Meer precisie voor afstandssensoren dankzij AI
Leuze gebruikt kunstmatige intelligentie (AI) om de meetnauwkeurigheid van optische afstandssensoren aanzienlijk te verbeteren. Deze innovatie halveert de meetonzekerheid zonder dat er tijdens het gebruik extra rekenkracht nodig is. Alle rekenkracht wordt uitgevoerd tijdens de productiefase. De ontwikkelde methodologie vormt de basis voor een nieuwe generatie nauwkeurige optische afstandssensoren.
De uitdaging van de afstandsmeting: Het effect van het objectoppervlak
Optische afstandssensoren kunnen time-of-flight (TOF)-technologie gebruiken om te meten hoe ver een object weg is door licht uit te zenden en de tijd te meten die nodig is voordat het gereflecteerde licht terugkeert.
TOF-afstandssensoren meten afstanden door licht uit te zenden en de tijd te registreren die het gereflecteerde signaal nodig heeft om terug te keren.
Dit wordt bereikt door korte lichtpulsen uit te zenden, waarvan de weerkaatsing wordt terugontvangen van het object. De afstand wordt berekend aan de hand van de reistijd van de lichtpuls – vanaf het moment dat deze wordt verzonden tot het moment waarop het retoursignaal wordt gedetecteerd. De reflectiviteit van het objectoppervlak beïnvloedt zowel de amplitude als de vorm van het elektronische ontvangstsignaal. Dit leidt tot wisselende tijden van signaaldetectietijden en verschillende pulsbreedtes. Heldere oppervlakken genereren sterkere signalen met een grotere pulsbreedte en eerdere detectie, terwijl donkere oppervlakken zwakkere, smallere pulsen en latere detectie veroorzaken.
Dit betekent dat het terugkerende signaal in sterkte varieert, afhankelijk van het oppervlak van het object – bijvoorbeeld licht of donker. Dit kan leiden tot meetfouten.
De sterkte van het signaal van gereflecteerd licht varieert afhankelijk van de helderheid van het objectoppervlak
Eerdere oplossingsbenadering: Rekenmodellen
Tot voor kort werd een klassiek wiskundig model gebruikt om deze fouten te corrigeren: Voor veel verschillende oppervlakken en afstanden wordt een correctiewaarde berekend, die later automatisch wordt toegepast. Dit model is gebaseerd op een zogenaamde polynomiale functie.
Nieuwe oplossing: AI neemt de correctie over
In plaats van te werken met rigide formules, gebruikt Leuze nu een neuraal netwerk – een vorm van kunstmatige intelligentie. Het gebruikt voorbeeldgegevens om te leren hoe helderheid en oppervlaktetextuur metingen beïnvloeden, waardoor het de gemeten waarden veel nauwkeuriger kan corrigeren.
Afwijking van de doelafstand na correctie met behulp van neuraal netwerk
Afwijking van de doelafstand na correctie door polynoom 5. Bevelen
Voordelen van het neurale netwerk
- Kan flexibel worden aangepast aan verschillende sensortypes en oppervlakken
- Leert beter van echte gegevens, zelfs bij sterk oscillerende 3D-curvekarakteristieken
- Biedt aanzienlijk nauwkeurigere resultaten
Technologie op de achtergrond – eenvoudig uitgelegd
Tijdens het productieproces worden veel meetwaarden verzameld: voor lichte, donkere en verschillend gestructureerde oppervlakken en voor verschillende afstanden. Deze gemeten waarden worden gecommuniceerd naar het besturingssysteem van de productiefaciliteit. Hieruit berekent het neurale netwerk van de productiefaciliteit de benodigde correctiewaarden voor de sensor. De sensor heeft dan geen extra rekenkracht nodig tijdens het gebruik – de AI heeft alles al "geleerd".
Het resultaat: Minder fouten, meer betrouwbaarheid
Tests tonen aan dat de nieuwe methode systematische meetfouten (d.w.z. de afhankelijkheid van meetresultaten van oppervlak en afstand) met meer dan de helft vermindert door middel van kalibratie op basis van AI. Dat betekent dat de sensor betrouwbaarder meet, zelfs op moeilijke oppervlakken.
Afstandssensoren in de intralogistiek: Voor het waarborgen van een gedefinieerde afstand tussen de pallets, moet de afstand tussen de shuttle en de opgeslagen pallet onafhankelijk van het oppervlak, de kleuren of hoeken nauwkeurig worden bepaald.
Nauwkeurige meting vereist: Bij het oppakken van de pallet moet de afstand tussen de pallet en het eindvlak van de laadbak nauwkeurig worden bepaald om de voorwaartse beweging tijdig te stoppen.
Uw voordelen in één oogopslag
- Minder meetfouten – betrouwbaardere resultaten
- Geen extra rekenbelasting tijdens bedrijf
- Flexibel gebruik met verschillende materialen
- Toekomstbestendig – met behulp van moderne AI
Samenvatting
Leuze tilt de precisie van optische afstandssensoren naar een nieuw niveau met behulp van kunstmatige intelligentie. Klanten profiteren van robuustere en nauwkeurigere metingen – zonder enige inspanning tijdens het gebruik. De combinatie van intelligente kalibratie en efficiënt gebruik maakt deze oplossing ideaal voor veeleisende industriële toepassingen.
