwers die op zoek zijn naar duurzame en efficiënte sensoroplossingen. Hieronder lees je waarom radar steeds vaker wordt toegepast in de agro sector.

1. Als je wil meten onder bepaalde weersomstandigheden en vervuiling

Een van de grootste voordelen van radar is de robuustheid onder verschillende weersomstandigheden. Regen, sneeuw en mist hebben weinig invloed op de prestaties. Ook vervuiling heeft nauwelijks effect omdat de radarsignalen een hoog doordringend vermogen hebben; ze kijken er gewoon doorheen. Dat maakt dat zo’n sensor, als dat nodig is, achter een beschermende kap kan worden geplaatst. Als bijvoorbeeld een robot met een radarsensor is uitgerust, zodat hij zich in een stal kan oriënteren, kan een gebruiker veel makkelijker het opgehoopte vuil wegvegen.

2. Als je door gewassen (of andere objecten) heen wil kijken

Het doordringend vermogen van radar biedt belangrijke voordelen. Zo kan een radarsensor door obstakels zoals gewassen heen meten, waardoor hij bijvoorbeeld geschikt is voor het meten van de afstand tot de grond. Dat lukt alleen met radar. Extra pluspunt in dit geval is dat een radarsensor ook snelheden kan registreren. Dit maakt het mogelijk om bewegingen nauwkeurig te monitoren en hierop te anticiperen.

3. Als je grote afstanden wilt meten

Radar heeft een enorm groot bereik. Radarsignalen kunnen makkelijk kilometers overbruggen. Iedereen kent de radarsystemen waarmee bijvoorbeeld vliegtuigen of boten op grote afstanden kunnen worden gedetecteerd, maar ook kleinere radaroplossingen halen grote afstanden.

Daarnaast is radar geschikt voor het meten van korte afstanden. Dat heeft alles te maken met de snelheid van de radarsignalen: met de snelheid van het licht ontvangt de radar een gereflecteerd signaal. Zo snel zelfs dat het systeem razendsnel moet reageren om de signalen bij te houden. Dat maakt dat je op heel korte afstand een beetje water bij de wijn moet doen als het gaat om de nauwkeurigheid. Maar met een precisie van 2 tot 3 millimeter is radar ook dan vaak geschikt.

4. Als je een lange levensduur belangrijk vindt

Een radarsensor heeft geen bewegende delen. Daardoor is hij niet gevoelig voor slijtage en gaat hij lang mee.

5. Als je een batterij wilt die jarenlang meegaat

Het ontbreken van bewegende delen zorgt ook voor een laag stroomverbruik. Zo kan een batterijgevoed radarsysteem in bijvoorbeeld een voersilo makkelijk tien jaar meegaan.

Radar integreren: waar ben je? 

Radar biedt veel voordelen, maar de integratie ervan vraagt om aandacht. Denk aan technische keuzes, plaatsing van de sensor en regelgeving waar je aan moet voldoen. Wie deze stappen goed doorloopt, haalt het maximale uit de technologie.

Ontdek in dit blog waar je rekening mee moet houden en hoe je radar soepel in jouw agro-toepassing implementeert. Lees verder en maak jouw project een succes.

Sentech werkt technologie-onafhankelijk. De klantvraag bepaalt welke sensortechnologie het beste past. Daarom selecteren we onze technologiepartners zorgvuldig: op kwaliteit, roadmap en continuïteit.

Met deze stap combineren we onze integratiekennis met de technologie van Baumer. Zo ondersteunen we machinebouwers, OEM’s en hightech‑bedrijven in de Benelux bij het sneller, slimmer en betrouwbaarder ontwikkelen van hun systemen.

Baumer voldoet aan die standaard. We hebben Baumer toegevoegd aan ons technologieportfolio, een internationaal gerespecteerde fabrikant van sensoren, encoders en meetsystemen voor automatisering en machinebouw. Vanaf nu kunnen we Baumer-technologie inzetten waar die de beste oplossing biedt voor uw applicatie.

Wat dit betekent voor onze klanten?

