We spreken Jelle Overtoom, die samen met Jeroen-Bas Menschaar het bedrijf heeft opgericht. Colin Gort, commercieel manager schuift aan, samen hebben ze met dit project de afgelopen jaren de nodige ontwikkelingen doorgemaakt. Vooral Jelle kijkt al engineer behoorlijk trots terug op de keus die destijds gemaakt is: “Toen ik deze richting op wilde gaan, speelde het woninggebrek minder dan nu. Maar men had wel door dat er meer metselaars met pensioen gingen dan er nieuwe bij kwamen. En dat we in Nederland toch wel heel graag in een stulpje met gemetselde gevels willen wonen”, zegt hij lachend. Na gedegen vooronderzoeken en signalen uit de markt kwam het besef nog meer. “De oplossing zit hem in een combinatie van specialismen, waarin we de kennis van de vakman zoveel mogelijk moeten benutten.”

Ontwikkeling
 Het verleden leert dat er genoeg initiatieven zijn geweest een dergelijke machine te ontwikkelen, gesneuveld op technisch vlak of door gebrek aan investering. Wat maakt deze applicatie wel succesvol? Colin Gort, commercieel manager; “Een duidelijk concept; een karretje met robotarm die zelfstandig een muurtje op een statische plek kan metselen.” Het klinkt simpel, maar het heeft de nodige testopstellingen en hoofdbrekens gekost. Colin: “Als we allemaal in een bungalow willen wonen is het eenvoudig, maar de praktijk is anders; ten eerste wil iedereen zijn eigen ontwerp en ten tweede is het ontwerp per bouwplaats ook weer anders. Er zijn altijd zaken die niet kloppen. We merken dat bouwers nu wel heel blij zijn, dat we ons kunnen aanpassen aan de bouwplaats in plaats van andersom. Het illustreert tevens de vrijheid die je hebt met bakstenen.“

 Jelle; ”Het idee van stenen leggen hadden we al vrij snel getest, echter moest daar nog een verbindingsstof bij. De specie moest verpompbaar zijn,  een lage weerstand hebben, stabiel zijn en een verlengde verwerkbaarheid hebben.” Daarnaast moet er heel goed rekening worden gehouden met factoren op de bouwplaats. “Eén daarvan is dat je altijd een waterpas nodig hebt en je lichaam relatief positioneert t.o.v. wat je gaat doen”, zegt Jelle. Een robot heeft instructies nodig die hij moet uitvoeren. Hoe bepaal je de relatieve positie t.o.v. een muur en hoe zorg je dat een robotarm op die plek komt? Losse bouwblokken die eerst onderzocht moesten worden met een prototype. 

Uitdagingen op de bouwplaats
 Voor een buitenstaander lijkt het eenvoudig; een machine neer zetten die het werk uitvoert. Maar wat een specialist op de bouwplaats aan werkzaamheden uitvoert vertalen naar een geautomatiseerd proces blijft een uitdaging. Een metselaar werkt met zijn ogen en hulplatjes en schat in hoe hij uitkomt, dergelijke inschattingen in de machine moeten juist van te voren bepaald worden. En uiteindelijk moet dat softwarematig verwerkt worden. Volgens Jelle werkelijk een eindeloze lijst van factoren; regen, wind, condens op de oogjes, sensor met andere invalshoek, positie van de gevel, verschil in ondergrond. “Het gaat om het automatiseren van een repeterende handeling, maar dat is lastig als de omstandigheden continu veranderen. Neem zoiets eenvoudigs als een steen en denk aan hardheid, verschil in vorm of ineens met uithollingen (frogs) zodat er meer mortel in de muur verwerkt moet worden.”

