Konenäkö Archives - Robotiikka Akatemia

Tarkan mittaamisen toteutus konenäölle

Robotiikka Akatemia sai jatkotoimeksiannoksi tutkia lisää konenäön tuomia mahdollisuuksia Neorem Magnets Oy:n tarpeisiin. Robotiikka Akatemian työryhmässä oli tässä projektissa mukana Atte Ali-Hokka ja Juha Aalto, ohjaajana toimi Joonas Kortelainen. Ryhmän tehtävänä oli tutkia konenäkökameralla yrityksen toimittaman kappaleen mittaamismahdollisuuksia Satakunnan Ammattikorkeakoulun yhteiskäyttölaboratoriossa.

Asiakkaan toiveena oli tutkia kappaleen teknisiä mittoja ja laatua mahdollisimman tarkasti ja luotettavasti. Projektissa käytettiin IDS:n kameraa, jolla pystytään kuvaamaan kappale todella tarkalla resoluutiolla. Työryhmä toteutti ohjelman Halcon-kehitysympäristössä, jolla asiakkaan toivomat vaatimukset pystyttäisiin toteuttamaan. Ryhmällä ei ollut aikaisempaa kokemusta konenäöstä, mutta Akatemian opiskelijat ottivat haasteen mielellään vastaan.

Asiakas oli erityisen kiinnostunut selvittämään mahdollisuuksia mitata ja tutkia kappaleen pinta-alaa ja sen muodollista oikeellisuutta verrattuna yrityksen toimittamiin teknisiinpiirroksiin. Tällaisen ohjelman luomisesta opiskelijoilla ei ollut aikaisempaa kokemusta, joten opiskelijat lähtivät tutkimaan kappaleen mittaamista luomalla yksinkertaisemman ohjelman, jolla pystytään mittamaan kappaleelle pituus, kulmien suuruus ja piiri.

Työryhmän oppiessa uutta kappaleesta luotiin kuva oikean maailman koordinaatistossa, jolloin kuvasta pystyttiin mittaamaan kappaleen koko millimetreissä. Kehitysaskel avasi ovet työryhmälle aivan uudenlaisiin mittaustapoihin, sillä nyt kuvaa pystyttiin vertaamaan edellä mainittuihin teknisiin piirustuksiin, jotka asiakas toimitti työryhmälle.

Yhteenveto:

Asiakas vaikutti tyytyväiseltä työryhmän aikaansaamiin tuloksiin. Opiskelijoille ja asiakkaalle tuli olo, että molemmat osapuolet ovat hyötyneet projektin suorittamisesta. Opiskelijoille tämä hyöty näkyy oppimisena, jota opiskelijat kerryttivät projektia tehdessään todella paljon konenäöstä ja sen lisäksi kamera-, valaistus- ja ohjelmointitekniikoista. Robotiikka akatemia tahtookin kiittää Neorem Magnetsia tilaisuudesta kartoittaa omaa osaamistaan ja mielenkiintoisen projektin tarjoamisesta.

Robotiikka Akatemian joukkue Sickin Innovaatiokilpailussa

Sick järjesti jälleen keväällä 2019 koulujen välisen innovaatiokisan. Satakunnan ammattikorkeakoulu osallistui kisaan ja joukkue koottiin Robotiikka akatemialaisista. Kisan keskeisenä osana on Sickin luovuttama anturi, johon liittyen jokaisen joukkueen piti luoda uusi innovaatio. Kilpailuanturiksi oli valikoitunut 3D-LiDAR -anturi MRS-6000, joka on tuotevalikoiman tehokkaimpia lasermittareita. Sen keskeisimpinä ominaisuuksina ovat 24 skannaustasoa ja erittäin laaja mittausalue.

Robotiikka Akatemialaiset pystyttivät aivoriihen ja tavoitteeksi asetettiin robotiikan ja anturin tarkkuuden yhdistäminen. Rakennuksia ja ympäristöjä on jo jonkin aikaa onnistuttu skannaamaan 3d-malliksi, mutta yhtään automatisoitua sovellusta ei markkinoilla ollut. Tiimi päätti ratkaista tämän ongelman ja seuraavana vaiheena projektissa olikin suunnitella toimiva prototyyppi. SAMKin tekniikan laboratoriosta löytyvä Omron-mobiilirobotti oli oiva kuljetusväline anturille sen suuren kantokyvyn ja automatisoidun kulkemisen ansiosta. Mobiilirobotin päälle rakennettiin 3D-tulostamalla teline, joka suunniteltiin pyörimään askelmoottorin ja Arduino-mikropiirin avustuksella. Tiimin aika oli rajallinen, joten anturista ulostulevan datan muuttaminen 3D-muotoon jäi ajatuksen tasolle.