Baumer vergroot ons technologische speelveld. Met Baumer kunnen we een betere keuze aanbieden, toegepast op jouw toepassing, de omgeving en lifecycle-eisen. Onze aanpak verandert niet: we starten bij de  applicatie, selecteren de beste technologie en bouwen de oplossing volledig in eigen huis: van engineering en (maatwerk)assemblage tot validatie en doorlopende supply.
Doordat componentkeuze en integratie vanaf het begin technisch op elkaar zijn afgestemd, voorkom je onnodige testcycli en herontwerp. Dat scheelt tijd in je ontwikkeltraject en helpt om je planning haalbaar te houden.

Wat Baumer toevoegt

Baumer staat bekend om hoogwaardige sensortechnologie voor veeleisende omgevingen: van positionering en detectie tot nauwkeurige meting. Die technologie zetten we in waar die past: als onderdeel van een bredere oplossing, afgestemd op jouw systeem.

Egbert Stellinga, Product Manager, Sentech

Met Baumer breiden we ons technologisch speelveld uit. Niet omdat we een nieuw merk willen voeren, maar omdat Baumer in bepaalde toepassingen de beste keuze is voor onze klanten. Dat past precies bij hoe wij werken: de klantvraag bepaalt de technologie.

Overweeg je Baumer in je machine-ontwerp?

Werk je aan een nieuwe machine of optimaliseer je een bestaande toepassing? Dan denken we graag met je mee of Baumer de juiste keuze is, en hoe we die het beste kunnen integreren in jouw systeem.

Neem gerust contact met ons op.

Ontwikkelen begint met de juiste keuzes, en dat kan al vanaf de werkbank. De EVL Evaluation Encoder van Netzer is een configureerbare ontwikkeltool waarmee engineers al vroeg in het proces inzicht krijgen in prestaties, protocollen en integratie. Zo test je eenvoudig of een encoder past in jouw systeem voordat je verder bouwt.

De EVL is een praktische ontwikkeltool, ontworpen voor snelle systeemintegratie en optimalisatie in de vroege fase. Zo zijn de resolutie, het protocol (BISS-C of SSI) configureerbaar. De EVL werkt met een software matige multiturn-teller en ingebouwde tests (BIT). Zo krijg je direct inzicht in prestaties en integratie, gewoon vanaf je werkbank.

Dat maakt de EVL geschikt vooronder andere robotica, aerospace-actuatoren en industriële automatisering.

Compleet en direct inzetbaar

De EVL wordt geleverd in de bekende VL-encoderbehuizing (Ø13–247 mm), inclusief voorgemonteerde kabel en D-sub connector. Met de Encoder Explorer-software heb je toegang tot alle parameters en diagnostiek, zoals:

• Limits View voor het inzichtelijk maken van grenswaarden
• Map View voor gedrag van protocollen en integratie-effecten

Meer weten of ermee aan de slag?

Wil je weten of de EVL-encoder past bij jouw toepassing, of meteen sparren over integratie in je prototype? Neem contact met ons op. We denken met je mee over configuratie, keuzes in het ontwikkelproces en een soepele integratie van de EVL in jouw systeem.

In meetuitdagingen waar driedimensionale omgevingsperceptie nodig is, denk aan navigatie, objectdetectie of omgevingsbewaking, is lidar vaak de meest geschikte technologie. 

We hebben Ouster toegevoegd aan ons technologieportfolio, een gerespecteerde producent van digitale lidar-sensoren voor industriële automatisering, robotica, mobiliteit en slimme infrastructuur. 

Sentech werkt technologie-onafhankelijk: de applicatie bepaalt welke sensor het beste past, en onze technologiepartners selecteren we op kwaliteit, roadmap en continuïteit. Ouster voldoet aan die standaard.

Wanneer is lidar de juiste keuze?

Lidar is relevant wanneer nauwkeurige 3D-data nodig is in dynamische of complexe omgevingen. Denk aan AGV’s en mobiele robots die veilig moeten navigeren, machineveiligheid waarbij objecten op korte afstand betrouwbaar gedetecteerd moeten worden, of infrastructuurmonitoring waarbij een volledig ruimtelijk beeld nodig is.

