การระบุตำแหน่งของหุ่นยนต์ตรวจสอบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยใช้เทคนิคประมวลผลภาพ

Abstract

การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทยได้นำหุ่นยนต์เฉพาะทางมาใช้ในงานตรวจสอบภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทั้งนี้หุ่นยนต์จะต้องเดินทางเข้าไปสำรวจข้างในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งพบว่าการระบุตำแหน่งของหุ่นยนต์ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการใช้งานยังมีความผิดพลาดเกิดขึ้นจากการลื่นไถลระหว่างสายพานกับร่องเฟืองซึ่งเป็นอุปกรณ์ช่วยในการระบุตำแหน่งของเอนโคดเดอร์ภายในตัวหุ่นยนต์ วิทยานิพนธ์ฉบับนี้นำ เสนอวิธีการระบุตำแหน่งของหุ่นยนต์โดยการนับร่องระบายอากาศภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วยการประมวลผลภาพ โดยการนับนี้จะเป็นการนับร่องระบายอากาศในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทา ให้ระบบสามารถทราบว่าหุนยนต์นั้นอยู่บริเวณใดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยการใช้กล้องวีดีโอซึ่งติดตั้งอยู่ที่ตัวหุ่นยนต์ แทนการระบุตำแหน่งแบบเดิมที่ใช้เอนโคดเดอร์ในการวัด ในการทดลองได้ใช้ภาพวีดีโอจำนวน 17 ชุด โดยแบ่งเป็นภาพวีดีโอภายในห้องทดลอง 5 ชุด และเป็นภาพวีดีโอจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจริง 12 ชุด โดยแต่ละชุดมีอัตราเฟรมภาพ 24 เฟรมต่อวินาที ภาพวีดีโอจะถูกประมวลผลทีละเฟรมภาพ เข้าสู่กระบวนการปรับปรุงภาพโดยการเปลี่ยนภาพสีเป็นภาพระดับเทา จากนั้นภาพเหล่านี้จะถูกปรับความสว่างโดยวิธีการปรับฮีตโตแกรมและนำไปผ่านตัวกรองสัญญาณรบกวน จากนั้นภาพเหล่านี้จะถูกปรับเปลี่ยนเป็นภาพไบนารี่ทำให้บริเวณจุดที่สนใจในภาพมีลักษณะที่เด่นชัดขึ้น จากนั้นทำการกำหนดเส้นและจุดอ้างอิงสำหรับการนับ ทั้งนี้ การทดสอบการทำงานของระบบได้ทดลองบนฐานเวลาจริง ผลการทดลองพบว่าระบบสามารถจำแนกลักษณะของร่องระบายอากาศในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากับพื้นหลังได้อย่างชัดเจนโดยเทคนิคแยกบริเวณภาพ (Image Segmentation) ซึ่งสามารถระบุขอบของเส้นร่องระบายอากาศและจุดอ้างอิงได้ชัดเจน รวมถึงระบบสามารถนับจำนวนร่องระบายอากาศได้อย่างถูกต้องร้อยละ 100 ทำให้สามารถรับทราบตำแหน่งของหุ่นยนต์ได้อย่างแน่นอน แม้ในจุดที่จะเป็นปัญหาในการนับก็ได้รับการแก้ไขให้นับได้ถูกต้องเช่นเดียวกัน

The Electricity Generating Authority of Thailand (EGAT) has used a robot to inspect the inside of the generator. The robot needs to access the generator for monitoring. It has been found that the positioning of the robot, which is important for the user, has some failures caused by slipping between belt and groove gear which are the parts that to identify the robot position. The thesis was to present a method of positioning of Generator Inspection Robot (GIR) from counting number of groove ventilations in the generator by using image processing technique. The result of the counting could identify the location inside the generator. A camera was mounted on the robot in order to monitor and count the ventilations instead of using previous method (the encoder). The research instruments used in this study were17 sets of video. 5 video sets were taken from the laboratory environment, and 12 video sets were taken from the real generator. Each video set was 24 frames per second and each frame was processed one by one. The process started by converting a color image to grayscale, and a histogram was used to adjust the brightness of the images followed by noise reduction phase passing through noise filter. Then, the images were converted to binary image that could show foreground more clearly. Finally, lines and reference points were set for counting process. The testing system was based on a real-time experiment. The results showed the system clearly separated the groove ventilations of the generator from the background in the final image by using the image segmentation technique. It showed the edges of the groove ventilations and reference points. The groove ventilations were counted as 100% accuracy so that it could identify the position of the robot accurately. Despite some damage frames, the system could fix and yield counting result correctly.