Maskinsyn i flerlags robotisert sveising av store subsea konstruksjoner

Denne masteroppgaven er en introduksjon til forskning og teori om temaer rundt laser trianguleringssensorer, robotisert sveising og datasyn. Det primære målet med oppgaven er å undersøke bruken av sensorikk som benytter seg av strukturerte lys for å inspisere overflater i robotisert sveising av flerlags sveis, som benyttes i produksjon av store offshore stål konstruksjoner. I tillegg blir også en laser trianguleringssensor utviklet og testet for å kunne identifisere ytelsesmål. Tidligere forskning samt kommersielle aktører innen robotisert sveising og lasersyn blir presentert og diskutert, hvor funn brukes som basis for å evaluere resultatene fra sluttesten. Teori og metoder for bruk av lasersyn sensorer blir også diskutert. Dette inkluderer beskrivelse av viktige systemparametere som arbeidsavstand, trianguleringsprinsipp og dybdeskarphet. I tillegg til grunnleggende teori innen robotikk og datasyn, så presenteres også metoder for kalibrering av lasersyn sensorer. Dette inkluderer intrinsik og ekstrinsisk kalibrering av bildesensor, hånd-øye-kalibrering mellom bildesensor og robotens end-effektor, samt estimeringen av laserplan. Et eksperimentelt oppsett av en lasersyn sensor som er montert på en industriell KUKA-robot blir presentert. Sensoren består av en Z-LASER Z18 linje laser og en industriell AT C4-2040 bildesensor som er i stand til å oppdage laserpunkt basert på avansert intern bildebehandling. Potensielle faktorer som kan ha en innvirkning på sensorens nøyaktighet presenteres og diskuteres. Fordi sensoren baserer seg på datasyn, så lider den av ekstern påvirkning fra arbeidsmiljøet slik som reflekterende overflater og lysforurensning. Enkle løsninger for å redusere slik påvirkning blir foreslått og testet i slutten av avhandlingen, hvor et bevis på konseptet blir presentert. Hovedmålet med sluttesten er å rekonstruere en nøyaktig 3-D-representasjon av en enkeltsveis som kan brukes til å parameterisere sveisen. De endelige resultatene blir vist å ha et avvik i dybdemåling på 0.7 mm, sammenlignet med tidligere oppnådde resultater på lignende prosjekter hvor det rapporterte gjennomsnittlige avviket ligger på < 0.5 mm