Point cloud from 3D scan to robot programmable surfaces – an application on robot cleaning of fish processing equipment

Abstract

Fisk er en viktig industri for Norge og spesielt på vestkysten. Mange selskap befinner seg der hvor de kan kontrollere hele prosessen fra egg klekking, til avl og slakting. I det sistnevnte steget hvor fisken blir fraktet til et prosesseringsanlegg for fisk, går en stor menge til lakseporsjoner. Inne i en prosess som dette, finnes en mulig risiko som er den farlige Listeria bakterien. For å unngå denne typen bakterie har hvert prosesseringsanlegg sine vaskeprosedyrer for å holde hele området rent. Dette er vanligvis løst med manuell vasking som fører til at arbeidere må jobbe i tøffe arbeidsforhold med kjemikalier og ikke ergonomiske prosesser.

Oppgaven til denne avhandlingen er å se på muligheten til å utvikle prosedyrer som kan lage automatiske vaskeløsninger for prosesseringsutstyr og -anlegg. Målet er å redusere risikoen for Listeria vekst med skikkelig og påviselig vasking for å vite nøyaktig hvilken del av fabrikken som er vasket. Med bruken av 3D data og offline robotprogrammering en slik løsning kan bli løst utenfor fabrikken for å unngå og forstyrre den pågående prosesseringen av fisk.

En grundig litteratur søk har blitt gjort for å forstå de mulige mulighetene, men også forstå hvilken kunnskap og forskning som mangler. Ved å se på hvordan 3D skanning kan be brukt for enkelte prosjektet og hvordan simulering kan bli brukt for å utvikle automatiske vaskeprosedyrer.

Forskningsmetoden er utført i 3 steg. En sak undersøkelse for et testrom har blitt brukt for å utvikle prosedyrer og arbeidsflyt basert på sak undersøkelse metoden og simulerings metoden. Kvalitativ forskning er hva som kommer ut av avhandlingen, men mulighetene til å gjøre kvantitative forskning for videre arbeid er definitivt der.

Resultatene av avhandlingen viser at det er mulig å lage automatiske vaskeløsninger. Hvor arbeidet er kuttet fra innsiden til å jobbe med det på utsiden av fabrikken. Den utviklede prosedyren kan i lag med arbeidsflyten utvikle robot programmerbare overflater i et simulerings miljø for en samlet programvare plattform.

Denne avhandlingen konkludere med mulighetene av bruken av programvare til å lage robot programmerbare overflater for å lage automatisk vaske løsningen. Det er enkelte elementer som datahåndtering og effektiv robotprogrammering som må fortsatt videreutvikles. Denne avhandlingen kan være en byggestein for kommende prosjekter som prøver å løse det manuelle vaskearbeidet i prosesseringsanlegg for fisk.

Fish is an important industry for Norway and especially on the west coast. Many companies reside there where they control the whole process from egg hatching, to breeding and to slaughtering. In this final step where the fish are brought in to a fish processing facility, a huge amount of fish goes from living fish to salmon servings. Within a process like this, a potential threat resides which is the dangerous Listeria bacteria. To prevent this type of bacteria each fish processing facility has its own cleaning procedures to keep the facility clean for bacteria growth. This is usually solved with manual labor which forces workers to work in heavy duty conditions with a lot of chemicals and none-ergonomic work procedures. The objective of this thesis is to look at the possibilities of developing procedures to create automatic cleaning solutions for fish processing equipment and facilities. The goal is to reduce the risk of Listeria growth with proper and traceable cleaning to exactly know which part of the facility has been cleaned. With the use of 3D spatial data and offline robot programming, such solutions can be solved off-site to prevent disturbing the ongoing fish processing process. A thoroughly state-of-the-art literature review has been conducted to understand possible possibilities, but also get a grasp of which knowledge and research are missing. By looking at both how 3D scanning can be used for certain projects and how simulation can be used to develop automatic cleaning solutions. The research approach is executed in 3 main steps. A case study for a test cell has been acquired and will be used to develop procedures and workflow based on the case study method and simulation method. Qualitative research is what mostly comes out of this thesis, but the possibilities for doing quantitative research for future work is definitely there. The results of this thesis show that the possibility of creating automatic cleaning solutions are there. Where the cut of on-site measuring and on-site programming can be reduced heavily to do this off-site instead. The developed procedure can be executed with the workflow developed to create robot programmable surfaces in a simulation environment on a common software platform. This thesis concludes with the possibility of using software to create robot programmable surfaces to create automatic cleaning solutions. There are however certain elements such as data capturing and efficient robot programming which needs to be looked further upon. This thesis can function as a building block for upcoming projects trying to solve the manual labored cleaning procedures in fish processing facilities.