Robotiikka Akatemia 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.

3D tulostus

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.

Konenäkö

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.

3D tulostus

Automatisoitu kertakäyttömukien annostelija

Satakunnan Ammattikorkeakoulu Oy:llä on käytössä käsivarsirobotti Universal Robots 5, jota käytetään opiskelun lisäksi koulun esittelytilaisuuksissa. Suosituksi esittelytilaisuksissa on osoittautunut robotin ohjelma, jossa robotti kaataa juomapullon sisällön kolmeen mukiin. Ongelmana oli mukien manuaalinen paikoilleenasettelu. Yleisötilaisuuksissa mukeja on kulunut satoja. Robotiikka Akatemia sai toimeksiannon, rakentaisimme automaattisen mukiannostelijan joka annostelee juomamukit robotille.

Aluksi tutkimme erilaisia vaihtoehtoja ja mekanismeja mukiannostelijaamme. Halusimme, että mekaaniset osat olisivat mahdollista uusia tarvittaessa, joten päädyimme suunnittelemaan sellaiset osat, jotka voi 3D –tulostaa. Mukiannostelijassamme on kaikki mekaaniset osat runkoa myöden suunniteltu SolidWorks –ohjelmalla, joka on 3D –mekaniikkasuunnitteluohjelmisto.

Ohjelmistolla tehdyt mallinnukset tulostettiin koulun Ultimaker 3D –tulostimella fyysisiksi kappaleiksi. Tulostusmateriaali johdetaan tulostimen tulostuspäähän nauhana, joka sitten sulattaa materiaalin ohuina kerroksina tulostusalustalle. Malli muodostuu näin useista ohuista kerroksista. 3D –tulostimissa voi käyttää materiaaleina esimerkiksi muovia, metallia, keraamia tai lasia. Valitsimme materiaaliksi biohajoavan ja edullisen PLA –muovin. Tällä tavalla uusien osien tekeminen (esim. hammasrattaat ja mukien irrottaja) ollaan saatu mahdollisimman helpoksi.

Suurin haaste suunnittelussa oli saada mukit tippumaan hallitusti yksi kerrallaan alas pinosta. Oman haasteensa toi myös mukiannostelijan aivojen, Arduino Unon koodaaminen siten, että mukiannostelija tiputtaa mukin signaalin saatuaan ja siirtää sen UR 5 –robotin saataville. Arduino on pieni mikrotietokone, joka pystyy suorittamaan useita erilaisia C++ -ohjelmointikielellä ohjelmoitavia käskyjä.

Projektin toteuttaminen vaati toimivaa tiimityöskentelyä ja luovaa ongelman ratkaisua. Akatemian opiskelijat saivat luotua toimivan automaattisen mukiannostelijan. Ratkaisu on suunniteltu niin, että sitä on mahdollista muokata, jos sille tulevaisuudessa on tarvetta.

Yhteenveto

Projektissa opimme paljon 3D –suunnittelusta, 3D –tulostamisesta sekä Arduinon koodaamisesta. Jokaista osa-aluetta on täysin mahdollista hyödyntää yritysmaalimassa tai vaikka kotona, joten ota meihin yhteyttä, niin katsomme miten voisimme auttaa juuri Sinua.