Hyperspektraalisen kairasydänskannerin sähköisen ohjauksen kehittäminen

Työn tavoitteena oli hyperspektraalisen kairasydänskannerin sähköisen ohjauksen kehittäminen. Kehitys kohdistui parantamaan skannauksen laatua sekä aiemmin manuaalisten työvaiheiden korvaamiseen automaatiolla. Aiheen tutkiminen koettiin tarpeelliseksi, koska nykyisellään skannauksessa ilmenee ongelmia, joiden tapauskohtainen ratkaisu kuluttaa turhaan aikaa. Kaikkein tärkein tavoite järjestelmälle on mahdollisimman yksinkertaisen ja nopeuden suhteen vakaan järjestelmän suunnittelu. Työssä käydään läpi hyperspektraalitekniikan ja kairasydänten loggauksen pääperiaatteet sekä automaatiojärjestelmien pääpiirteitä. Työssä käydään läpi automaatiojärjestelmissä useimmin käytetyt lineaarivaihteet, joilla muutetaan pyörivä liike lineaariseksi liikkeeksi. Työssä esitellään myös nykyisen skannerin toimintaperiaate sekä ongelmat ja niiden ratkaisuehdotukset. Työn tuloksena saatiin paljon informaatiota servokäyttöjen sopivuudesta tasaisen vakionopeuden tuottoon, josta tulee olemaan hyötyä työssä käsitellyssä kairasydänskannerissa ja kaikissa muissakin Specim Oy:n valmistamissa skannerisovelluksissa. Servokäytöllä parannettiin huomattavasti skannerin käyttöaluetta ja poistettiin askelmoottorille tyypillinen resonanssi-ilmiö hitailla skannausnopeuksilla. Käyttöalueen kasvattamisella mahdollistetaan uusia skannausnopeuksia, joista voi olla hyötyä tulevaisuuden sovelluksissa. Hyperspektraalisten kameroiden liikuttelu niin pysty- kuin vaakasuunnassa voidaan uuden järjestelmän myötä suorittaa tarkasti askelmoottoreiden avulla. Kameroiden liikutus oikeaan paikkaan voidaan määrittää yksinkertaisesti kameroiden kuvakulman ja näytteen leveyden perusteella muutaman mikrometrin tarkkuudella. Kaikki kamerat voidaan liikuttaa samanaikaisesti. Näillä menetelmillä päästään eroon skannauslaitteiston pitkästä asetusajasta ja saavutetaan korkeampi käyttöaste.The aim of this thesis is to further improve electrical control of a hyperspectral drill core scanner. The improvements are targeted to sharpen the quality of scanning as well as automating previously manually done work stages. The research was considered necessary as the current scanning system is prone to time consuming problems. The highest priority is to design simple and speed-wise stable system for drill core scanner. The basics of hyperspectral imaging and drill core logging as well as main features of automated systems are discussed in the theory part of this thesis. Also most commonly used linear gears in automated systems are presented in this paper. Linear gears convert rotational motion into linear motion. A brief summary of how the current generation hyperspectral scanner works and what problems it has and suggestions on how to solve them are studied. Significant amounts of information about servo system’s suitability for constant speed application such as the hyperspectral drill core scanner has been achieved as a result of this study. The information will be helpful for the scanner discussed in this paper and all future scanner applications designed by Specim Ltd. The use range of the scanner was expanded substantially by using the servo system and the typical stepper motor resonance effect was eliminated. Expanded use range allows slower scanning speeds which creates opportunities for future scanner applications. The movement of hyperspectral cameras in horizontal and vertical directions can be done accurately with stepper motors. The movement to the correct position can be easily calculated by using the camera’s field of view and sample’s width. All cameras can also be moved simultaneously. These measures will reduce the setting time of the scanner and result in a higher utilization rate