De digitale architectuur van Ouster onderscheidt zich op een aantal punten die voor engineers praktisch relevant zijn:

• Hoge resolutie 3D-beeldvorming, bruikbaar voor objectdetectie en navigatie, ook op korte afstanden.
• Robuuste prestaties in uitdagende omstandigheden zoals regen, stof, trillingen of wisselende lichtcondities.
• Modulair platform, dezelfde sensoren zijn inzetbaar in verschillende toepassingen, zonder steeds opnieuw aanpassingen te hoeven doen.
• Gestandaardiseerde interfaces en SDK’s die helpen om snel te prototypen of een bestaande machine te upgraden.
  

Deze 3D-puntenwolk is gegenereerd door een lidar en laat duizenden meetpunten zien die samen een 3D-beeld van de omgeving vormen. Hiermee kunnen machines objecten herkennen en veilig navigeren.

Onze aanpak verandert niet

Ouster vergroot ons technologische speelveld. We starten altijd bij jouw applicatie: wat is de meetuitdaging, wat zijn de omgevingseisen, en wat is de beste technologische keuze? Soms is dat lidar. Soms radar, vision of een andere sensortechnologie. Wij selecteren en bouwen de oplossing volledig in eigen huis: van engineering en (maatwerk)assemblage tot validatie en supplychain management.

“Ouster bouwt lidar-sensoren die presteren waar het erop aankomt: in complexe omgevingen, over langere tijd, in uiteenlopende toepassingen. Dat sluit aan op wat onze klanten van ons verwachten, en op wat wij van onze technologiepartners verwachten.”

Egbert Stellinga – Product Manager, Sentech

Benieuwd of lidar past in jouw toepassing?

Werk je aan een machine of systeem waarbij 3D-omgevingsperceptie een rol speelt? Dan denken we graag met je mee of Ouster de juiste keuze is, hoe die integreert in jouw systeem, en wat dat betekent voor je ontwikkeltraject.

Neem dan gerust contact met ons op. 

Lidar is volwassen geworden als optische sensortechnologie. Hoewel het principe eenvoudig is, kostte het decennia om de technologie toegankelijk voor consumenten- en b2b-markten te maken. Het is dankzij de chiptechnologie een betaalbare techniek voor detectie en afstandsbepaling geworden. Fabrikanten van lidar-technologie maken de zelfrijdende auto mogelijk. In dit artikel lees je alle ins en outs van deze veelzijdige sensortechniek.

Lidar vindt zijn oorsprong in de lucht- en ruimtevaart. In vliegtuigen wordt de lasertechniek al langer gebruikt voor hoogtemeting ten opzichte van het onderliggende terrein. Naast autofabrikanten omarmen ook andere branches de voordelen van deze sensoren voor autonome bewegingstoepassingen. Zo wordt lidar toegepast in bijvoorbeeld Automated Guided Vehicles (AGV’s) en Autonomous Mobile Robots (AMR’s).

Ad Mulders, accountmanager bij Sentech, ziet veel beweging in de diverse markten. “Tegenwoordig worden lidar sensoren efficiënter en in grotere volumes geproduceerd. Daardoor zijn ze nu betaalbaarder voor integratie in applicaties.”

Mulders denkt verder vooruit. “Wij focussen op het integreren van lidar en radar in één compacte sensormodule. Met sensor fusion benut je de voordelen van beide detectietechnieken.”

Historie van Lidar

Lidar is ontstaan vlak na de uitvinding van de laser, in de jaren 60 van de vorige eeuw. Tijdens de Apollo 15-missie werd het gebruikt om het maanoppervlak gedetailleerd in kaart te brengen. De term was oorspronkelijk een combinatie van de woorden LIght en raDAR. Inmiddels is het verworden tot een afkorting van LIght Detection And Ranging, of Laser Imaging Detection And Ranging.