Lopullinen prototyyppi oli suunnitellun mukainen ja tiimi oli tyytyväinen lopputulokseen. Kilpailun aikana joukkue oli tekemisissä monien heille uusien aiheiden parissa, joten uutta oppimista oli jaossa suurella kauhalla.

Yhteistoimintarobotti kokoonpanotyössä

Robotiikka Akatemia sai toimeksiannon Oras Groupilta tutkia robotin soveltuvuutta kokoonpanotyöhön. Tavoitteena oli automatisoida viisiosainen linjasto kokoonpanorobottia hyödyntäen. Työhön valittiin ABB:n kaksikätinen YuMi®-robotti, joka on kehitetty pienten osien kokoonpanoon. Aitoon yhteistyöhön kykenevällä robotilla on joustavasti asentoa muuttavat kädet, kameraan perustuva osien paikannustoiminto ja tarkka ohjausjärjestelmä.

Projektissa Robotiikka Akatemian opiskelijoiden tehtäviin kuului robotin ohjelmointi ja simulointi, konenäön hyödyntäminen sekä robotin työkaluihin liitettävien osien, eli jigien, palettien ja tasojen suunnittelu sekä toteutus 3D-tulostamalla. Opiskelijat oppivat projektissa laaja-alaisesti robotin toimintaa ja rajoitteita. Tärkein tavoite saavutettiin, eli kokoonpanotehtävä onnistuttiin toteuttamaan robotilla.

Konenäkö teollisuuden apuvälineenä

Asiakkaana oli Boliden Harjavallan tehdas. Heidän sulattamonsa päätuotteita ovat kupari, nikkeli, kulta ja hopea. Bolidenin nikkelisulatto on Länsi-Euroopan ainoa nikkelisulatto. Boliden tuottaa korkealaatuista nikkelikiveä alan viimeisintä teknologiaa hyödyntäen.

Robotiikka Akatemia sai toimeksiannon konenäon hyväksikäytöstä Bolidenin prosessissa. Konenäön mahdollisuuksia tutkittiin opiskelijoiden toimesta. Tarkoituksena oli tutkia konenäön avulla sulatusprosessin jälkeisen kuonan eri ainesosien pitoisuuksia.

Konenäöksi kutsutaan sellaista järjestelmää, jossa tietokonenäköä sovelletaan teolliseen tarkoitukseen. Järjestelmä koostuu valonlähteestä, kuvattavasta kohteesta, kamerasta, tietokoneesta sekä siinä toimivasta kuvankäsittelyohjelmasta, joka tulkitsee kuvan automaattisesti.

Konenäköjärjestelmät suorittavat pääasiassa tarkoin ennalta ohjelmoituja tehtäviä. Tässä toimeksiannossa liukuhihnalta tunnistettiin asiakkaan toivomia pitoisuuksia.

Järjestelmiä käytetään tehtäviin, joissa optisen tarkastuksen pitää olla nopeaa, tarkkaa, ympärivuorokautista ja toistettavaa. Konenäöllä voidaan suorittaa ihmisen näkökyvylle mahdottomia tehtäviä käyttämällä avuksi aallonpituuksia, joita ihmisen silmä ei pysty havaitsemaan.

Käytössä oli Cognexin sovellus In-Sight. Älykamerassa kaikki kuvankäsittely ja laskenta tapahtuu itse kamerassa. Älykameran hitaus oli projektissa haitta, koska kohteita piti kuvata nopealla liukuhihnalla. Aikataulullisista syistä Robotiikka Akatemialaisilla ei ollut mahdollisuutta jatkaa tutkimista pidemmälle. Projektia on mahdollista jatkaa tulevaisuudessa toisella ohjelmistolla sekä toisenlaisella kameraratkaisulla, esim. Halcon ohjelmisto hoitaisi kaiken älyllisen havainnoinnin ja laskennan joka nopeuttaa kuvakäsittelyä.

Yhteenveto

Projektissamme opimme miten hyödyntää erilaisia kamera- ja valovaihtoehtoja. Kokonaisuutena saatiin molemminpuolisia hyötyjä. Opiskelijoiden osaaminen kasvoi ja pystyimme antamaan asiakkalle heidän toivomansa informaation. Opitun avulla konenäköä tarvittavissa projekteissa haasteisiin pystytään vastaamaan paremmin.