Onderzoek naar automatische kwaliteitscontrole in de maakindustrie

Hoe voorkom je fouten in productieprocessen wanneer er een tekort is aan ervaren vakmensen en de druk op efficiëntie steeds groter wordt? Die vraag staat centraal in het onderzoeksproject DigitalZH van het lectoraat Smart Sustainable Manufacturing van De Haagse Hogeschool. 

Samen met bedrijven en kennispartners onderzocht het lectoraat hoe slimme camera’s, sensoren en robots kunnen helpen om kwaliteitscontroles in de maakindustrie te automatiseren. Met als doel: fouten eerder opsporen, herstelwerk verminderen en bedrijven ondersteunen met betere, datagedreven beslissingen.

Uitdagende transparante materialen 

Een producent van raamsystemen bracht een eerste praktijkcase in: het automatisch controleren van transparante acrylplaten. Dat blijkt lastiger dan het klinkt. Bij transparante materialen spelen reflecties, spiegelingen en lichtbreking een grote rol, waardoor standaard vision-systemen moeite hebben om vormen of defecten goed te herkennen. “Bij doorzichtige producten zien huidige camerasystemen vooral wat er áchter het materiaal zit,” legt onderzoeker Henk van der Burgh uit. “Het is dan lastig te bepalen of de geometrie van het product klopt.” Vanwege onvoldoende betrouwbare resultaten besloten onderzoekers van De Haagse Hogeschool samen met het bedrijf een nieuwe aanpak te ontwikkelen.

Van handmatige controle naar slimme inspectie

In het RE/manufacturing Lab van De Haagse Hogeschool ontwikkelde het onderzoeksteam een demonstrator met een camerasysteem dat acrylplaten automatisch kan controleren. Het systeem leest QR-codes die in acrylplaten zijn gefreesd, detecteert stof, krassen en andere defecten en controleert de geometrie van onderdelen. Tot slot wordt gecheckt of het eindproduct correct is geassembleerd. Deze controles vinden plaats vóór het lijmproces, zodat fouten vroeg in het productieproces worden ontdekt. “Tot nu toe voerden ervaren kwaliteitsmedewerkers deze controles uit,” zegt Henk. “Die kennis zit in hun hoofd. Nu vertalen we die kwaliteitscriteria naar een digitaal controlesysteem.” De automatische inspectie vervangt de mens overigens niet volledig. “De eindcontrole blijft altijd bij een operator,” benadrukt hij. “Het systeem helpt wel om afwijkingen sneller te signaleren.”

Experimenteren met licht en technologie

Om transparante materialen goed te kunnen inspecteren, experimenteerden onderzoekers met verschillende soorten verlichting en cameratechnologie. Door variaties in lichtfrequenties en belichting werden defecten en lijmlagen beter zichtbaar voor de camera. Op basis van die beelden is de software getraind om afwijkingen automatisch te herkennen. “Het interessante is dat we hier niet met de duurste systemen werken,” zegt Jenny Coenen, lector Smart Sustainable Manufacturing van De Haagse Hogeschool. “We tonen eerst aan dat iets technisch mogelijk is, bijvoorbeeld met eenvoudige camera’s of open-source software. Zo maken we het onderzoek ook toegankelijk en betaalbaar voor het midden- en kleinbedrijf. Als een oplossing werkt, dan kunnen mkb-bedrijven daarna zelf bepalen welk systeem het beste bij hun productieomgeving past.”

Robotinspectie

Naast statische inspectiesystemen wordt binnen DigitalZH ook gekeken naar mobiele inspectietechnologie. In samenwerking met SAM|XL wordt bijvoorbeeld gewerkt met een inspectierobot ‘Spot-the-dog’, die fabrieken kan inspecteren. Deze robot is uitgerust met camera’s en sensoren om bijvoorbeeld luchtlekken in industriële installaties op te sporen. “Ook tijdens assemblage kunnen we dit systeem inzetten. Als na controle blijkt dat ergens een lek zit, lopen medewerkers normaal alle koppelingen na met lekspray,” vertelt Henk. “Met de robot detecteren we sneller waar het probleem zit.” 

Correct sorteren

Andere demonstrators waaraan het onderzoeksteam van het lectoraat werkt zijn systemen die automatisch controleren of onderdelen in de juiste bakjes zijn gesorteerd. Door vision-technologie te combineren met bijvoorbeeld een weegsysteem kan een machine herkennen of het juiste aantal onderdelen aanwezig is.

Digitale technologie breed toegankelijk maken

Het project DigitalZH maakt deel uit van een bredere ambitie: digitale technologie toegankelijk maken voor mkb-bedrijven in Zuid-Holland. Volgens de onderzoekers speelt daarbij ook een groter maatschappelijk vraagstuk. Door vergrijzing en personeelstekorten vinden maakbedrijven steeds moeilijker voldoende ervaren vakmensen. “Met inspectietechnologie leggen we kennis deels vast, zodat ook minder ervaren medewerkers deze controletaken kunnen uitvoeren,” aldus Henk. 

Samenwerking tussen onderwijs, onderzoek en praktijk

Een belangrijk kenmerk van het project is de nauwe samenwerking tussen onderwijs, onderzoek en bedrijfsleven. Studenten spelen daarbij een actieve rol, bijvoorbeeld via stage- en afstudeerprojecten. Zo werkt een bedrijf momenteel samen met een afstudeerstudent aan het automatisch controleren van de lijmlaag tussen twee acrylplaten. Dit voorbeeld laat zien hoe praktijkgericht onderzoek kan bijdragen aan innovatie in de industrie. Jenny: “Bedrijven hebben vaak een concreet probleem, maar niet altijd de tijd of middelen om dat zelf te onderzoeken. Wij doen eerst dat verkennende werk: testen, experimenteren en laten zien wat mogelijk is. Zo inspireren we bedrijven om daar zelf mee verder te gaan.”

Meer informatie

Wil je meer weten over het project DigitalZH of samenwerken met het lectoraat Smart Sustainable Manufacturing? 
Bekijk de projectpagina Digitale kwaliteitscontrole voor maakbedrijven of neem contact op met Jenny Coenen [email protected].