Optimisation of Robot Picking Using Machine Vision

Abstract

This thesis was done for ABB Smart Power in Vaasa, Finland. ABB manufactures different types of load switches, switch fuses, and changeover switches. The switches are mostly used for solar power, backup power, and industrial power supply backup systems. The purpose of this thesis was to find an alternative calibration process for a robot’s camera, at a specific production line. This specific robot’s purpose is to pick up frames for the switches. The robot picks them up from a cardboard box where there are many frames. Sometimes the robot does not manage to find the frames, which leads to interruptions in the production. The robot uses a camera to see where the frames are and takes a picture with a camera every time a frame has been picked up from the box. This way the robot knows which frames are left in the box. By making the calibration process for the camera more efficient it can be possible to get fewer interruptions. By analysing the calibration process for the robot’s camera, it was possible to come up with an alternative process that proved to be just as accurate as the current one and it will save time and be easier for the operator that is supervising the production line to do a camera calibration.

Detta arbete har gjorts på uppdrag av ABB Smart Power. ABB tillverkar olika typer av belastningsbrytare, brytningssäkringar och omkopplare. Brytarna används främst för solkraft, industriell strömföring och för att säkra strömtillförseln. Examensarbetets syfte var att ta reda på om man kunde få en av deras produktionslinjer att fungera effektivare och smidigare genom att ändra på kalibreringsprocessen för en robots kamera, vid en specifik produktionslinje. Denna specifika robots syfte är att plocka upp skal som är ramar för brytarna. Roboten plockar delarna ur en kartong låda där det finns många skal. Ibland händer det att roboten inte lyckas träffa rätt när den skall plocka upp komponenterna vilket i så fall leder till ett avbrott i produktionen. Roboten använder en kamera för att se var delarna är och kameran tar en bild varje gång en komponent har plockats upp ur lådan. På det sättet vet roboten och ser vilken komponent som har plockats upp och vilka som är kvar i lådan. Genom att göra kalibreringsprocessen för kameran som roboten använder mer effektiv kan man minska på avbrotten i produktionen. Genom att analysera kalibreringsprocessen för robotens kamera kunde sedan en alternativ kalibreringsprocess testas som visade sig vara mera lämplig eftersom den sparade in på tiden det tog att kalibrera kameran. Denna process gör det också lättare för personen som övervakar produktionslinjen att kalibrera kameran vid behov.

Tämä opinnäytetyö tehtiin ABB Smart Powerille Vaasassa. ABB valmistaa erilaisia kytkimiä kuten kuormakytkimiä, kytkimen sulakkeita ja vaihtokytkimiä. Kytkimiä käytetään enimmäkseen auringonsähkössä, teollisessa virransyötössä ja virransyötön turvaamisessa. Opinnäytetyön tarkoitus oli selvittää, jos oli mahdollista saada yksi ABB:n tuotantolinjoista toimimaan tehokkaammin, kalibrointiprosessia muokkaamalla tietyssä tuotantolinjassa. Tämän tietyn robotin tarkoitus on noukkia osat kytkimelle. Robotti noukkii osat pahvilaatikosta jossa on useita kytkimen runkoja. Joskus kun robotti yrittää noukkia osat laatikosta se ei osu oikeaan kohtaan. Tämä johtaa siihen, että tuotantolinja keskeytetään. Robotti käyttää kameraa nähdäksensä missä kytkimen rungot ovat, ja kamera ottaa joka kerta kuvan, kun yksi runko on noukittu laatikosta. Tällä tavalla robotti tietää ja näkee minkä rungon on noukkinut ja mikä on jäljellä laatikossa. Tekemällä robotin käyttämän kameran kalibrointiprosessi tehokkaammaksi ja sujuvammaksi, voidaan vähentää tuotannon keskeytyksiä. Kalibrointiprosessia analysoitaessa testattiin vaihtoehtoinen ratkaisu, joka vaikuttaisi sopivammalta, sillä se säästää merkittävästi aikaa kalibrointia tehtäessä. Tämä prosessi myös helpottaa tuotantolinjaa valvovan henkilön työtä, sillä kameran kalibrointi on nyt helpompi suorittaa tarvittaessa.