Tot voor kort werd de optische technologie vooral gebruikt voor onderzoek naar de atmosfeer en meteorologie, en toegepast in de lucht- en ruimtevaart. Doordat de technologie steeds verfijnder en goedkoper is geworden, hebben ook andere branches de technologie omarmd voor autonome bewegingstoepassingen.

Wat is lidar?

Het principe van lidar is eenvoudig. De optische meettechniek wordt op twee manieren ingezet. Als time-of-flight-lidar, om de afstand tot een object te bepalen; en als Doppler-lidar, om de snelheid van objecten te bepalen. De werking is vergelijkbaar met radar, dat werkt met radiogolven. Licht heeft een veel kleinere golflengte waardoor lidar kleinere objecten kan detecteren en scannen.

Het uitgezonden licht wordt gereflecteerd door het doelwit. De tijd tussen zenden en ontvangen wordt gebruikt voor afstandsmeting.

Bovendien verandert het doelwit de eigenschappen van het uitgezonden licht, afhankelijk van de materiaalsamenstelling en snelheid. Dat levert een lidar-instrument informatie op, waarmee onder andere de samenstelling en snelheid van het object bepaald kunnen worden.

Lidar gebruikt infrarood, zichtbaar of ultraviolet licht om objecten te scannen. Het kan een breed scala van materialen en objecten detecteren. Denk aan metalen en niet-metalen objecten, aerosolen, wolken, chemische stoffen, regen, stenen en zelfs één enkele molecuul.

De golflengten van de lichtbronnen variëren al naar gelang het doelwit. Het spectrum strekt zich uit van 10 micrometer (infrarood) tot ongeveer 250 nanometer (ultraviolet). Het uitgestraalde licht wordt weerkaatst door verstrooiing.

Afstandsbepaling met lidar

Het time-of-flight-principe wordt gebruikt om de afstand tussen het lidar-instrument en een object te bepalen. Een zender zendt lichtpulsen uit. Een ontvanger meet de tijdsduur tussen zenden en ontvangen van gereflecteerde fotonen.

Volgens de formule: d= (c × t)/(2 × n). ‘D’ staat voor de afstand in meters, ‘c’ voor de lichtsnelheid in vacuüm, ’t’ voor de tijdsduur in seconden en ‘n’ voor de brekingsindex van de lucht.

Snelheidsbepaling met lidar

Met lidar is het ook mogelijk de snelheid van een bewegend object te bepalen. Het instrument maakt daarbij gebruik van het Dopplereffect. Het natuurkundige fenomeen ontstaat wanneer een bron (of ontvanger) van golven beweegt ten opzichte van een medium.

Voor lichtbronnen geldt de volgende formule: v=(T1/T2-1) × c/n. ‘T’ staat voor de golfperiodes.

Meer informatie over het doelwit

Van recentere aard zijn geavanceerde lidar-toepassingen voor atmosferisch onderzoek. De verandering van de samenstelling van het teruggekaatste licht geeft informatie over het doelwit. Deze toepassingen meten bijvoorbeeld luchtvervuiling op basis van absorptie van licht door moleculen. Dit type staat ook bekend als DIAL (Differential Absorption Lidar).

Hoe werkt lidar?

Grofweg kan lidar in twee detectiemethoden onderverdeeld worden: incoherente of directe energiedetectie, en coherente detectie. Incoherente systemen meten de veranderingen in golfhoogte (amplitude) in het gereflecteerde licht. Coherente systemen meten de verschillen in golflengte (fase) en zijn geschikt voor snelheidsmeting.

Lichtpulssystemen

Er zijn twee systemen voor het genereren van lichtpulsen: micropuls-systemen en hoogenergetische systemen.

Micropulssystemen genereren onderbroken energiestralen. Ze zijn ontstaan dankzij de vooruitgang van lasertechnologie, gecombineerd met de alsmaar groeiende rekenkracht van microprocessoren. Deze systemen gebruiken aanzienlijk minder energie, waardoor ze veilig voor mens en dier zijn.

De krachtige hoogenergetische systemen gebruiken veel meer energie en worden vooral gebruikt voor atmosferisch onderzoek.

Samenstelling lidar-sensor

Een lidar-sensor bestaat in principe uit vier onderdelen.

