Sensorfusie voor compactere, slimmere toepassingen

Sensoren zijn de werkmieren van Industrie 4.0. Zonder betrouwbare meetwaarden is het immers onbegonnen werk om processen in kaart te brengen en ze vervolgens te optimaliseren. Ook laten ze een hogere efficiëntie en productiviteit toe, wat we met zijn allen nastreven. Maar sensortechnologie staat vanzelfsprekend niet stil. Een opvallende trend is die van sensorfusie: een sensor die verschillende sensortechnologieën combineert om op minder ruimte tot betere inzichten te komen.

Sensoren capteren informatie uit hun omgeving. Afhankelijk van het type, gaat dat om druk, temperatuur of debiet, maar evengoed meten ze de geleidbaarheid van vloeistoffen, doen ze uitspraken over het pH-gehalte of brengen ze de wereld om zich heen in kaart. Een enorme troef in je productie om zo processen te automatiseren. In functie van de gecapteerde waarden kun je immers de andere parameters finetunen. Hoezee, maar in veel bedrijven is deze technologie vandaag al goed ingeburgerd. Als we naar de volgende stappen kijken, dan springt sensorfusie in het oog, een techniek die mede mogelijk gemaakt is door de vooruitgang in chiptechnologie. 

Gecombineerde data 

We spreken van sensorfusie wanneer je verschillende sensoren samenbrengt in één compacte sensorapplicatie. Compact, want machines worden steeds kleiner en het is precies hier dat efficiëntere chiptechnologie nodig is. Vergelijk het gerust met hoe een menselijk brein functioneert. De informatie die onze zintuigen oppikken, komt samen in onze hersenen. Enkel door die data uit verschillende bronnen samen te leggen en te toetsen aan de intelligentie opgebouwd door ervaring, weten we wat er zit aan te komen en hoe we daar op een gepaste en efficiënte manier op kunnen reageren. Sensoren die op dezelfde manier autonoom samenwerken, duiken steeds meer op in de industrie. Soms in één off-the-shelfproduct dat meerdere metingen combineert, maar evengoed samengebouwd tot één geïntegreerde sensormodule voor specifieke toepassingen die vragen om gecombineerde data.

Meer verbanden en inzichten

De grotere hoeveelheden data en het gebruik van verschillende bronnen leveren samen voordelen op om meer verbanden en inzichten naar boven te spitten. Elk sensortype beschikt over inherent sterke en zwakke punten. Samen zien ze meer. We nemen een voorbeeld uit het verkeer en de technologie die een nieuwe wagen vandaag meekrijgt. Radars zijn erg sterk in het nauwkeurig bepalen van afstand en snelheid – zelfs in moeilijke omstandigheden – maar kunnen geen verkeersborden lezen of de kleur van een stoplicht ‘zien’. Camera’s kunnen dan weer heel goed verkeersborden lezen of objecten classificeren, zoals voetgangers, fietsers of andere voertuigen. Ze kunnen echter gemakkelijk worden verblind door vuil, zon, regen, sneeuw of duisternis. Lidars ten slotte kunnen objecten nauwkeurig detecteren, maar hebben niet het bereik of de betaalbaarheid van camera’s of radar.

Verrijking van de data

Als we die drie technologieën samenleggen, krijgen we een verrijking van data. Het maakt moeilijkere detecties mogelijk waarin verschillende variabelen samenkomen en legt zelfs de basis voor autonoom rijden, waar vandaag hard aan wordt gesleuteld. In een industriële omgeving zorgt sensorfusie ervoor dat afzonderlijke data samenkomen, wat een compleet beeld geeft van de omgeving of het gemonitorde systeem. Wel één noodzakelijke voorwaarde: er moet voldoende intelligentie aan boord zijn om de data snel genoeg te verwerken. Het maakt ook dat de gebruiker zijn toepas­singen niet vanuit een centraal datacenter moet sturen maar kan werken met edge-apparaten. Low-leveldatafusie op slimme apparaten of gateways verzamelt en verwerkt de input van sensoren. Mid-leveldatafusie ondersteunt inten­sieve analyses en high-leveldatafusie gebeurt dan in datacenters of de cloud voor een breder perspectief. De voordelen van een dergelijke benadering zijn:

• Verbeterde veerkracht van de toepassing omdat er minder foutmarges nodig zijn en redundantie verzekerd is;

• Lagere kosten omdat je meer functionaliteiten kunt geven aan apparaten;

• Betere weerstand tegen cyberaanvallen waarbij wordt geprobeerd valse signalen door te geven.