Automation of pot-shell maintenance using vision guided robots

Abstract

With the increasing autonomy in today's society, industrial robots are now capable of more flexible tasks, by sensing the environment using vision sensors, force sensors and performing actions from the perceived environment. The ability to add 3D visual control to industrial robots adds greatly to the task flexibility of many robotic systems. In this thesis, a concept system to automate pot-shell maintenance at Norðurál is developed. The system consists of a computer vision software, able to visually control industrial manipulators to detect and localize cut-outs from pot-shells, estimate 6-DOF poses to install replacement plates and estimate paths to weld the plate to the pot-shell frame.As the pot-shell welding tasks are carried out in narrow and hard to reach spaces, several commercially available industrial manipulators are evaluated to determine if a customized solution is needed to complete the tasks.Furthermore, by using simulated sensors and pot-shell models, geometric variability and sensor uncertainty inherent in the maintenance tasks is modeled to evaluate the robustness of the proposed vision system.The accuracy of the proposed computer vision system is then evaluated by comparing computed poses of the cut-outs to ground truth poses from the simulation environment.Simulation results show that the proposed system is able to estimate poses with high accuracy, with no false positive detections.

Samhliða aukinni sjálfvirknivæðingu í samfélaginu í dag hefur iðnaður verið að færast nær sjálfvirkni með þróun tölvusjónar og vitvéla. Iðnaðarþjarkar, sem stýrt er með hjálp tölvusjónar og annarra skynjara hafa þann kost að vera varir um umhverfi sitt. Þar af leiðandi geta verkefni þeirra verið fjölbreyttari og með færri skorður. Markmið þessa verkefnis er að þróa kerfi, sem nýtir tölvusjón til að stýra iðnaðarþjörkum við kerviðgerðir hjá Norðurál.Kerviðgerðir eru tímafrekar og þar af leiðandi dýrt ferli, en með kerfinu sem þróað er væri hægt að sjálfvirknivæða hluta af viðgerðarferlinu. Sem hluti af sjálfvirknivæðingu Norðuráls, er markmiðið að greina hvar búið er að skera úr kerskeljum, ákvarða stöðu þess með þrívíddar myndavélum svo hægt sé að koma fyrir nýjum plötum í kerin. Þar að auki, sér kerfið um að greina staðsetningar fyrir suður svo hægt sé að sjóða nýjar plötur við kerið.Lagt er mat á hvort mögulegt sé að nota tilbúna þjarka til suðu á kerskeljunum. Einnig er metið hvort nægileg nákvæmni sé í ódýrum stereo myndavélum svo hægt sé að koma fyrir plötum með tölvusjón. Tilraunir á kerfinu voru gerðar með hermunum, þar sem þjörkum með stereo myndavélum var komið fyrir í sýndarumhverfi með breytilegum stöðum kerskelja ogmælióvissumyndavéla. Nákvæmni í mældri stöðu á kerskurðum er svo metin út frá raunstöðu hlutarins út frá hermilíkani. Tilraunir með hermunum sýna fram á að kerfið er hæft í að meta stöðu kerskurðanna með góðri nákvæmni, með engum falsjákvæðum niðurstöðum.iv