1. Lichtbron
   Dat kan een laser-, led- of vcsel-diode zijn, die licht in pulsen uitzendt.
2. Scanner en optiek
   Deze onderdelen geleiden het licht – bijvoorbeeld via een oscillerende spiegel en/of (asferische) lens – naar buiten. Een lens bundelt het gereflecteerde licht naar een fotodetector.
3. Fotodetector en elektronica
   Afhankelijk van het meetdoel wordt het licht opgevangen in een fotodetector, bijvoorbeeld een solid-state-fotodiode. Elektronica verwerkt de beeldgegevens digitaal.
4. Positie- en navigatiesysteem
   Mobiele lidar-systemen hebben een gps-systeem nodig om de exacte positie en oriëntatie van de sensor te bepalen.

De verschillende lidar-systemen hebben een vergelijkbare output gemeen. Dat is een 3d-puntenwolk die op een kaart of bewegend beeld kan worden geprojecteerd. De sensor genereert zo een gedetailleerd beeld van zijn omgeving, maar kan ook additionele informatie over die omgeving geven.

Er zijn ook lidar-systemen die puur bedoeld zijn voor detectie en afstandsbepaling. Fabrikanten zoals Velodyne en Leddartech hebben dit specialisme geperfectioneerd en verfijnd, zodat ze geschikt zijn voor lidar-drones, -AGV’s en zelfrijdende auto’s. Later meer over de samenwerking tussen Sentech en Leddartech.

Lidar-sensortoepassingen

Lidar dankt zijn populariteit aan de nauwkeurigheid en hoge resolutie waarmee wetenschappers de wereld, onder water, aan het oppervlak en in de lucht in kaart hebben kunnen brengen. Tot voor kort was het nog een dure aangelegenheid en werd vooral voor onderzoek toegepast, en commercieel alleen in de lucht- en ruimtevaart.

Door kostendaling en technologische vooruitgang – vooral in kleinschaligheid, betrouwbaarheid en duurzaamheid – is lidar ook toegankelijk geworden voor een breed scala van commerciële toepassingen. Bijvoorbeeld in autonome voertuigen en robots.

Landbouw: detectie en autonome bewegingsfuncties

De landbouw kan lidar op verschillende manieren toepassen. Als meetinstrument in drones om grond topografisch in kaart te brengen en de gegevens te combineren met de opbrengst van gewassen. Zo kun je bepalen welke gebieden extra aandacht nodig hebben. Of voor autonoom bewegende voertuigen (AGV’s) in en om stallen en akkers, die de objecten en obstakels in hun omgeving detecteren.

Biologie en natuurbescherming

Lidar helpt overheden, wetenschappers en niet-gouvernementele organisaties om natuurgebieden in kaart te brengen en te beschermen. Bijvoorbeeld door boomhoogte, biomassa en biodiversiteit te meten.

Meteorologie en luchtkwaliteit

Meteorologische lidar-toepassingen ontstonden als eerste na de uitvinding van de laser. Tientallen jaren van doorontwikkeling hebben geleid tot geavanceerde systemen die een breed spectrum van meteorologische omstandigheden meten. Ze kunnen onder andere wolken in kaart brengen, windsnelheden meten, aerosolen bestuderen en de samenstelling van de lucht bepalen.

Daarmee helpt lidar om het klimaat en broeikasgassen, luchtvervuiling, branden, luchtvochtigheid en andere luchtcomponenten te bestuderen.

Autonoom rijden met lidar

Diverse autofabrikanten, Google en Intel ontwikkelen momenteel zelfrijdende auto’s. Volgens accountmanager Ad heeft elke fabrikant of ontwikkelaar zijn eigen voorkeur voor de technologische hulpmiddelen.

“Zo past Tesla radar toe, en combineert Google juist lidar en radar. Intel vertrouwt daarentegen volledig op cameratechnologie. Wat alle fabrikanten gemeen hebben, is dat ze visuele (camera)beelden met sensorinformatie combineren.”

