“Kunnen wij de kwaliteit van avocado’s slim controleren zonder deze door te snijden en hier een gebruiksvriendelijk product voor maken die wij kunnen vermarkten?”
Voor deze vraag had R2R de oplossing.
Productontwikkeling voor automatiseren kwaliteitscontrole met Artificial Intelligence
In opdracht van Artificial Intelligence- en databedrijf Experience Fruit Quality bouwde R2R de machine om kwaliteitsdata te meten op verschillende niveaus, met een stuk embedded software. Door slimme en moderne technieken zoals Ai, kan de voedselindustrie avocado kwaliteit meten, zonder deze door te snijden.
Vanuit de R&D studio in Arnhem ontwikkelde het team van 5 engineers binnen 4 maanden een compleet vernieuwde machine, resulterend in een verfijnd ontwerp en meer gebruiksvriendelijkheid.
Projectaanpak
Het doel van het project is om het prototype door te ontwikkelen tot een 1e productiemodel.
In zes iteratieve stappen van prototype tot schaalbaar product. Dit proces ziet er voor AVOS zo uit:
Praktisch concept onderzoek
Pre-engineering sessie deel 1/2
In het eerste deel van de pre-engineering sessie wordt er in samenwerking met Experience Fruit Quality gekeken naar de eisen en wensen. Dit wordt in kaart gebracht om te zien wat ervoor nodig is om deze doelen te bereiken.
Deze fase is voor de klant vaak spannend. Je gaat een nieuw product lanceren en er moet een keuze gemaakt worden in hoeverre je wilt gaan met het project in de eerste fase. Wil je één simpel prototype om bepaalde principes aan te tonen of wil je zo snel mogelijk naar een product, klaar voor de markt?
Deze twee uitersten vragen ook om andere investeringen. Het is daarom erg belangrijk om een concept onderzoek uit te voeren, waarin het project helder wordt. Zie het als de opbouwfase voordat de engineering echt van start gaat. Zo krijgen we gezamenlijk een helder beeld van het gewenste resultaat en welke investeringen hiermee gepaard zijn.
Creatieve brainstorm
Pre-engineering sessie deel 2/2
Ons multidisciplinaire kernteam houdt op basis van de pre-engineering sessie met de klant een creatieve brainstorm. In dit project komen verschillende toepassingen samen: mechanica en embedded software. Voor optimale integratie moet er daarom parallel worden gewerkt aan ontwerpen voor de mechanische en embedded software componenten.
We houden tijdens de brainstorm rekening met verschillende vragen, zoals:
- Welke technieken gaan we gebruiken?
- Wat zijn de toekomstplannen?
- Hoe gaat opschaling eruit zien?
Benchmark Scan
Tijdens de scan gaan we na of er vergelijkbare situaties bestaan waarin principes van de klant gebruikt worden. Waarom ziet het product er zo uit? Welke keuzes zijn er eerder gemaakt en vanuit welke overweging? Het toepassen van bestaande technieken is vaak kostenbesparend ten opzichte van het ontwikkelen van nieuwe technieken. Daarom nemen we de afweging om technieken te modificeren en/of te verbouwen altijd mee in ons voorstel.
Tijdens de scan voor AVOS Mini deden wij o.a. de volgende constateringen op basis van het bestaande product:
Het prototype van AVOS Mini bevat twee spiegels om de brandpuntsafstand te verlengen tijdens de meting van de avocado.
“Waarom is de behuizing niet wat groter gemaakt zodat deze spiegels niet nodig zijn?”, vroegen wij ons af. Het geheel moest voor deze fase van het product binnen de afmetingen van handbagage te vallen. Voor deze fase van het product is dat geen relevante eis meer en konden de afmetingen van AVOS worden aangepast.
Resultaat: een versimpeld en gebruiksvriendelijk ontwerp door de spiegels uit het ontwerp te halen.
De beeldverhouding van de camera is niet optimaal.
Dit kan worden opgelost door de camera 90° te draaien.
We waren benieuwd: “Waarom is dit niet eerder doorgevoerd?” De klant had de verwachting dat de machine learning (Ai software) hier moeite mee zou hebben. Door voortschrijdend inzicht blijkt niet het geval te zijn, zodat we zonder probleem de camera konden draaien.
Resultaat: een verbeterde beeldverhouding door de camera 90° te draaien.
Principe oplossingen
Iets wat in theorie bedacht is, moet zo snel mogelijk in praktijk geverifieerd worden. We schakelen daarom snel om in principe testopstelling en verifiëren of deelconcepten kloppen.
Wil je een auto, of wil je van A naar B?
De bepaling van eisen en rangschikking in relevantie is erg belangrijk om vóór de realisatiefase in kaart te brengen. Is de vraag ook direct de oplossing? We creëren overzicht binnen de klantvraag. Welke componenten kunnen eruit, welke kunnen gecombineerd worden. Welke materialen toepassen? Simpel = gebruiksvriendelijk.
Begroting
Kosten en haalbaarheid worden beoordeeld en afgewogen. Ontwikkeling van een nieuw product is een iteratief proces, waarin het vrijwel onvermijdelijk is dat gaandeweg de route wat bijgestuurd dient te worden.
