Onderzoekers van de toekomst: Roald werkt aan slimmer onderhoud van machines
Nieuws
Van een nieuw energiesysteem tot klimaatbestendige steden en slimmer omgaan met grondstoffen: de wereld staat voor grote uitdagingen. Om die veranderingen mogelijk te maken, is technologische innovatie hard nodig. Deze jonge onderzoekers dragen daaraan bij. Waar werken ze aan en wat drijft hen? Deze keer Roald Teunissen (29), die zich bezighoudt met de digitalisering en verduurzaming van de industrie.
Motion magnification: trillingen zichtbaar met AI
Een pasgeboren baby die bijna onmerkbaar ademhaalt. Of je eigen polsslag, nauwelijks zichtbaar onder de huid. Met motion magnification (opent in nieuw venster)worden dit soort minieme bewegingen uitvergroot. Een camera legt subtiele trillingen vast, kunstmatige intelligentie versterkt ze tot ze duidelijk zichtbaar worden.
Die technologie blijkt ook waardevol in de industrie. Kleine afwijkingen in trillingen kunnen namelijk wijzen op beginnende slijtage. ‘Denk aan een koelkast in een ziekenhuis waarin medicatie wordt bewaard’, legt Roald uit. ‘Die mag niet onverwacht uitvallen. Door minimale veranderingen in het koelsysteem vroegtijdig te signaleren, kun je ingrijpen voordat er echt iets misgaat.’
Predictive maintenance: onderhoud voorspellen met data en AI
Het is een mooi voorbeeld van predictive maintenance, waar Roald aan werkt in het Maintenance Lab van de Hogeschool van Amsterdam. Het doel: voorspellen wanneer machines onderhoud nodig hebben, vóórdat ze stukgaan. ‘Veel onderhoud is nog steeds reactief’, vertelt hij. ‘Iets gaat kapot en dan ga je het repareren. Wij willen het eerder zien aankomen. Want minder onverwachte stilstand betekent minder productieverlies. Machines die optimaal blijven draaien, verspillen minder energie. En onderdelen hoeven minder snel vervangen te worden.’
Roald in het Maintenance Lab bij een koelinstallatie van IJskoud, die onder meer wordt gebruikt voor tests met motion magnification.
Op de laptop is een heatmap te zien van trillende onderdelen van de koelinstallatie, die zichtbaar zijn gemaakt met motion magnification.
Van AI-student naar onderzoeker in predictive maintenance
Als Roald in de zomer van 2023 als onderzoeker start in het Maintenance Lab, heeft hij al een lange weg afgelegd. Van een mbo-opleiding applicatieontwikkeling stroomde hij door naar hbo Software Engineering, om uiteindelijk de master Applied AI af te ronden aan de Hogeschool van Amsterdam. Tijdens zijn afstudeerproject is hij al veel te vinden in het lab, maar de overstap naar een rol als onderzoeker blijkt even wennen. ‘In het begin zat ik nog erg in de studentenrol: geef me een opdracht en ik ga het maken’, vertelt hij.
Gaandeweg verandert dat. Student-assistenten sluiten zich aan bij zijn projecten en hij krijgt meer coördinerende taken. Minder zelf programmeren, meer richting geven. Inmiddels heeft hij zelfs twee eigen onderzoekslijnen ontwikkeld en zit hij helemaal op zijn plek. ‘In het lab ontwikkelen we technologie in de voorhoede van de industrie. Het motiveert enorm om daar een bijdrage in te mogen leveren, want je kunt veel impact maken. Bijvoorbeeld op het gebied van verduurzaming.’
AI-gestuurde onderhoudstool voor de industrie
Een van de onderzoekslijnen die Roald heeft opgezet, richt zich op motion magnification. In het project NIMOS bouwde zijn team een AI-gestuurd softwaresysteem dat videobeelden analyseert en trillingen herkent. De technologie werd getest in uiteenlopende industriële toepassingen, van koelinstallaties tot wielbouwmachines. Door afwijkingen automatisch te signaleren, helpt de tool bedrijven om onderhoud slimmer te plannen en ongeplande stilstand te verminderen.