“Die combinatie is nodig om veiligheid en betrouwbaarheid te waarborgen onder alle omstandigheden. Als door een verstoring een technologie faalt, zal de andere technologie nog wel detecteren en ingrijpen om naar een veilige modus te gaan”, aldus de accountmanager.

Lidar wordt in deze branche gebruikt voor detectie van objecten en afstandsbepaling rondom het voertuig. Mulders: “Het gaat om voertuigen in de breedste zin van het woord. Lidar wordt ook toegepast in zelfrijdende heftrucks in magazijnen, landbouwmachines, et cetera.”

Evolutie lidar – kleiner en goedkoper

De hoge kosten en omvang van lidar-systemen waren een belemmering voor commerciële toepassing in zelfrijdende voertuigen. Volgens het gerenommeerde weekblad The Economist kon een commercieel lidar-systeem in 2016 nog z’on 50.000 dollar kosten.

Daar is verandering in gekomen. Diverse sensorfabrikanten, zoals Velodyne, Infineon en LeddarTech, ontwikkelen en produceren momenteel al kleinere en veel goedkopere lidar-sensoren. Dankzij geavanceerde en goedkoper wordende chiptechnologie.

Alle sensordelen (laser, optiek en verwerking) kunnen daardoor op chipniveau gefabriceerd worden. Asferische lenzen elimineren de noodzaak voor bewegende spiegels om het licht breed te kunnen spreiden.

Lidar-sensorfabrikanten

Infineon werkt aan een miniatuursysteem: mems-lidar, dat een micro-elektromechanische (mems-)spiegel bevat. Deze geavanceerde minispiegel is uitgevonden door het Nederlandse Innolucence. Naar verwachting gaat een mems-lidar-sensor – met een bereik van 250 meter en een scancapaciteit van 5000 meetpunten per seconde – niet meer dan 250 dollar kosten.

Velodyne kondigde begin 2021 een compacte solid-state-lidar-sensor aan voor autonome voertuigen. LeddarTech loopt voorop in solid-state-lidar-technologie en heeft al een compact lidar-systeem op de markt gebracht: LeddarVU. De complete sensor weegt slechts 107 gram.

LeddarTech koploper in solid-state-lidar

Sentech past solid-state-lidar van LeddarTech toe in autonome bewegingstoepassingen bij verschillende opdrachtgevers. “Bijvoorbeeld op het gebied van agro-technologie”, zegt Ad. “We gebruiken sensortechnologie van LeddarTech voor landbouw-AGV’s.”

Volgens de accountmanager loopt de Canadese sensorfabrikant voorop in solid-state-lidar. “Een groot technisch voordeel is het ontbreken van bewegende onderdelen. Daardoor wordt de sensor robuuster en is hij geschikt voor extreme omstandigheden.”

“Een ander groot voordeel voor ons is dat deze fabrikant modules levert, waardoor wij sensorapplicaties op maat kunnen ontwikkelen”, zegt Mulders.

In een whitepaper over lidar-techniek beschrijft LeddarTech hoe het detectie en afstandsbepaling op een innovatieve wijze aanpakt.

Sensor fusion – voordelen lidar en radar combineren

Radar kan op grotere afstanden detecteren en kan door barrières kijken. “Daarom is radar interessant voor landbouwvoertuigen, omdat het de bodem door gewassen heen kan detecteren”, verklaart Ad.

Daarentegen biedt lidar een breder gezichtsveld en grotere resolutie, en kan het de grootte en vorm van objecten beter bepalen.

Mulders: “Daarom werken we bij Sentech aan sensor fusion van lidar en radar in één geïntegreerde sensortoepassing. Zo kunnen we de voordelen van beide sensortechnologieën benutten, zodat hun afzonderlijke nadelen teniet worden gedaan.”

Meer over zelfrijdende voertuigen

Lidar staat vol in de schijnwerpers als technologie voor zelfrijdende voertuigen. Ook Sentech is volop bezig met de doorontwikkeling, samen met Velodyne, LeddarTech en andere sensorfabrikanten.

Wil je weten hoe sensortechnologie autonoom rijden in een stroomversnelling brengt?