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.
Je kunt hem inzetten voor allerlei toepassingen.
