Aktuelle Version vom 3. Februar 2017, 08:12 Uhr

Bei der HSHL Lego® Zählmaschine handelt es sich um eine Maschine, die automatisch Legoteile zählen und sortieren kann, um gegebenen Falls fehlende Lego®-Steine nachbestellen zu können. Es ist ein studentisches Projekt, welches in Rahmen des System-Entwurf-Praktikums des Studiengangs Mechatronik mit Schwerpunkt System Design Engineering im 6. Semester durchgeführt wurde. ^[1] ^[2]

Autoren: Adam Fankhauser, Christo Tsibadze, Kevin Penner, Niklas Lingenauber, Sergej Krause, Simon Hanemann

Betreuer: Prof. Schneider

Aufgabenstellung

Die vorhandene Legoteilzählmaschine (siehe Legoteilzählmaschine_2015 ) soll Soft- und Hardwaremäßig modifiziert werden, um weitere Anforderungen zu erfüllen.^[1]

Liste der offenen Punkten vom letzten Semester

Neues 24 V Netzteil, 24V/10A Netzteil gegen 24V/20A austauschen, um Überlast beim Lauf aller Motoren zu verhindern. Neues Netzteil ist vorhanden.

Software zur Bildverarbeitung (BV), Die Einbindung einer geeigneten Software zur Teileerkennung steht noch aus. Kommunikation mit Systems sowie Ansteuerung ist fertig. Bildverarbeitung mit 'String' als Output.

Bauteileliste in Excel, Die Excel Liste, welche alle Teile eines Baukasten erhält, muss mit dem Ergebnis der BV abgeglichen werden. Erkannte Teile in mindestens zwei möglichen Ausrichtungen müssen erkannt und in der Liste vermerkt werden.

Servo für Teilesortierung, Identisches Servo wie bisher gegenüberliegend montieren, um drei Sortierfächer (Erkannt/Nicht Erkannt/Fremdteil) zu sortieren, Konstruktion, Bestellung wurde an Fr. König geleitet.

Zeit bis zur Servoöffnung, Das Delay zwsichen Befehl und öffnen der Servos muss ermittelt und je nach Geschwindigkeit angepasst werden. Es ist problemlos möglich, einen weiteren 'String' - Befehl als Buchstaben für die Verzögerungszeit einzubinden, String auslesen und verarbeiten muss in Arduino Software geschehen.

Kabelkanal montieren, Kabelkanal zur ordentlichen Verlegung der Leitungen an den Förderbändern montieren

Kamerahalterung, Konstruktion einer Kamerahalterung für die Logitech C920 WebCam Vorschlag: Brücke über Förderband.

Bildverarbeitungskasten, Für die Bildverarbeitung muss eine der gebauten Bildverarbeitungsbox-Prototypen ausgewählt und montiert werden. Hierfür wurden Lichttests durchgeführt. Ergebnisse sind protokolliert SVN Link zu den Lichttests, Prototypen der Lichtboxen vorhanden.

Teilezentrierung, Die provisorisch aus Holz gefertigte Teilezentrierung soll in fixierbarer Variante aus Aluminium gefertigt werden. Ergebnisse zu den Tests der Zentrierungsmethoden sind in diesem SVN Ordner protokolliert, Prototypen der gewählten Teilezentrierung ist vor der Bildverarbeitungsbox verbaut.

Idee Software: Flexible Bildverarbeitungssoftware, Durch definieren der Schnittstellen könnte in der GUI eine Einbindung frei wählbarer BV Software realisiert werden. Optimal geeignet um kleine Projekte dann an der Legoteilzaehlmaschine zu testen.
- Wird in diesem Projekt nicht bearbeitet.

^[1]

Aufgabenteilung inkl. weiteren Aufgaben aus dem Pflichtenheft

Es wurden für jede Aufgabe ein oder mehrere Verantwortliche(n) aus der Gruppe festgelegt. Jede Person ist dann dafür zuständig, dass diese Aufgaben erfüllt werden. Bei Bedarf steht dieser Person die ganze Gruppe zur Hilfe zur Verfügung.

^[1]

Projektplan

Meilensteine für das 6. Semester mit Deadlines:

06.06.2016: Hardware und Software Inbetriebnahme
- Inbetriebnahme "Erprobung von Sensoren und Aktoren"
- Automatische Sortierung von mind. 30 Teilen
- Sortierung: Erkannt und Nicht-Erkannt
- Bildverarbeitung in "Echtzeit" am PC
- Ausgabe der Inventurliste

24.06.2016: Algorithmen:
- Optimierung der Bildverarbeitung
- Automatische vollständige Sortierung: NXT-Basis + Erweiterung
- Planung und Beschaffung der Hardware-Änderung (Auswerfer) für die nächste Projektphase

14.11.2016: wird noch festgelegt, entweder Auswerfer- oder Separierung vor der BV Optimierung
16.01.2016: Algorithmen Optimierung, Teach-In XT/EV3 und Report

^[1] ^[3]

Realisierung

Main-Funktion

Die Mainfunktion ist das Hauptprogramm der Legozählmaschine. Sie ruft nach Start des Programmes alle weiteren Module und Funktionen auf. Zu Beginn des Programmes startet die Main-Funktion eine Initialisierung. Hier werden allgemeingültige Aspekte, wie globale Variablen, Verbindungen zu Datenbank oder Kamera und Einstellungen vorgenommen. Anschließend wird ein Grafisches User-Interface aufgerufen, welches dem User ermöglicht die Legozählmaschine zu steuern. Sind notwendige Schritte wie die Auswahl von Baukästen oder dem manuellen Zählen von Bauteilen, die die Maschine nicht erkennen kann abgeschlossen, startet die automaische Erkennung der Legoteile. Der Anwender muss hier den Inhalt einer Kiste in den Förderbunker geben, die Maschine befördert die Teile automatisch in den Kamera-Raum und ermittelt durch Bildverarbeitung die enntsprechenden Bauteile. Nach Beendigung des automatischen Zählprozesses werden die Ergebnisse des manuellen und des automatischen Zählens in einer Liste zusammengefasst und die gewonnen Informationen können in einer Inventurliste ausgegeben werden. Fehlende Legoteile werden in einer seperaten Fehlteilliste ausgegeben.

