Yritysprojektit

Robotiikka Akatemia sai toimeksiannon konenäon hyväksikäytöstä Bolidenin Harjavallan tehtaan nikkelisulattamon 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. Käytössä oli Cognexin sovellus In-Sight. Älykamerassa kaikki kuvankäsittely ja laskenta tapahtuu itse kamerassa.

Projektissa opiskelijat oppivat miten hyödyntää erilaisia kamera- ja valovaihtoehtoja. Kokonaisuutena projektista saatiin molemminpuolisia hyötyjä. Opiskelijoiden osaaminen kasvoi ja asiakkaalle pystyttiin antamaan heidän toivomansa informaatio. Opitun avulla konenäköä tarvittavissa projekteissa haasteisiin pystytään vastaamaan paremmin.

Robotiikka Akatemia sai toimeksiannon Oras Groupilta tutkia robotin soveltuvuutta kokoonpanotyöhön. Tavoitteena oli automatisoida viisiosainen linjasto kokoonpanorobottia hyödyntäen.

Työhön valittiin ABB:n kaksikätinen YuMi®-robotti, joka on kehitetty pienten osien kokoonpanoon. Aitoon yhteistyöhön kykenevällä robotilla on joustavasti asentoa muuttavat kädet, kameraan perustuva osien paikannustoiminto ja tarkka ohjausjärjestelmä.

Projektissa Robotiikka Akatemian opiskelijoiden tehtäviin kuului robotin ohjelmointi ja simulointi, konenäön hyödyntäminen sekä robotin työkaluihin liitettävien osien, eli jigien, palettien ja tasojen suunnittelu sekä toteutus 3D-tulostamalla. Opiskelijat oppivat projektissa laaja-alaisesti robotin toimintaa ja rajoitteita. Tärkein tavoite saavutettiin, eli kokoonpanotehtävä onnistuttiin toteuttamaan robotilla.

”Yhteistyö Robotiikka Akatemian kanssa oli luontevaa ja yhteinen aallonpituus saavutettiin heti ensimmäisessä tapaamisessa. Tuotteemme kokoonpanot ovat vaihtelevia ja tämän projektin myötä oivallettiin varmasti mahdollisia uusia tapoja toimia. Tulokset olivat mielenkiintoisia ja niistä on hyvä jatkaa asioiden pohdintaa eteenpäin. Uskon, että yhteistyön molemmat osapuolet hyötyivät projektista.”

Maarit Ruohola
Oras Group

Robotiikka Akatemia sai toimeksiannokseen kasata tietynlaisia magneetteja vaadittuun pituuteen ja muotoon. Teollisuusrobotin käytön mahdollisuuksia tutkittiin opiskelijoiden toimesta. Tarkoituksena oli tutkia, voiko tämän annetun tehtävän suorittaa käyttäen erilaisia teollisuusrobotteja.

Teollisuusrobotiksi kutsutaan tietokoneohjattua konetta, joka pystyy suorittamaan saman itseään toistavan tehtävän määritetyllä tarkkuudella ja nopeudella useasti. Teollisuusrobotti on yleiskäyttöinen kone, ja sama robotti voi suorittaa monta erilaista tehtävää, riippuen ohjelmasta ja tarkoituksesta.

Asiakkaana oli Neorem Magnets. Heidän päätuotteenaan toimii erilaiset magneetit sekä magneettiratkaisut. Neorem Magnets on Suomen ainoa magneettitehdas. He tuottavat korkealaatuisia magneetteja teollisuuden eri osa-alueille hyödyntäen alan viimeisintä teknologiaa.

Projektissa oli käytössä kaksi robottia: UR-5 sekä ABB IRB-120. Lopulliseksi robotiksi projektin loppuunsaattamiseen valittiin UR-5, koska se vastasi tarpeiltaan enemmän asiakkaan vaatimuksia ja toiveita. UR-5 on helppo ohjelmoida ja on toiminnoiltaan tarpeeksi nopea suorittamaan tätä kyseistä tehtävää.

