Using AI and Robotics for EV battery cable detection.: Development and implementation of end-to-end model-free 3D instance segmentation for industrial purposes

Master's thesis in Information- and communication technology (IKT590)This thesis describes a novel method for capturing point clouds and segmenting instances of cabling found on electric vehicle battery packs. The use of cutting-edge perception algorithm architectures, such as graph-based and voxel-based convolution, in industrial autonomous lithium-ion battery pack disassembly is being investigated. The thesis focuses on the challenge of getting a desirable representation of any battery pack using an ABB robot in conjunction with a high-end structured light camera, with "end-to-end" and "model-free" as design constraints. The thesis employs self-captured datasets comprised of several battery packs that have been captured and labeled. Following that, the datasets are used to create a perception system. This thesis recommends using HDR functionality in an industrial application to capture the full dynamic range of the battery packs. To adequately depict 3D features, a three-point-of-view capture sequence is deemed necessary. A general capture process for an entire battery pack is also presented, but a next-best-scan algorithm is likely required to ensure a "close to complete" representation. Graph-based deep-learning algorithms have been shown to be capable of being scaled up to50,000inputs while still exhibiting strong performance in terms of accuracy and processing time. The results show that an instance segmenting system can be implemented in less than two seconds. Using off-the-shelf hardware, demonstrate that a 3D perception system is industrially viable and competitive with a 2D perception system

På hvilke måter påvirker leseferdighetene elevene i regning? Et mixed methods research studie med fokus på leseferdighetenes betydning i regning

I vår masteroppgave tar vi for oss tematikken leseferdigheter i regning og belyser dette gjennom to forskningsspørsmål. - På hvilke måter påvirker leseferdigheten elevene i regning? - Hvilken effekt har lesetilrettelegging på regneferdigheter? Vårt valg av mixed methods research design har gjort det mulig å se på hvilke måter leseferdigheter påvirker elevene i regning og hvilken effekt en lesetilrettelegging har på regneferdigheter. Vi vet at 15-20% av elevene i skolen kan klassifiseres med lese- og skrivevansker (Rygvold, 2008, s. 42), men at bare to til fem prosent er diagnostisert med dysleksi (Helland, 2012, s. 65). Det er utfordringene til denne lesesvake elevgruppen, men som ikke har en diagnose vi ønsker å trekke frem. Gjennom endringer i matematikkfaget de siste årene har fokuset på problemløsning blitt sentralt, og i matematikk har det da blitt økt fokus på tekstoppgaver. For å undersøke forskningsspørsmålene har vi benyttet oss av et spørreskjema med kvantitative og kvalitative metoder, samt en regnetest med lesetilrettelegging. Dette ble gjennomført på et utvalg av 22 elever fra 10.trinn. Informasjonen vi innehar etter datainnsamling ble analysert hver for seg, og presentert. For så å benytte oss av triangulering for å skape en dypere forståelse av situasjonen. Vi har sett at elever som innehar en høyere leseforståelse presterer statistisk signifikant bedre på tekstoppgaver. Noe som er forventet da elever kategorisert med høye leseferdigheter ofte også er kategorisert med høye regneferdigheter. Korrelasjonen mellom prestasjoner i lesing og regning er også anerkjent i forskningen. Vi fikk en statistisk signifikant forskjell mellom prestasjoner på korte og lange tekstoppgaver, der elevene presterte bedre på de korte oppgavene. Vi ville se på elevenes motivasjon, da det er kjent fra teorien at det er en sammenheng mellom motivasjon og prestasjon. Elevenes indre motivasjon for lesing og regning korrelerte statistisk signifikant med hverandre, og både den indre motivasjonen for lesing og regning korrelerte statistisk signifikant med elevenes selvtillit. Denne selvtilliten var den eneste, av tre aspekter ved motivasjon, som korrelerte statistisk signifikant med prestasjonene på regnetesten, som for vår forskning er det aspektet som påvirker elevene mest. Elevene, avhengig av ferdigheter i lesing og regning, finner ulike aspekter ved tekstoppgaver forvirrende og utfordrende. Regnetesten med lesetilrettelegging som ble gjennomført på en gruppe og sammenlignet med en kontrollgruppe, viste ingen statiske signifikante funn. Den kvalitative delen av metoden, avdekket en elev, som var kategorisert lav regner og lav leser, som skrev at det er «mye bedre når det blir lest opp» i spørsmål om hva eleven synes om tekstoppgaver. Gjennom kasusstudie av denne eleven, konkluderte vi med at eleven hadde hatt nytte av tilretteleggingen

