Development of a machine vision system for automating the detection and removal of stuck sticks at the intake of a sawmill dry grading plant

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis

Authors

Date

2019-06-17

Department

Major/Subject

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Mechanical Engineering (MEC)

Language

en

Pages

63+7

Series

Abstract

This master’s thesis describes the process of designing and applying a machine vision system for automating the removal of stuck ventilation sticks at a sub-process of a dry grading plant of a sawmill. This thesis is conducted as a part of a research project run by a Finnish timber and engineered wood products producer. The project is aimed for evaluating the opportunities and benefits of implementing smart systems into sawmill processes. The thesis first describes the basics of machine vision technology and the principles behind the design process of a machine vision system. The description is implemented as a literature review. The information presented is then used in the development process of the machine vision system detecting stuck sticks. The place of application, a sawmill located in Western Finland, is visited for the acquisition of source information and evaluation of ambient conditions. A suitable machine vision system is then designed, and the performance of the system is evaluated by a testing setup at the sawmill. Two image processing programs are developed using the FH/FZ5 Vision System -software installed on a camera controller made by Omron. One of the programs is based on a search of laser line dislocations and the other on locating vertical edges. Furthermore, multiple camera shutter speed and aperture size combinations are tested for finding the optimal combination. Lastly, the effect of additional lighting perpendicular to the drying load surface on the machine vision system is tested. The tests conducted suggest, that the designed machine vision system performs well at detecting stuck sticks even without additional lighting. Lighting test suggest, that an even lighting perpendicular to the surface of a drying load enhances the performance of the machine vision system by removing shadows. However, the automated removal of stuck sticks could not be tested due to time limitations and the requirement for constructing a separate testing setup for safety reasons. The tests suggest that automatic removal of stuck laths with the designed machine vision system is possible.

Tämä diplomityö kuvaa sahalaitoksen kuivalajitteluprosessin sisäänotossa satunnaisesti juuttuvien kuivausrimojen poiston automatisoimiseksi kehitetyn konenäköjärjestelmän suunnitteluprosessin sekä käytettävyysarvion. Tämä diplomityö suoritetaan osana suomalaisen puutuotteita rakentamiseen ja teollisuudelle valmistavan yrityksen tutkimusprojektia. Tutkimusprojektin tarkoituksena on arvioida älykkäiden järjestelmien käyttömahdollisuuksia ja hyötyjä kohdeyrityksen sahalaitoksilla. Diplomityössä kuvataan konenäkötekniikan perusteet sekä konenäköjärjestelmän suunnittelun periaatteet kirjallisuustutkimuksen muodossa. Kirjallisuustutkimuksessa saatuja tietoja sovelletaan rimojen havaitsemiseksi ja poistamiseksi toteutettavan konenäköjärjestelmän suunnittelussa. Lähtötietojen keräys sekä konenäköjärjestelmän käyttöympäristön arviointi suoritetaan vierailemalla kohteena olevalla, Länsi-Suomessa sijaitsevalla sahalaitoksella. Konenäköjärjestelmä suunnitellaan, ohjelmoidaan ja sen suorituskyky ja toiminta testataan suunnitellulla käyttöpaikalla. Rimojen havainnointiin kehitetään kaksi kuvankäsittelyohjelmaa Omron-merkkisen kameraohjaimen FH/FZ5 Vision System -ohjelmistolla. Ohjelmista toinen perustuu pystysuuntaisten reunojen ja toinen laserviivan siirtymän havaitsemiseen. Lisäksi useampi suljinnopeuden ja kameran aukon yhdistelmä testataan parhaan yhdistelmän löytämiseksi. Lopuksi tutkitaan myös lautakuorman pintaa vasten kohtisuoran lisävalaistuksen vaikutusta konenäköprosessiin. Käytännön testit osoittivat suunnitellun konenäköjärjestelmän toimivan tarkoitetulla tavalla jopa ilman muutoksia alkuperäisiin valaistusominaisuuksiin. Valaistustestien perusteella lautakuorman pintaa vasten kohtisuora, tasainen valaistus kuitenkin edesauttaa rimojen havaitsemista poistamalla varjoja. Automaattista riman poistamista ei päästy kuitenkaan testaamaan aikarajoituksen sekä erillisen testausjärjestelyn rakentamisen tarpeen vuoksi. Suunnitellulla konenäköjärjestelmällä tehdyt testit osoittavat, että jumittuneiden rimojen automaattinen poistaminen on mahdollista.

Description

Supervisor

Tammi, Kari

Thesis advisor

Luoranen, Juho

Keywords

machine vision, sawmill, intake of dry grading, process control, system design

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201906233980

Collections

[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG