Lineaarisen LIDAR-skannausjärjestelmän automaation ja mekaniikan toimintakuvaukset : pääpiirustukset urakkalaskentaa ja kustannusarviota varten
Pitkäniemi, Helmi (2019)
Pitkäniemi, Helmi
2019
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019121025652
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019121025652
Tiivistelmä
Tässä toiminnallisessa opinnäytetyössä suunniteltiin alustavan konseptin pohjalta automaattinen raaka-aineen tilavuuden mittausjärjestelmä. Työ oli osa projektia, jossa suunniteltiin toimeksiantajan kemianteollisuuden asiakkaalle uusi raaka-ainevarasto ja -kuljettimet. Alustavassa konseptissa mittaus tehtiin 2D LIDAR-tekniikalla niin, että skanneri liikkuu kiskoilla. Mittaamalla kohteesta useita viipaleita voidaan laskea yhteen koko tilavuus. Järjestelmän suunnittelussa otettiin huomioon haasteellisen kylmät ja pölyävät olosuhteet.
Työn tuloksia ovat automaation ja mekaniikan toimintakuvaukset, mittausmenetelmän tarkkuuden tarkastelu, 3D-malli projektin tehdasmalliin vietynä, päämittapiirustukset sekä budjettikysely tarvittavista laitteista. Niiden pohjalta saatiin järjestelmästä kustannusarvio, jonka avulla asiakas tekee päätöksen järjestelmän hankinnasta. Suunnitelman odotetaan toteutuvan vuonna 2020. Tulevia vaiheita suunnitelman edistämisessä ovat detaljisuunnittelu tai vaihtoehtoisten tekniikoiden, esimerkiksi langattoman akkukäytön, tutkiminen.
Suunniteltu järjestelmä voi korvata epätarkan silmämääräisen mittauksen tarkalla automaattisella mittauksella, mikä on luettavissa tehtaan automaatiojärjestelmästä. Tämä on hyödyllistä, koska raaka-ainevaraston ajantasainen tilanne saadaan tuotannon, hankinnan ja tuotannonsuunnittelun käyttöön. Päätökset voidaan tehdä oikeaan aikaan perustuen todelliseen varastossa olevaan raaka-aineen määrään.
Teoriaosuudessa kuvataan mittalaitteen, 2D-LIDAR-skannerin, toiminta sekä lineaarisen liikkeen mekaniikan ja automaation toiminta. Toiminnallisessa osuudessa sovellettiin valittuja menetelmiä perussuunnitteluun, tehtiin 3D-mallinnus, sekä automaation ja mekaniikan toimintakuvaukset. Työn tietoperusta koostuu alan kirjallisuudesta ja artikkeleista sekä yhteistyötahojen tiedoista ja menetelmistä. In this functional thesis an automatic system was designed, based on a preliminary concept, to measure raw material’s volume. It was part of a design project of a new raw material warehouse and conveyors for a customer of the chemical industry. In the preliminary concept, the measurement was done using 2D LIDAR scanner on rails. By measuring several slices of an object, the total volume can be calculated. The challenging cold and dusty conditions were considered in the design.
The results of this thesis include functional description of automation and mechanics, examination of the accuracy of the measurement method, 3D model exported to the factory model, master drawings and the budget survey of the necessary equipment. Based on the information, a cost estimate was created which enables the customer to decide whether to invest in the system. The plan is expected to be implemented in 2020. Future steps to further develop the design include detail design or exploring alternative technologies, such as battery-powered wireless applications.
The designed system can replace the inaccurate visual measurement with accurate automatic measurement. The results can be read in the factory automation system. The up-to-date state of the raw material amount is available for production, purchase and production planning. Decisions can be made at the right time based on the actual amount of raw material in stock.
The theoretical part consists of the operation of the measuring device, a 2D LIDAR scanner, and the mechanism and automation of linear motion. In the functional part, the selected methods were applied to basic design, 3D modeling, and functional descriptions of automation and mechanics. The references of the thesis consist of literature and articles in the field, as well as information and key methods of the partners.
Työn tuloksia ovat automaation ja mekaniikan toimintakuvaukset, mittausmenetelmän tarkkuuden tarkastelu, 3D-malli projektin tehdasmalliin vietynä, päämittapiirustukset sekä budjettikysely tarvittavista laitteista. Niiden pohjalta saatiin järjestelmästä kustannusarvio, jonka avulla asiakas tekee päätöksen järjestelmän hankinnasta. Suunnitelman odotetaan toteutuvan vuonna 2020. Tulevia vaiheita suunnitelman edistämisessä ovat detaljisuunnittelu tai vaihtoehtoisten tekniikoiden, esimerkiksi langattoman akkukäytön, tutkiminen.
Suunniteltu järjestelmä voi korvata epätarkan silmämääräisen mittauksen tarkalla automaattisella mittauksella, mikä on luettavissa tehtaan automaatiojärjestelmästä. Tämä on hyödyllistä, koska raaka-ainevaraston ajantasainen tilanne saadaan tuotannon, hankinnan ja tuotannonsuunnittelun käyttöön. Päätökset voidaan tehdä oikeaan aikaan perustuen todelliseen varastossa olevaan raaka-aineen määrään.
Teoriaosuudessa kuvataan mittalaitteen, 2D-LIDAR-skannerin, toiminta sekä lineaarisen liikkeen mekaniikan ja automaation toiminta. Toiminnallisessa osuudessa sovellettiin valittuja menetelmiä perussuunnitteluun, tehtiin 3D-mallinnus, sekä automaation ja mekaniikan toimintakuvaukset. Työn tietoperusta koostuu alan kirjallisuudesta ja artikkeleista sekä yhteistyötahojen tiedoista ja menetelmistä.
The results of this thesis include functional description of automation and mechanics, examination of the accuracy of the measurement method, 3D model exported to the factory model, master drawings and the budget survey of the necessary equipment. Based on the information, a cost estimate was created which enables the customer to decide whether to invest in the system. The plan is expected to be implemented in 2020. Future steps to further develop the design include detail design or exploring alternative technologies, such as battery-powered wireless applications.
The designed system can replace the inaccurate visual measurement with accurate automatic measurement. The results can be read in the factory automation system. The up-to-date state of the raw material amount is available for production, purchase and production planning. Decisions can be made at the right time based on the actual amount of raw material in stock.
The theoretical part consists of the operation of the measuring device, a 2D LIDAR scanner, and the mechanism and automation of linear motion. In the functional part, the selected methods were applied to basic design, 3D modeling, and functional descriptions of automation and mechanics. The references of the thesis consist of literature and articles in the field, as well as information and key methods of the partners.