Bilinmeyen 3B nesnelerin endüstriyel robot kolu ile otonom yüzey modellemesi
Autonomous surface modeling of unknown 3D objects with an industrial robot manipulator
Yazar: CANSU SÖYLEYİCİ
Danışman: DOÇ. DR. METİN ÖZKAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kontrol ve Kumanda Sistemleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde, gelişen teknolojiyle beraber nesnelerin 3B modellemesi mümkün hale
gelmiş; endüstri, medikal, eğlence ve kültürel mirasların korunması gibi geniş uygulama
alanlarına yayılmıştır. Bahsedilen bu kullanım alanları, yüksek kalitede ve doğrulukta 3B
modellerin elde edilmesi ihtiyacını doğurmuştur.
Cisimlerin 3B modellemesinde, cismin yüzeyinden elde edilen derinlik ve/veya renk
bilgisi kullanılmaktadır. Bu bilgi, algılayıcılar vasıtasıyla cismin tüm yüzeyinden veri
toplanarak sağlanmaktadır. Veri toplama amacıyla, algılayıcının nesne yüzeyi boyunca
dolaştırılmasına yüzey tarama denilebilir. Nesne yüzeyinden veri toplama süreci, elle ve
otonom olmak üzere iki şekilde gerçekleştirilebilmektedir. Elle tarama, bu alanda tecrübeli
ve yetenekli bir personel gerektirmektedir; çünkü karmaşık nesnelerin hangi açılardan
taranacağı ve sonraki tarama noktasının ne olacağını belirlemek kolay bir iş değildir. Bu
durumda, insan kaynaklı hatalar tamamlanmamış veya yanlış tamamlanmış modellerin elde
edilmesine sebep olmakta, taramanın tekrar tekrar yapılması ise zaman kaybına yol
açmaktadır. Otonom tarama ise, genellikle en az bir robot kolu ve algılayıcıdan oluşan bir
sistem kullanılarak sonraki en iyi bakışın (Next Best View - NBV) hesaplanmasıyla
yapılmaktadır.
Bu tez çalışması kapsamında; endüstriyel robot kolu, lazer profil algılayıcı ve döner
tabla kullanılarak bilinmeyen nesnelerin 3B modelinin otonom olarak elde edilmesi
amaçlanmaktadır. Uygulanan bu yöntem ile yaklaşık boyutları önceden bilinen herhangi bir
nesne yüzeyinden ilk tarama ile veri alındıktan sonra NBV adayları hesaplanmaktadır.
Sonra, hesaplanan NBV adaylarından ön tanımlı kriterlere göre en uygun olanı seçilmekte
ve algılayıcı bu konuma götürülmektedir. 3B nesnenin yüzey modeli tamamlanana kadar
algılayıcı için tarama noktalarının seçimi ve tarama süreci devam etmektedir.
Anahtar kelimeler: 3B sayısallaştırma, otonom tarama, sonraki en iyi bakış, görüş
planlama, endüstriyel robot kolu, 3B nokta bulutu

Abstract:
Today, 3-D modeling of objects becomes possible due to developing technology,
spreads extensive application area such as industry, medical, entertainment and preserving
cultural inheritance. Mentioned these applications create a need of obtaining 3D models
with high quality and precision.
The depth and/or color information obtained from the surface of the object is used
for 3-D modeling. This information is obtained by collecting data from the entire surface of
the object by using sensors. Moving the sensor along the object surface for the purpose of
data collection can be called surface scanning. Two different ways that are manual scanning
and autonomous scanning can be followed to obtain 3D model of an object. Manual scanning
requires an experienced and skilled person in this area; because it is not easy task to determine
from which views the objects will be scanned and what the next scan point will be. In such a
case, while man-made faults cause incomplete or inaccurate 3D models, scanning again and
again causes loss of time. Autonomous scanning is generally made with calculation of Next
Best Views (NBV) by using a system generally at least consisting of a robot manipulator and
a sensor.
Within the scope of this thesis, it is planned to obtain 3D model of an object full
autonomously using industrial robot manipulator, laser profile sensor and rotary table. By
this method applied, NBV candidates are calculated after the data is acquired by the first scan
on any object whose approximate dimensions are previously known. Then, the most suitable
one is selected from the calculated NBV candidates according to the predefined criteria, and
the sensor is taken to this position. The selection of the scan points and scanning process for
the sensor continues until the surface model of the 3D object is completed.
Keywords: 3-D Digitization, automatic scanning, next best view, view planning,
industrial robot manipulator, 3-D point cloud