Using AI and Robotics for EV battery cable detection.: Development and implementation of end-to-end model-free 3D instance segmentation for industrial purposes

This thesis describes a novel method for capturing point clouds and segmenting instances of cabling found on electric vehicle battery packs. The use of cutting-edge perception algorithm architectures, such as graph-based and voxel-based convolution, in industrial autonomous lithium-ion battery pack disassembly is being investigated. The thesis focuses on the challenge of getting a desirable representation of any battery pack using an ABB robot in conjunction with a high-end structured light camera, with "end-to-end" and "model-free" as design constraints. The thesis employs self-captured datasets comprised of several battery packs that have been captured and labeled. Following that, the datasets are used to create a perception system. This thesis recommends using HDR functionality in an industrial application to capture the full dynamic range of the battery packs. To adequately depict 3D features, a three-point-of-view capture sequence is deemed necessary. A general capture process for an entire battery pack is also presented, but a next-best-scan algorithm is likely required to ensure a "close to complete" representation. Graph-based deep-learning algorithms have been shown to be capable of being scaled up to50,000inputs while still exhibiting strong performance in terms of accuracy and processing time. The results show that an instance segmenting system can be implemented in less than two seconds. Using off-the-shelf hardware, demonstrate that a 3D perception system is industrially viable and competitive with a 2D perception system

A Bayesian network based approach for integration of condition-based maintenance in strategic offshore wind farm O&M simulation models

In the overall decision problem regarding optimization of operation and maintenance (O&M) for offshore wind farms, there are many approaches for solving parts of the overall decision problem. Simulationbased strategy models accurately capture system effects related to logistics, but model condition-based maintenance (CBM) in a simplified manner. The influence of the CBM strategy on the failure rate can be directly considered using a risk-based approach, but here logistics is modelled in a simplified manner. This paper presents an efficient approach for accurate integration of CBM in simulation-based strategy models. Using Bayesian networks, the probability distribution for the time of failure and the conditional probability distribution for the time of CBM given the time of failure is estimated accounting for the CBM strategy, and are used by the simulation-based strategy model to generate failures and CBM tasks. An example considering CBM for wind turbine blades demonstrates the feasibility of the approachA Bayesian network based approach for integration of condition-based maintenance in strategic offshore wind farm O&M simulation modelsacceptedVersio

Brukerinvolvering i digitaliseringen av fastlegeordningen: En kvalitativ studie av involvering av fastlegers effekt på digitaliseringens utfall

Fastlegeordningen (FLO) har siden dens oppstart i 2001 opplevd flere endringer. Frem til 2006 viste undersøkelser en positiv utvikling for både pasient og fastlege. Siden det har fastlegene opplevd at fokuset har dreid seg mer og mer om pasienten og tilrettelegging for styring og kontroll for myndighetene. Samtidig har fastlegene fått en mindre viktig rolle i endringene. Konsekvensen av endringer som er lite tilrettelagt fastlegens behov er at FLO nå befinner seg i det som omtales som en fastlegekrise preget av frafall av fastleger, rekrutteringssvikt og trusler om streik. Dette er en betydelig utfordring for fastleger, myndigheter, pasienter, og for resten av den norske helsetjenesten, grunnet fastlegens portvaktsrolle. I dag er flere av endringene som skjer i FLO av digital karakter. Disse omtales som digitaliseringen av FLO. Myndighetenes hovedformål med digitaliseringen er å endre måten det samhandles på i den norske helsetjenesten på en måte som tilfredsstiller pasientenes behov i større grad. Problemstillingen for studien bygger på at det i myndighetenes forsøk på å digitalisere FLO, for å bedre møte pasientenes behov, skapes misnøye blant fastlegene. Vi formulerer spørsmålet: «Hvordan involveres fastlegen i digitaliseringen av fastlegeordningen?». Vi undersøker endringsprosessene som foregår i digitaliseringen av FLO for å finne årsaker til at digitaliseringen, i fastlegenes øyne, har feilet. Digitalisering forstås som en endringsprosess der et digitalt system, et digitalt verktøy, eller en overgang fra analog til digital samhandling implementeres i FLO. Vi undersøker det vi kaller et gevinst-kostnad-forhold ved en endring, som innebærer å veie kostnader og gevinster med en endring mot hverandre for å forstå hvorfor noe endring lykkes mens annen endring feiler. Studien finner at kostnaden for fastlegene ofte utveier gevinsten i digitaliseringen av FLO. Dette skyldes at gevinstene ofte retter seg mot pasientene og myndighetene, mens fastlegene sitter igjen med kostnadene. Ved å undersøke digitaliseringen i tre faser identifiserer vi når årsakene til disse kostnadene oppstår, og hva disse kostnadene er. Vi finner at gevinstene for fastlegene i stor grad samsvarer med gevinstene for myndighetene og pasientene, men at gevinstene ikke er store nok til å forsvare de store kostnadene digitaliseringen påfører fastlegene. Manglende brukerinvolvering er en sannsynlig årsak til at myndighetene ikke evner å tilpasse digitaliseringen til fastlegenes behov på en bedre måte. Mangelen på vedvarende og riktig bruk av involvering gjennom hele digitaliseringens forløp, og spesielt under formulering av endringsplaner og implementering av digitaliseringens resultat, er fremtredende. Ved å inkorporere en mer aktiv tilnærming til brukerinvolvering i hele endringsforløpet, hevder vi at myndighetene vil kunne forstå behovene til fastlegene bedre, og tilrettelegge digitaliseringen deretter. Dette kan også bidra til å redusere fremtidig endringskynisme som følge av den voksende misnøyen blant fastlegene. Likevel utfordres dette, da kontekstuelle faktorer i FLO ikke bare hindrer digitalisering, men også involvering av fastleger. Studien konkluderer med at mer forskning er nødvendig for å forstå og oppklare disse kontekstuelle faktorene

