Measurement traceability and uncertainty in machine vision applications

Björn Hemming

Measurement traceability and uncertainty in machine vision applications

Research output: Thesis › Dissertation › Monograph

Abstract

Viime vuosikymmenien aikana konenäkö on yleistynyt yhä enemmän geometrisissä mittauksissa. Metrologisesta näkökulmasta jokaisen mittauksen olisi oltava jäljitettävissä SI-yksikköjärjestelmään ja jokaisella mittauksella tulisi olla tunnettu mittausepävarmuus. Kaupallisesta näkökulmasta on tärkeää, että tavaran mitattavista ominaisuuksista ei synny mittausvirheistä johtuvia kiistoja ostajan ja myyjän välillä. Jos mittausepävarmuus on tunnettu, niin kalibroinnilla saadaan aikaan jäljitettävyys perussuureeseen. Jäljitettävyys konenäkösovelluksissa pituuden SI-yksikköön metriin saadaan aikaan pitkällä katkeamattomalla jäljitettävyysketjulla. Konepajoissa laatujärjestelmät ovat jo pitkään edellyttäneet, että mittalaitteet ovat jäljitettävästi kalibroitu. Jokaiseen kalibrointiin liittyy myös mittausepävarmuuslaskelma, jossa tärkeimmät epävarmuuslähteet ovat mallinnettu. Optisten koordinaattimittauskoneiden sekä muiden konenäköön perustuvien mittausjärjestelmien mutkikkuus on suuri haaste mittausepävarmuuslaskelman laatimiselle. Konenäkö sekä tarkkuuskysymykset konenäössä ovat paljon tutkittuja aiheita, mutta kokonaisten mittausjärjestelmien epävarmuuslaskelmia laaditaan edelleenkin erittäin harvoin. Epävarmuustekijöitä, jotka olisi otettava huomioon, ovat valaistuksen, reunojen ja käyttäjän valintojen vaikutus yhdessä mitattavan kappaleen mahdollisten puutteellisuuksien kanssa. Tässä työssä tutkitaan GUM-menetelmän (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement) käyttöä kolmessa konenäkösovelluksessa, joille esitetään epävarmuuslaskelma. Neljäs esitettävä sovellus on apertuurien halkaisijan mittaaminen optisella koordinaattimittauskoneella. Ensimmäistä kertaa tällaiselle sovellukselle esitetään mittausepävarmuuslaskelma. Työn johtopäätöksenä on, että yksityiskohtaisen epävarmuuslaskelman laatiminen on ainut keino saada käsitys mittauksen virhelähteistä. Työ on rajattu kaksidimensionaalisiin mittauksiin, joissa käytetään yhtä harmaasävykameraa.

Original language	English
Qualification	Doctor Degree
Awarding Institution	Helsinki University of Technology
Supervisors/Advisors	Ikonen, Erkki, Supervisor
Award date	17 Dec 2007
Place of Publication	Espoo
Publisher	Centre of Metrology and Accreditation (MIKES)
Publication status	Published - 2007
MoE publication type	G4 Doctoral dissertation (monograph)

Keywords

machine vision
metrology
calibration
measurement uncertainty

Access to Document

https://publications.vtt.fi/pdf/MIKES/2007-J6.pdf

Cite this

@phdthesis{45e46c46d8ed4d50a54048cf84e328fc,

title = "Measurement traceability and uncertainty in machine vision applications",