Projektissa opiskelijat oppivat miten ohjelmoidaan ja hyödynnetään eri robottien ominaisuuksia teollisuuden ympäristössä, kokonaisuutena siitä saatiin molemminpuolisia hyötyjä. Opiskelijoiden osaaminen kasvoi huomattavasti ottaen huomioon, että tämä projekti oli muutamalle opiskelijalle heidän ensimmäinen kosketuksensa robotiikan ihmeelliseen maailmaan. Opitun avulla robotiikkaa tarvittaessa pystytään vastaamaan tuleviin haasteisiin entistä tehokkaammin.

Robotiikka Akatemia sai Neorem Magnetsilta haasteen magneettien dimensioiden mittaamiseen liittyen. Monikulmion muotoisen magneetin dimensiot pitäisi mitata sadasosamillimetrien tarkkuudella.

Haastetta lähdettiin purkamaan toteuttamalla ensin projekti, jossa vaihto-opiskelijat Belgiasta ja Espanjasta tutkivat, miten magneetin dimensiomittaus olisi toteutettavissa älykamerajärjestelmällä. Ensimmäisen projektin aluksi jo tiedettiin, ettei korkearesoluutioisimmankaan älykameran tarkkuus riitä sadasosamillimetrien tarkkuuteen, mutta projektille asetettiinkin tavoitteeksi selvittää, millaisilla työkaluilla ja millaisella setupilla mittaaminen onnistuisi.

Colin ja Nicolas Belgiasta ja Jaime Espanjasta perehtyivät projektin aluksi älykameran analysointiohjelmistoon ja rakensivat setupin, jolla magneetti saatiin kuvattua mahdollisimman tarkasti, stabiileissa olosuhteissa ja toistettavasti. Kun analysointiohjelmiston perustoiminnat oli opiskeltu, he lähtivät toteuttamaan mittausohjelmaa. Mittausohjelmalla konenäköjärjestelmä tunnistaa kappaleen, etsii siitä reunat ja mittaa reunojen etäisyyksiä suhteessa toisiinsa sekä mittaa reunojen väliset kulmat. Kun ohjelma oli valmis, opiskelijat toteuttivat vielä testikuvaukset ja –mittaukset mittaamalla kaikki kappaleet kolmeen kertaan molemmilta puolilta. Näin saatiin dataa analysointiohjelman toistettavuudesta ja mittausvirheestä

Tämän ensimmäisen projektin perusteella saatiin selville, että magneettien dimensioiden mittaaminen onnistuu konenäön avulla ja mittaustekniikalla saadaan mittausprosessin toistettavuutta ja nopeutta parannettua. Tämän projektin perusteella määriteltiin myös seuraavan projektin tavoitteet eli tarkemman kuvausjärjestelyn rakentaminen ja siihen soveltuvan analysointiohjelman tekeminen. Tavoitteeksi asetettiin myös tarkemman kuvausjigin suunnittelu. Sen avulla magneetin paikka kuvausalustalla saadaan stabiloitua.

Tämän ensimmäisen projektin toteuttaminen oli vaihto-opiskelijoille oikein mieluinen projektityö. He oppivat ohjelmoimaan älykamera-analysointiohjelmaa heille ennestään tuntemattomassa ohjelmointiympäristössä. He panostivat paljon myös tulosten esittelyyn erilaisten kappaleiden ja eri mittausten osalta.

”Opiskelijat olivat tehneet lyhyessä ajassa todella vakuuttavan ohjelman ja raporttiin oli koostettu paljon mittausdataa, joka on erityisen arvokasta järjestelmän toimivuuden arvioinnissa sekä parannuskohteita analysoitaessa. Yhteistyön avulla saamme arvokasta tietoa erilaisista konenäköjärjestelmistä sekä niiden hintaluokista ja soveltuvuuksista eri tarpeisiimme investointipäätöksen tueksi.”

Jukka Hissa

Tuotannon kehitysinsinööri
Neorem Magnets