 Alles vanuit de plc
 Maar hoe complex is de mobiele metselmachine nu eigenlijk? Volgens Jelle fungeert de SIGMATEK besturing als het hart van een systeem waarin modulaire sensoren en actuatoren (vaak met  andere platformen en protocollen) geïntegreerd  zijn.  Wat we tegenkomen in de machine; een robotarm die via een VARAN koppel module (VBC 121) direct instructies krijgt vanuit de plc, cementpomp, stenenaanvoer, zaagmachine, neuswiel, wifi (RAR 2415) connectie  en een afzonderlijke laser positioneer unit. Jelle: ”De landmeetsensor is essentieel omdat je bij verplaatsing van een object altijd de actuele positie nodig hebt. Komt bij dat deze tool zijn robuustheid al bewezen heeft in de bouw. “ Qua besturing veel hardware van SIGMATEK; S-Dias modules, van processor, interface, i/o tot safety en een multi-touch besturingspaneel. Qua software wordt gebruik gemaakt van het All-In-One engineeringpakket LASAL.  “Wat fijn is aan SIGMATEK is dat er voor elk soort sensor of apparaat wel een interface bedacht is”, zegt Jelle. “Zowel vanuit de bibliotheken als hardware-matig, aansluiten en uitlezen is zo gebeurd. We hebben een sensor, die maakt verbinding met de RAR via wifi, daar hoefde ik niets voor te doen, enkel IP adres ingeven. Modulair, dus heel comfortabel; robotarm met ethercat; met de varan ethercat bus coupler vanuit LASAL eenvoudig te configureren. Dat vind ik echt waanzinnig!” Daaruit blijkt ook maar weer dat de machinebouwer volledige controle heeft over de engineering; alle classes in de software zijn te overschrijven. Een alarmbuffer die overschreven wordt kan direct middels MQTT naar een database gestuurd worden. Volgens Jelle kan het werken met pointers vanuit de software de snelheid van de machine enorm bevorderen, enkel de benodigde data en direct adressen heen en weer sturen.

Toekomst
 Zoals met de meest applicaties, stopt het door-ontwikkelen niet. En omdat de meeste bouwprojecten vaak 3 jaar van te voren worden bedacht, is het voor bedrijven een aardige puzzel om uit pluizen waar ze de robot kunnen gaan inzetten.  Hierdoor komt ook meer tijd vrij voor speciaal metselwerk. Laat het recht toe recht aan werk maar over aan de robot!” Zoals met de meest applicaties, stopt het door-ontwikkelen niet. En omdat de meeste bouwprojecten vaak 3 jaar van te voren worden bedacht, is het voor bedrijven een aardige puzzel om uit pluizen waar ze de robot kunnen gaan inzetten.  Hierdoor komt ook meer tijd vrij voor speciaal metselwerk. Laat het recht toe recht aan werk maar over aan de robot!” Jelle: “ In Amsterdam staan gebouwen van 400 jaar oud waar mensen van over heel de wereld naar komen kijken. De baksteen is tijdloos, als je er maar een mooie vorm van maakt. Het is werkelijk verbazingwekkend hoe simpel huizen tegenwoordig worden gemaakt om maar kosten te besparen en de massa te halen. Mijn meest idealistische beeld zou dan zijn om dat met een robot te doen.  Zo kan de metselaar zijn expertise weer kwijt in mooie projecten. Dan kan er wel weer geïnvesteerd worden in mooi metselwerk wat wederom tijdloos is.“

Input shaping is een eenvoudige open-loop regeltechniek die mechanische trillingen op slingeren van assen of machines vermindert door het invoersignaal te filteren. Input shaping is een veelgebruikte methode in toepassingen zoals single belt gantry, handlingrobots, frees- en draaibanken, 3D-printen of bij algemene applicaties waar trilling onderdrukking nodig is waar de trillingsfrequentie constant is. Vanuit het All-In-One object georiënteerd programmering pakket LASAL kan de speciale "Class _LMCInputShaping" worden gebruikt die input shaping filters implementeert die onafhankelijk van de gebruikte hardware voor de asbesturing kunnen worden ingezet. De Class implementeert de meest voorkomende soorten van de sub Class van analytische input shaping filters die kunnen worden afgeleid van een eenvoudig oscillator systeem (PT2) met positieve pulsen.

De Class biedt de volgende functionaliteiten:
- Automatische berekening van het input shaping filter op basis van het gewenste shaper-type en de filterfrequentie.
- Nauwkeurige definitie van het filter door het specificeren van de filterdemping van het systeem en het definiëren 
   van de gewenste maximale trilling onderdrukking voor EI (Extensive Input) type filters.
- Werkt samen met alle besturing Classes van Sigmatek.
- Extra vertraging om verschillende filtervertragingen te kunnen matchen.
- Het input shaping filter is altijd aanpasbaar wanneer de as is disabled.
- Deactiveren van het input shaping filter tijdens runtime mogelijk met de as enabled.

Hierboven staat het resultaat van een 3D-print met een enkel input shaping filter, gebruikmakend van een typisch testonderdeel. De machine heeft een duidelijke frequentie die relatief sterk wordt gedempt en dit kan volledig worden gefilterd (residuele oscillatie is visueel niet meer herkenbaar) om een glad oppervlakte te krijgen.

In de afbeelding het resultaat zonder filtering, rechts het resultaat met filtering.

