Enhancing robot digital twin realignment : a comparative study and implementation of perspective distortion correction
Tapola, Niko (2024)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2024060521092
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2024060521092
Tiivistelmä
Voi olla haastavaa kohdistaa digitaalinen kaksonen vastaamaan sen konkreettista vastinetta, tässä tapauksessa mobiilirobottia. Jos kohdistus näiden kahden välillä ei ole tarpeeksi tarkkaa, ongelmia voi aiheutua kun robottia ohjataan etänä. Robotti voi olla täysin eri paikassa ja asennossa kuin digitaalinen kaksonen antaa ymmärtää, mikä voi johtaa robotin törmäämiseen tai jopa vaaratilanteisiin.
Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli jatkokehittää Turun ammattikorkeakoulun Future Interactive Technologies –tutkimusryhmälle aikaisemmin kehitettyä digitaalisen kaksonen uudelleenkohdistamisjärjestelmää ottamalla kameran perspektiivivääristymä huomioon. Tavoitteiden saavuttamiseksi parannus toteutettiin Unity-pelimoottorin ja Open Source Computer Vision Libraryn (OpenCV) yhdistelmällä, minkä lisäksi suoritettiin vertaileva tutkimus alkuperäisen ja parannellun uudelleenkohdistusjärjestelmän välillä.
Tulokset osoittivat, että perspektiivivääristymän korjaus paransi digitaalisen kaksosen kohdistuksen tarkkuutta kokonaisuutena, vaikka orientaation suhteen parannus ei ollut niin selkeä. Aligning a digital twin (DT) properly related to its physical counterpart, a mobile robot in this case, can be a challenging task to fulfill. If the alignment between the two is not sufficiently precise, it can raise issues when the robot is operated remotely. The robot could be in a completely different position and orientation than the digital twin suggests. This can lead to the robot colliding with objects and even causing dangerous situations.
The objective of this thesis was to further enhance a ready-made digital twin realignment system for the Futuristic Interactive Technologies (FIT) research group at Turku University of Applied Sciences, by accounting for camera perspective distortion. To achieve the goals of this thesis, perspective distortion correction was implemented using the Unity game engine combined with the Open Source Computer Vision Library (OpenCV) and a comparative study was conducted between the results of the new and the earlier iteration of the realignment system.
The results showed that perspective distortion correction improved the overall accuracy of the digital twin alignment, even though the improvement in orientation was not as pronounced.
Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli jatkokehittää Turun ammattikorkeakoulun Future Interactive Technologies –tutkimusryhmälle aikaisemmin kehitettyä digitaalisen kaksonen uudelleenkohdistamisjärjestelmää ottamalla kameran perspektiivivääristymä huomioon. Tavoitteiden saavuttamiseksi parannus toteutettiin Unity-pelimoottorin ja Open Source Computer Vision Libraryn (OpenCV) yhdistelmällä, minkä lisäksi suoritettiin vertaileva tutkimus alkuperäisen ja parannellun uudelleenkohdistusjärjestelmän välillä.
Tulokset osoittivat, että perspektiivivääristymän korjaus paransi digitaalisen kaksosen kohdistuksen tarkkuutta kokonaisuutena, vaikka orientaation suhteen parannus ei ollut niin selkeä.
The objective of this thesis was to further enhance a ready-made digital twin realignment system for the Futuristic Interactive Technologies (FIT) research group at Turku University of Applied Sciences, by accounting for camera perspective distortion. To achieve the goals of this thesis, perspective distortion correction was implemented using the Unity game engine combined with the Open Source Computer Vision Library (OpenCV) and a comparative study was conducted between the results of the new and the earlier iteration of the realignment system.
The results showed that perspective distortion correction improved the overall accuracy of the digital twin alignment, even though the improvement in orientation was not as pronounced.