Tiny Machine Learning met de SensorSphere
De tweede onderzoekslijn draait om sensorsystemen met Tiny Machine Learning. Daarmee kunnen machine learning-modellen draaien op kleine, energiezuinige apparaten. Data worden lokaal verwerkt, meestal zonder zware oplossingen in de cloud.
Als onderdeel van deze onderzoekslijn ontwikkelde het team de SensorSPHERE. ‘Je plakt het sensorsysteem op een machine om bijvoorbeeld temperatuur, trillingen of luchtdruk te meten’, legt Roald uit. ‘Via een controlepaneel zie je welke sensoren zijn aangesloten en wat ze meten. Ze zijn verbonden met het internet, waardoor je overal toegang hebt tot het controlepaneel op je laptop en de data online kunt inzien.’ Bovendien is het systeem bewust zo ontwikkeld dat het voor iedereen makkelijk te gebruiken en begrijpen is, ook voor mensen zonder programmeerkennis.
De SensorSPHERE draagt bij aan Industry 4.0, ofwel de transformatie van de industrie door de fusie van fysieke, digitale en biologische technologieën. Veel bedrijven hebben deze stap nog niet gezet, vertelt Roald. ‘Zij werken nog met verouderde processen en hebben helemaal geen data. Daardoor wordt in de industrie vaak onnodig veel materiaal en energie verspild en ontstaan pieken in productie en energie. Hier valt nog veel te verbeteren. Juist daarom werken we in het lab aan oplossingen zoals de SensorSPHERE.’
De SensorSPHERE in actie op de koelinstallatie in het Maintenance Lab.
Technologie en duurzaamheid: van lab naar dagelijks leven
Roalds innovatieve manier van denken stopt niet bij het lab. ‘Ik gebruik systemen als SensorSPHERE ook thuis, bijvoorbeeld op mijn droger’, vertelt de onderzoeker. ‘Ik ontdekte dat trillingen afhangen van hoe vol hij zit, dus ik stop er minder in en maak het filter vaker schoon, zodat hij efficiënter draait.’
Ook maakt hij veel gebruik van zijn 3D-printer. ‘Laatst wilde ik bijvoorbeeld een schilderij ophangen. Dan kun je haakjes via internet bestellen, maar ik kan ze ook gewoon 3D-printen. Daarmee voorkom je dat er kleine plastic onderdelen helemaal vanuit China worden verscheept.’ Inmiddels heeft hij onder meer een houder voor zijn tandenborstel, een bracket voor een lamp en zelfs een kerstbal geprint. ‘Zo probeer ik technologie ook in mijn eigen leven slim en duurzaam in te zetten.’
Over NIMOS en de SensorSPHERE
Roald Teunissen werkte aan de SensorSPHERE samen met Jurjen Helmus, Simon Zweers, Robin Almekinders, Amber Stoevelaar, Erwin van Crasbeek, Angie Stuart en Thomas Kikkert. De SensorSPHERE is onderdeel van het project Techport Fieldlab Edge AI voor Smart Industry, medegefinancierd uit het Europese Just Transition Fund. Met dank aan Andre Gerver.
Roald Teunissen werkte aan NIMOS met Jurjen Helmus, Savannah Werner, Sten den Hartog en Erwin van Crasbeek.
Lectoraat Industriële Digital Twins
Een industrie die CO2-neutraal opereert: dat is de ambitie van de Nederlandse overheid voor 2050. Hoe kan Digital Twin-technologie de Nederlandse maakindustrie helpen om hieraan te voldoen? Met praktijkgericht onderzoek helpt het lectoraat Industriële Digital Twins de industrie om efficiënt, energiezuinig en circulair te werken. Het lectoraat opereert vanuit het Maintenance Lab.