Hogeschool van Amsterdam

Kenniscentrum Techniek

Smart Object Scanning met Robotics

3D-scannen automatiseren van objecten met een complexe vorm

Project

Hoe kun je 3D-scannen van objecten met een complexe vorm automatiseren? Dat onderzoeken experts in het door KIEM gesubsidieerde project Smart Object Scanning met Robotics. Zij gebruiken hiervoor een flexibele industriële robotarm, uitgerust met een scanner. Het project is een essentiële stap voor robotgestuurde behandelingsprocessen op ingescande objecten met variabele geometrie. Met name omdat bestaande objecten en afvalstromen hiermee een nieuw leven kunnen krijgen.

Het onderzoeksteam werkt aan nieuwe scanalgoritmen waarmee het scannen van complexe objecten, zoals afvalhout, efficiënter wordt. Dit is doorgaans tijdrovend, foutgevoelig en kostbaar, omdat deze producten unieke vormen hebben. De resultaten van het onderzoek verbeteren de volledigheid van 3D-scannen en brengen de programmeertijd drastisch omlaag.

De point cloud

Om 3D-data te kunnen verzamelen, moet een object worden ingescand. Daarvoor moeten de scanpaden vastgesteld worden waarlangs de robotarm met de scanner beweegt. De 3D-data bestaan uit een verzameling losse gemeten punten op het oppervlak van het object. De totale set aan punten waarmee de digitale 3D-representatie van het object wordt ontwikkeld, wordt ook wel een point cloud genoemd. Waarbij één scanbeweging voldoende is bij sommige objecten, zijn er voor complexe objecten meer bewegingen nodig. Er ontstaan anders gaten in de point cloud, omdat bepaalde delen niet direct zichtbaar zijn voor de scanner.

Tijdbesparing met nieuwe scanalgoritmen

Het programmeren van alle scanpaden die nodig zijn om een complex object volledig te scannen zonder gaten, is een tijdrovend proces als die van stuk tot stuk verschillen. ‘Het maken van een goede 3D-scan met hoge precisie is niet eenvoudig. Je hebt al gauw dure technologieën nodig of het kost veel tijd en aandacht’, aldus hoofdonderzoeker Sebastian Yap. ‘Met de scanalgoritmen die we nu ontwikkelen moet dat veel eenvoudiger worden.’

Van een ruwe scan tot 3D-representatie

In dit project ontwikkelen experts een proces waarbij alle scanpaden automatisch worden gegenereerd. Zij gaan dit scanproces programmeren, testen en demonstreren. ‘Het onderzoek wordt gestart met een eerste ruwe scan op veilige hoogte. Op basis van die eerste data zullen wij de zogenaamde next-best-scan genereren, waarbij rekening moet worden gehouden dat de robotarm niks raakt. Dit herhalen wij totdat de point cloud compleet is of totdat er geen scanpad meer mogelijk is die nieuwe, nuttige data toevoegt. De resulterende point cloud van het gescande object wordt vervolgens opgeschoond, waardoor ruis verdwijnt. De laatste stap in het onderzoek is het scannen van handgemaakte keramische objecten, die unieke vormen hebben, om de scanmethode optimaal te kunnen testen’, vertelt Yap.

Automatiseren robotproductie en circulaire productieprocessen

Het project levert een bijdrage aan het automatiseren van robotgestuurde behandelingsprocessen op bestaande objecten met variabele geometrie (deelproject Printing on a Cloud ). Daarvoor is het cruciaal om zowel de exacte geometrie van het object te kennen, als de ruimtelijke positie ten opzichte van de robot. Onvolledige 3D-scangegevens van het object en de ruimte leiden tot botsing van de robotarm met het object, te diepe bewerkingen met het gereedschap of het object wordt helemaal niet geraakt. De nieuwe scanalgoritmen waar het onderzoeksteam aan werkt, zorgt ervoor dat een reststroom als afvalhout ook bewerkt kan worden. De automatisering van 3D-scannen brengt zo circulaire productieprocessen dichterbij.

Partners Smart Object Scanning met Robotics

Het onderzoek wordt uitgevoerd door de Urban Technology Digitale Productie Onderzoeksgroep van de HvA, inclusief studenten en stagiairs; samen met SICK , die de scantechnologie levert; en EKWC , internationaal werkplaats- en technologiecentrum voor kunstenaars, ontwerpers en architecten die met keramiek werken. SICK ondersteunt hiermee het onderzoek dat de mogelijke inzetgebieden van zijn scanapparatuur voor haar klanten vergroot. EKWC opent een breed scala aan nieuwe mogelijkheden op het digitale pad voor hun bezoekende kunstenaars. Het project is gesubsidieerd door Kennis Innovatie Mapping (KIEM).

Gepubliceerd door  Urban Technology 12 oktober 2020

Project Info

Startdatum 01 feb
Einddatum 31 aug

Contact