Konenäön käyttöönotto ja käyttäminen mittaamiseen robottisolussa
Nousiainen, Antti (2019)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019121326464
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019121326464
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä selvitettiin, miten edullinen konenäkökamera voidaan liittää suoraan robottiohjaimeen kenttäväylän yli, miten kameraa voidaan käyttää robotin kanssa, sekä millä tarkkuudella robottiin kiinnitetyllä kameralla voidaan suorittaa sijainnin mittauksia.
Konenäöstä on robotiikassa paljon hyötyä, sillä sen avulla voidaan mm. paikoittaa robottia, tarkastaa työkappaleita sekä tarkkailla työkiertoa. Konenäkö voi täten tehdä robotiikasta joustavampaa ja parantaa työn laatua sekä luotettavuutta. Robottisoluihin yhdistetyt konenäköjärjestelmät voivat olla kalliita, vaikka edullisiakin on markkinoilla. Edullisten järjestelmien ongelma on, että niiden yhdistäminen robottiohjaimeen käyttäen kenttäväylää ei ole yksinkertaista. Opinnäytetyössä selvitettiin, onko edullista älykameraa mahdollista yhdistää robottiohjaimeen suoraan kenttäväylän yli, sekä millainen on tällaisen järjestelmän käytettävyys sekä suorituskyky.
Kameran ja robottiohjaimen yhdistäminen kenttäväylän yli osoittautui mahdolliseksi. Kehitetty menetelmä tosin toimii vain juuri opinnäytetyössä käytetyllä laitteistolla, mutta soveltaen muidenkin laitteistojen yhdistäminen lienee mahdollista kohtuullisella vaivalla. Tällaiset edulliset ratkaisut ovat omiaan parantamaan edellytyksiä eri sovellusten robotisointiin.
Työkappaleiden mittaamista ajatellen on oleellista tietää järjestelmän mittaustarkkuus. Tarkkuuteen vaikuttavat sekä robotin paikoitustarkkuus että kameran tarkkuus, ja näiden yhteisvaikutusta tutkittiin. Konenäkökameran mittaustarkkuuden selvittämiseksi suoritettiin useita toisistaan hieman poikkeavia mittausten sarjoja.
Tuloksena oli arvioitua tarkempi mittaustarkkuus, joskin tuloksia tulee tulkita vain suuntaa-antavina. Käytetty mittausmenetelmä, jossa robottiin kiinnitettyä kameraa käytettiin kappaleen reunan sijainnin mittaamiseen, todettiin mahdollisesti käytännölliseksi, ja sitä voinee tietyin edellytyksin soveltaa myös todellisessa tuotannossa, koska havaittua mittaustarkkuutta voidaan pitää jo riittävänä moneen sovellukseen.
Opinnäytetyössä käsitellään lisäksi yleisellä tasolla konenäköä ja robotiikkaa sekä niiden yhteissovelluksia. Myös mittaamiseen liittyviä käsitteitä esitellään. The thesis explores how an inexpensive machine vision camera can be connected directly to a robot controller over fieldbus, how to use the camera with a robot, and what is the accuracy of the camera system when the camera is mounted on the robot. Different machine vision systems are in different price ranges based on their performance, and this research was specifically focused on the lower end system. In addition, the thesis explores machine vision, robotics and their applications in general.
Several slightly different sets of measurements were performed to determine the accuracy of the machine vision system. The results were more accurate than estimated, although they should be interpreted as indicative only. The measurement method used was found to be potentially practical and may, under certain conditions, also be applicable in actual production, since the observed measurement accuracy can be considered sufficient for many applications.
Konenäöstä on robotiikassa paljon hyötyä, sillä sen avulla voidaan mm. paikoittaa robottia, tarkastaa työkappaleita sekä tarkkailla työkiertoa. Konenäkö voi täten tehdä robotiikasta joustavampaa ja parantaa työn laatua sekä luotettavuutta. Robottisoluihin yhdistetyt konenäköjärjestelmät voivat olla kalliita, vaikka edullisiakin on markkinoilla. Edullisten järjestelmien ongelma on, että niiden yhdistäminen robottiohjaimeen käyttäen kenttäväylää ei ole yksinkertaista. Opinnäytetyössä selvitettiin, onko edullista älykameraa mahdollista yhdistää robottiohjaimeen suoraan kenttäväylän yli, sekä millainen on tällaisen järjestelmän käytettävyys sekä suorituskyky.
Kameran ja robottiohjaimen yhdistäminen kenttäväylän yli osoittautui mahdolliseksi. Kehitetty menetelmä tosin toimii vain juuri opinnäytetyössä käytetyllä laitteistolla, mutta soveltaen muidenkin laitteistojen yhdistäminen lienee mahdollista kohtuullisella vaivalla. Tällaiset edulliset ratkaisut ovat omiaan parantamaan edellytyksiä eri sovellusten robotisointiin.
Työkappaleiden mittaamista ajatellen on oleellista tietää järjestelmän mittaustarkkuus. Tarkkuuteen vaikuttavat sekä robotin paikoitustarkkuus että kameran tarkkuus, ja näiden yhteisvaikutusta tutkittiin. Konenäkökameran mittaustarkkuuden selvittämiseksi suoritettiin useita toisistaan hieman poikkeavia mittausten sarjoja.
Tuloksena oli arvioitua tarkempi mittaustarkkuus, joskin tuloksia tulee tulkita vain suuntaa-antavina. Käytetty mittausmenetelmä, jossa robottiin kiinnitettyä kameraa käytettiin kappaleen reunan sijainnin mittaamiseen, todettiin mahdollisesti käytännölliseksi, ja sitä voinee tietyin edellytyksin soveltaa myös todellisessa tuotannossa, koska havaittua mittaustarkkuutta voidaan pitää jo riittävänä moneen sovellukseen.
Opinnäytetyössä käsitellään lisäksi yleisellä tasolla konenäköä ja robotiikkaa sekä niiden yhteissovelluksia. Myös mittaamiseen liittyviä käsitteitä esitellään.
Several slightly different sets of measurements were performed to determine the accuracy of the machine vision system. The results were more accurate than estimated, although they should be interpreted as indicative only. The measurement method used was found to be potentially practical and may, under certain conditions, also be applicable in actual production, since the observed measurement accuracy can be considered sufficient for many applications.