abstract = "Viime vuosikymmenien aikana konen{\"a}k{\"o} on yleistynyt yh{\"a} enemm{\"a}n geometrisiss{\"a} mittauksissa. Metrologisesta n{\"a}k{\"o}kulmasta jokaisen mittauksen olisi oltava j{\"a}ljitett{\"a}viss{\"a} SI-yksikk{\"o}j{\"a}rjestelm{\"a}{\"a}n ja jokaisella mittauksella tulisi olla tunnettu mittausep{\"a}varmuus. Kaupallisesta n{\"a}k{\"o}kulmasta on t{\"a}rke{\"a}{\"a}, ett{\"a} tavaran mitattavista ominaisuuksista ei synny mittausvirheist{\"a} johtuvia kiistoja ostajan ja myyj{\"a}n v{\"a}lill{\"a}. Jos mittausep{\"a}varmuus on tunnettu, niin kalibroinnilla saadaan aikaan j{\"a}ljitett{\"a}vyys perussuureeseen. J{\"a}ljitett{\"a}vyys konen{\"a}k{\"o}sovelluksissa pituuden SI-yksikk{\"o}{\"o}n metriin saadaan aikaan pitk{\"a}ll{\"a} katkeamattomalla j{\"a}ljitett{\"a}vyysketjulla. Konepajoissa laatuj{\"a}rjestelm{\"a}t ovat jo pitk{\"a}{\"a}n edellytt{\"a}neet, ett{\"a} mittalaitteet ovat j{\"a}ljitett{\"a}v{\"a}sti kalibroitu. Jokaiseen kalibrointiin liittyy my{\"o}s mittausep{\"a}varmuuslaskelma, jossa t{\"a}rkeimm{\"a}t ep{\"a}varmuusl{\"a}hteet ovat mallinnettu. Optisten koordinaattimittauskoneiden sek{\"a} muiden konen{\"a}k{\"o}{\"o}n perustuvien mittausj{\"a}rjestelmien mutkikkuus on suuri haaste mittausep{\"a}varmuuslaskelman laatimiselle. Konen{\"a}k{\"o} sek{\"a} tarkkuuskysymykset konen{\"a}{\"o}ss{\"a} ovat paljon tutkittuja aiheita, mutta kokonaisten mittausj{\"a}rjestelmien ep{\"a}varmuuslaskelmia laaditaan edelleenkin eritt{\"a}in harvoin. Ep{\"a}varmuustekij{\"o}it{\"a}, jotka olisi otettava huomioon, ovat valaistuksen, reunojen ja k{\"a}ytt{\"a}j{\"a}n valintojen vaikutus yhdess{\"a} mitattavan kappaleen mahdollisten puutteellisuuksien kanssa. T{\"a}ss{\"a} ty{\"o}ss{\"a} tutkitaan GUM-menetelm{\"a}n (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement) k{\"a}ytt{\"o}{\"a} kolmessa konen{\"a}k{\"o}sovelluksessa, joille esitet{\"a}{\"a}n ep{\"a}varmuuslaskelma. Nelj{\"a}s esitett{\"a}v{\"a} sovellus on apertuurien halkaisijan mittaaminen optisella koordinaattimittauskoneella. Ensimm{\"a}ist{\"a} kertaa t{\"a}llaiselle sovellukselle esitet{\"a}{\"a}n mittausep{\"a}varmuuslaskelma. Ty{\"o}n johtop{\"a}{\"a}t{\"o}ksen{\"a} on, ett{\"a} yksityiskohtaisen ep{\"a}varmuuslaskelman laatiminen on ainut keino saada k{\"a}sitys mittauksen virhel{\"a}hteist{\"a}. Ty{\"o} on rajattu kaksidimensionaalisiin mittauksiin, joissa k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n yht{\"a} harmaas{\"a}vykameraa.",