Deze flexibiliteit in agile processen moet je ook behouden, het vasthouden aan de punten welke in het begin zijn bepaald kunnen funest zijn voor het eindproduct. Bij watervalmethodes is er minder ruimte om veranderende factoren in te calculeren, zoals:
- Bijgestelde wensen van de (eind)klant
- Verwachte productie aantallen
- Voortschrijdend inzicht
- Budgetten
- Veranderende deadlines
Samenwerken met vertrouwen
Vanuit R2R werken wij voor onze klanten op regiebasis of op afgesproken budgetten, met daarin een afweging in risico’s en bijkomende onvoorziene kosten. Wij werken niet volgens contracten, maar op vertrouwen. Zo ontwikkelen voor onze klant wat in redelijkerwijs lijn der verwachting mag liggen.
Prototype
Het concept wordt ontwikkelt met behulp van principetesten voor hardware en software.
In de principetesten worden, zoals de naam al zegt, de principes getest die de basis vormen voor het ontwerp.
In kleine proefopstellingen worden op deze manier onderdelen getest. Is het camerabeeld bijvoorbeeld helder genoeg? Moet er wat aangepast worden aan de verlichting? Is het resultaat reproduceerbaar? Alle belangrijke vragen moeten beantwoord worden voordat de onderdelen samengevoegd worden in het prototype.
Testing
De machine wordt getest en ontwikkeld met Ai software, in samenwerking met de klant.
Je kunt niet lang of vaak genoeg testen. Van korte snelle principe testen tot complete duurtesten.
Theorie is mooi –zeker in de opstartfase. Maar een bewezen en geslaagde test is altijd beter. Zo kan in het geval van AVOS een niet correcte datasheet van een component grote gevolgen hebben indien dit niet tijdig getackeld wordt. De testfase loopt van begin tot eind door, parallel aan de engineering.
Productie
Na afronding testfase wordt het productiemodel gerealiseerd en gevalideerd. Het eerste productiemodel omvat één prototype en een opvolgende eerste serie bestaande uit vijf stuks.
AVOS Mini is nu voorzien van zintuigen, zodat de Ai software gestructureerd data en kwaliteit kan opslaan en gebruiken
Experience Fruit Quality
Van prototype naar serieproductie
First Time Right is een veel genoemde kreet in engineeringsland. Dat wil zeggen dat een product in een keer foutloos wordt geproduceerd, of een dienst foutloos wordt geleverd. Bij de start van een serieproductie moet je daarom zeker weten dat alle onhebbelijkheden en kinderziektes uit je product gefilterd zijn. Het prototype is het model voorafgaand aan het productiemodel waarin alle testen en onderzoeken worden samengevoegd tot één geheel.
- Alles is individueel ontworpen en getest.
- Alleen de interfacing tussen alles (zowel mechanisch als op software gebied) moet nog worden bewezen.
- Het prototype geeft de klant ook nog de ademruimte om hier en daar nog wat final touches aan het product te geven.
Zonder prototype is de kans groot dat het serieproduct niet de gewenste status behaalt.
Technische specificaties
- Hoogwaardige machinebouw
- Opgebouwd uit een combinatie van complex plaatwerk en custom printplaten (PCB) . Duurzaam in materiaalgebruik, om verspilling en restmateriaal te voorkomen.
- Industriële 3D-print onderdelen
- Voor een specifiek product als deze zijn niet alle onderdelen te sourcen. Deze inzetten zijn speciaal 3D-geprint.
- Hardheidsmeting
De hardheid van de avocado wordt door middel van een g-sensor en encoder gemeten. - Vision
Voor het menselijk oog zichtbare golflengtes bevinden zich tussen 0,38µ (violet) en 0,72µ. Golflengtes die deze camera’s kunnen vastleggen bevinden zich tussen de 0,87µ en de 3µ. De kwaliteitsmeting wordt door middel van Near Infrared (NIR) technologie gedaan. - Rotatie avocado
De avocado wordt tijdens de meting razendsnel 4x geroteerd, zodat deze in 360° gemeten wordt. - Donkere omgeving
De avocado, meting en machine worden niet beïnvloed door invloeden van buitenaf zoals licht.
Succesvolle oplevering
Het ervaren team heeft ervoor gezorgd dat de ontwerpen vlot en nauwkeurig werden uitgevoerd, zodat de deadline kon worden gehaald. Het realiseren van het geheel, inclusief behuizing ontwerp in de beoogde tijd vraagt om parallelle ontwikkeling.
De communicatie met de klant verliep soepel, met een wekelijks (digitaal) overleg. Binnen 4 maanden is de machine met succes opgeleverd en klaar om de Ai technologie te implementeren. R2R blijft ook na de oplevering nauw betrokken om te adviseren en assisteren tijdens het operationaliseren van de machines.
AVOS Mini wordt inmiddels al een jaar gebruikt in operationele processen bij het meten van kwaliteit, registreren, labelen en sorteren van avocado’s. De gemeten data wordt door middel van machine learning verwerkt tot een concreet advies, wat de kwaliteit keurmeester helpt om sneller tot beslissingen te komen, zonder avocado’s door te snijden.