In het toepassingsvoorbeeld wordt de LMC Shaping Class gecombineerd met een KV_controller en een _LMCAxis Object.

 We kunnen natuurlijk een hele opsomming maken van de specifieke voordelen die cobots bieden t.o.v. reguliere robots; doorgaans flexibeler en responsiever, waardoor interactieve samen-werking met menselijke werknemers mogelijk is. Intuïtieve interfaces en programmeermethoden, grafische interfaces, waarmee eenvoudig geprogrammeerd kan worden zonder uitgebreide technische kennis. Ze zijn over het algemeen kleiner en hebben een lager laadvermogen in vergelijking met gewone robots. Tevens worden ze gezien als een kosteneffectieve automatiseringsoplossing die de productiviteit kan verhogen zonder significante wijzigingen in de infrastructuur. Maar dat doen we natuurlijk niet. We gaan in gesprek met Kristof Vennens, iemand die in het huidige machinebouw landschap weet waar het naartoe gaat.

Geschiedenis
Kristof is natuurlijk al langer actief in de wereld van de machinebouw. Voorheen werkzaam voor TG Packaging en sindsdien zelfstandig : “Ik denk dat ik nu zo’n 8 jaar weg ben bij mijn vorige werkgever. Destijds had ik de vrijdag voor mezelf, kreeg steeds meer eigen werk dus terug naar 3 dagen en in 2011 besloten om een eigen onderneming te starten.” Het begon voor Vennens E.M.I. met elektrische installaties in woningen en bedrijfsgebouwen. Dat ging naadloos over in automatisatie en robotica. “Eigenlijk was ik al eerder bezig met eenvoudige toepassingen, transportbandjes, industrieel onderhoud.. zo ben ik mijn eigen weg gaan zoeken”  Vanaf 2014 trok de machinebouw verder aan en werd het voor Kristof ook de definitieve focus markt. Tegenwoordig is hij niet alleen zaakvoerder, verantwoordelijk voor verkoop en administratie, maar ook de machine engineer. Het uittekenen van schema’s en mechanische-elektrische montage in de werkplaats kan hij aan een collega overlaten.

Uitdagende Afwisselende Projecten
Dat het gonst van de ideeën en het starten van nieuwe projecten is een understatement. Maar het programmeren met de SIGMATEK plc begon eigenlijk pas 2 jaar geleden. “Eén van de eerste projecten was het programmeren van een machine om melkverpakkingen te voorzien van een LOT nummer op de dop. De pakken kwamen vanuit 2 zijden uit de vulmachine en moesten op 1 sorteerband geroteerd worden” De nieuwe ervaring met het comfortabel object georiënteerd programmeren met de LASAL Engineering Tool leidde ook al tot het automatiseren van de voedselvoorziening voor een varkensstal, ofwel het automatisch afvullen en mengen van voedsel. “Met de plc kunnen we in de stalinrichting vanuit field eilanden met mqtt communicatie wel 400 kleppen aansturen..” Op de afgelopen beurs in Gent was al veel interesse in een dergelijke oplossing om melkproducten op een juiste manier te kunnen doseren.

Cobots die alles kunnen
Hoe kom je dan op een product als de Flexstacker uit? Want dat Vennens zeker niet de enige is die in dit segment met een oplossing komt weet Kristof ook. Het viel hem op dat verschillende merken wel laten zien wat je allemaal met een cobot mogelijk is, maar dat juist productiebedrijven niet weten wat er effectief kan. “In de praktijk zie je dat een cobot voornamelijk wordt ingezet voor palletiseren, terwijl je deze juist voor zoveel andere toepassingen kan inzetten”.  Hij bedacht een modulaire Unit op europallet formaat (1200 x 600mm) waar zeer eenvoudig productiewerk mee geautomatiseerd kan worden.  Een applicatie die binnen een klein bedrijf ingezet kan worden voor meerdere doeleinden. Modulair en universeel inzetbaar; stroom-, lucht-, voorzien van alle mogelijke dataprotocollen en typen robots kunnen er op geschroefd worden. “Ik ken hier in de omgeving verschillende productiebedrijven die een bepaalde productielijn moeten stilleggen omdat ze gewoon geen mensen hebben. Met de Flexstacker hebben we bijvoorbeeld een ponsmachine, plooibank en las applicatie in 1, zodat metaal verwerkende bedrijven alle drie die applicaties kunnen gebruiken. Is er vandaag geen laswerk dan is er vast wel een serie plooiwerk.”