keywords = "machine vision, metrology, calibration, measurement uncertainty",

author = "Bj{\"o}rn Hemming",

year = "2007",

language = "English",

series = "MIKES Publication",

publisher = "Centre of Metrology and Accreditation (MIKES)",

number = "J6/2007",

address = "Finland",

school = "Helsinki University of Technology",

}

TY - BOOK

T1 - Measurement traceability and uncertainty in machine vision applications

AU - Hemming, Björn

PY - 2007

Y1 - 2007

N2 - Viime vuosikymmenien aikana konenäkö on yleistynyt yhä enemmän geometrisissä mittauksissa. Metrologisesta näkökulmasta jokaisen mittauksen olisi oltava jäljitettävissä SI-yksikköjärjestelmään ja jokaisella mittauksella tulisi olla tunnettu mittausepävarmuus. Kaupallisesta näkökulmasta on tärkeää, että tavaran mitattavista ominaisuuksista ei synny mittausvirheistä johtuvia kiistoja ostajan ja myyjän välillä. Jos mittausepävarmuus on tunnettu, niin kalibroinnilla saadaan aikaan jäljitettävyys perussuureeseen. Jäljitettävyys konenäkösovelluksissa pituuden SI-yksikköön metriin saadaan aikaan pitkällä katkeamattomalla jäljitettävyysketjulla. Konepajoissa laatujärjestelmät ovat jo pitkään edellyttäneet, että mittalaitteet ovat jäljitettävästi kalibroitu. Jokaiseen kalibrointiin liittyy myös mittausepävarmuuslaskelma, jossa tärkeimmät epävarmuuslähteet ovat mallinnettu. Optisten koordinaattimittauskoneiden sekä muiden konenäköön perustuvien mittausjärjestelmien mutkikkuus on suuri haaste mittausepävarmuuslaskelman laatimiselle. Konenäkö sekä tarkkuuskysymykset konenäössä ovat paljon tutkittuja aiheita, mutta kokonaisten mittausjärjestelmien epävarmuuslaskelmia laaditaan edelleenkin erittäin harvoin. Epävarmuustekijöitä, jotka olisi otettava huomioon, ovat valaistuksen, reunojen ja käyttäjän valintojen vaikutus yhdessä mitattavan kappaleen mahdollisten puutteellisuuksien kanssa. Tässä työssä tutkitaan GUM-menetelmän (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement) käyttöä kolmessa konenäkösovelluksessa, joille esitetään epävarmuuslaskelma. Neljäs esitettävä sovellus on apertuurien halkaisijan mittaaminen optisella koordinaattimittauskoneella. Ensimmäistä kertaa tällaiselle sovellukselle esitetään mittausepävarmuuslaskelma. Työn johtopäätöksenä on, että yksityiskohtaisen epävarmuuslaskelman laatiminen on ainut keino saada käsitys mittauksen virhelähteistä. Työ on rajattu kaksidimensionaalisiin mittauksiin, joissa käytetään yhtä harmaasävykameraa.

AB - Viime vuosikymmenien aikana konenäkö on yleistynyt yhä enemmän geometrisissä mittauksissa. Metrologisesta näkökulmasta jokaisen mittauksen olisi oltava jäljitettävissä SI-yksikköjärjestelmään ja jokaisella mittauksella tulisi olla tunnettu mittausepävarmuus. Kaupallisesta näkökulmasta on tärkeää, että tavaran mitattavista ominaisuuksista ei synny mittausvirheistä johtuvia kiistoja ostajan ja myyjän välillä. Jos mittausepävarmuus on tunnettu, niin kalibroinnilla saadaan aikaan jäljitettävyys perussuureeseen. Jäljitettävyys konenäkösovelluksissa pituuden SI-yksikköön metriin saadaan aikaan pitkällä katkeamattomalla jäljitettävyysketjulla. Konepajoissa laatujärjestelmät ovat jo pitkään edellyttäneet, että mittalaitteet ovat jäljitettävästi kalibroitu. Jokaiseen kalibrointiin liittyy myös mittausepävarmuuslaskelma, jossa tärkeimmät epävarmuuslähteet ovat mallinnettu. Optisten koordinaattimittauskoneiden sekä muiden konenäköön perustuvien mittausjärjestelmien mutkikkuus on suuri haaste mittausepävarmuuslaskelman laatimiselle. Konenäkö sekä tarkkuuskysymykset konenäössä ovat paljon tutkittuja aiheita, mutta kokonaisten mittausjärjestelmien epävarmuuslaskelmia laaditaan edelleenkin erittäin harvoin. Epävarmuustekijöitä, jotka olisi otettava huomioon, ovat valaistuksen, reunojen ja käyttäjän valintojen vaikutus yhdessä mitattavan kappaleen mahdollisten puutteellisuuksien kanssa. Tässä työssä tutkitaan GUM-menetelmän (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement) käyttöä kolmessa konenäkösovelluksessa, joille esitetään epävarmuuslaskelma. Neljäs esitettävä sovellus on apertuurien halkaisijan mittaaminen optisella koordinaattimittauskoneella. Ensimmäistä kertaa tällaiselle sovellukselle esitetään mittausepävarmuuslaskelma. Työn johtopäätöksenä on, että yksityiskohtaisen epävarmuuslaskelman laatiminen on ainut keino saada käsitys mittauksen virhelähteistä. Työ on rajattu kaksidimensionaalisiin mittauksiin, joissa käytetään yhtä harmaasävykameraa.

KW - machine vision

KW - metrology

KW - calibration

KW - measurement uncertainty

M3 - Dissertation

T3 - MIKES Publication

PB - Centre of Metrology and Accreditation (MIKES)

CY - Espoo

ER -

Measurement traceability and uncertainty in machine vision applications

Abstract

Keywords

Access to Document

Fingerprint

Cite this