På hvilke måter påvirker leseferdighetene elevene i regning? Et mixed methods research studie med fokus på leseferdighetenes betydning i regning

I vår masteroppgave tar vi for oss tematikken leseferdigheter i regning og belyser dette gjennom to forskningsspørsmål. - På hvilke måter påvirker leseferdigheten elevene i regning? - Hvilken effekt har lesetilrettelegging på regneferdigheter? Vårt valg av mixed methods research design har gjort det mulig å se på hvilke måter leseferdigheter påvirker elevene i regning og hvilken effekt en lesetilrettelegging har på regneferdigheter. Vi vet at 15-20% av elevene i skolen kan klassifiseres med lese- og skrivevansker (Rygvold, 2008, s. 42), men at bare to til fem prosent er diagnostisert med dysleksi (Helland, 2012, s. 65). Det er utfordringene til denne lesesvake elevgruppen, men som ikke har en diagnose vi ønsker å trekke frem. Gjennom endringer i matematikkfaget de siste årene har fokuset på problemløsning blitt sentralt, og i matematikk har det da blitt økt fokus på tekstoppgaver. For å undersøke forskningsspørsmålene har vi benyttet oss av et spørreskjema med kvantitative og kvalitative metoder, samt en regnetest med lesetilrettelegging. Dette ble gjennomført på et utvalg av 22 elever fra 10.trinn. Informasjonen vi innehar etter datainnsamling ble analysert hver for seg, og presentert. For så å benytte oss av triangulering for å skape en dypere forståelse av situasjonen. Vi har sett at elever som innehar en høyere leseforståelse presterer statistisk signifikant bedre på tekstoppgaver. Noe som er forventet da elever kategorisert med høye leseferdigheter ofte også er kategorisert med høye regneferdigheter. Korrelasjonen mellom prestasjoner i lesing og regning er også anerkjent i forskningen. Vi fikk en statistisk signifikant forskjell mellom prestasjoner på korte og lange tekstoppgaver, der elevene presterte bedre på de korte oppgavene. Vi ville se på elevenes motivasjon, da det er kjent fra teorien at det er en sammenheng mellom motivasjon og prestasjon. Elevenes indre motivasjon for lesing og regning korrelerte statistisk signifikant med hverandre, og både den indre motivasjonen for lesing og regning korrelerte statistisk signifikant med elevenes selvtillit. Denne selvtilliten var den eneste, av tre aspekter ved motivasjon, som korrelerte statistisk signifikant med prestasjonene på regnetesten, som for vår forskning er det aspektet som påvirker elevene mest. Elevene, avhengig av ferdigheter i lesing og regning, finner ulike aspekter ved tekstoppgaver forvirrende og utfordrende. Regnetesten med lesetilrettelegging som ble gjennomført på en gruppe og sammenlignet med en kontrollgruppe, viste ingen statiske signifikante funn. Den kvalitative delen av metoden, avdekket en elev, som var kategorisert lav regner og lav leser, som skrev at det er «mye bedre når det blir lest opp» i spørsmål om hva eleven synes om tekstoppgaver. Gjennom kasusstudie av denne eleven, konkluderte vi med at eleven hadde hatt nytte av tilretteleggingen