Quellcode Matlab: main.m ^[1] ^[3] ^[2] ^[4] ^[5] ^[6]

GUI

Unter GUI (Graphical User Interface oder auch Grafische Benutzeroberfläche versteht man die Die Schnittstelle eines Programms für einen Menschlichen Nutzer. GUI dienen meist zu Eingabe und Ausgabe von Werten die durch ein Hauptprogramm berechnet werden, dabei haben GUI in der Regel nur wenig Rechenaufwand und dienen dem Benutzer Komfort. Die GUI der HSHL Legoteil-Zählmaschine lässt sich in folgende Bereiche aufteilen:

Auswahl des Baukastens
Manuelles Zählen der Bauteile
Autonomes Zählen der Bauteile
Korrektur des autonomen Zählens

In jedem Schritt gibt es die Möglichkeit auf Hilfe zuzugreifen. Man findet einen „Hilfe“-Knopf in der Taskleiste oben links.^[2]

Auswahl der Baukästen

Im ersten Schritt müssen die Baukästen ausgewählt werden, die gezählt werden sollen. Es ist derzeit jedoch nur möglich einen Kasten aus zu wählen. In Zukunft soll es die Möglichkeit geben, zwei Kästen gleichzeitig auswählen zu können (Beispielsweise ein Hauptkasten und Zusatzkasten). Die Auswahl des Baukastens ist für die folgenden Schritte von Bedeutung. Sollte mindestens ein Kasten ausgewählt werden, so kann man mit dem nächsten Schritt dem manuellen Zählen fortfahren.^[2]

Manuelles Zählen

Wenn der im ersten Schritten gewählte Kasten Legoteile besitzt, die für den Zählprozess ungeeignet sind, müsse diese Teile vom Benutzer der Zählmaschine manuell gezählt werden. In diesem Schritt wird eine Tabelle mit den wichtigsten Eigenschaften der manuellen Teile gezeigt. Zudem wird dem Benutzer ein Bild des jeweiligen Bauteils angezeigt was er gerade in der Tabelle markiert. Ein Fortfahren ist nur möglich, wenn der Benutzer für jedes Teil eine positive ganze Zahl eingibt.^[2]

Autonomes Zählen

Es taucht nur ein Hinweisfenster Auf welches den Benutzer informiert, dass der Autonome Zählprozess bereits begonnen hat. Man kann den Prozess durch das Drücken von ESC beenden.^[2]

Korrektur des Autonomen Zählens

Am Ende des Autonomen Zählprozess werden alle gezählten Teile angezeigt. Sollten bei autonomen Zählprozess Teile falsch erkannt werden, so hat der Benutzer die Möglichkeit die die Anzahl der Teile noch einmal manuell zu korrigieren. Nicht gezählte Teile können aber auch zurück in den Zählprozess geführt werden.^[2]

Bildverarbeitung/Legoteil-Erkennung

Bildverarbeitung_Automatisches_Zaehlen

Die automatische Legoteilerkennung erfolgt mit der Unterfunktion: AutomatischesZaehlen.m und weiteren kleineren Unterfunktionen. Als Übergabeparameter bekommt die Funktion die Schnittstellen zu Webcam, Datenbank und die serielle Schnittstelle übergegeben und liefert als Rückgabe eine chronologische Liste mit Legoteil-IDs, welche beim automatischen Zählen erkannt wurden. Zu Beginn dieser Funktion werden einmalig diverse Parameter und Variablen angelegt und initialisiert. Anschließend wird in der äußeren Schleife Folgendes wiederholt (bis Betätigung der "Escape"-Taste) durchgeführt:

Bildverbesserung & Vorsegmentierung:

Bild bzw. Frame wird von der Kamera eingelesen
Ränder werden weggeschnitten (ROI)
normalverteiltes Rauschen entfernen (Gauß-Filter)
Bild wird in Rot-, Grün- und Blauanteil zerlegt
Mehrfache Binarisierung für die Segmentierung der einzelnen Legofarben + kleine Artefakte aus den Binärbilder filtern

Nachbearbeitung:
Bei einigen vorsegmentierten Farb-Binärbildern (z.B. bei einem roten Legoteil mit Bohrungen) wird der Schatten in den Bohrungen als schwarze Pixel bzw. "schwarzes Teil" interpretiert. Diese werden wie folgt aus dem schwarzen Binärbild entfernt:

Die Binärbilder (außer das Binärbild, welches die schwarzen Legoteile beinhaltet) werden zusammenaddiert
Beim entstandenen Binärbild wird die Closing Operation durchgeführt (Füllen von Löchern und Bohrungen) --> BW_CLOSING
Die Löcher & Bohrungen aus dem schwarzen Binärbild (BW_SCHWARZ) werden entfernt mit:

BW_SCHWARZ = BW_SCHWARZ - BW_CLOSING

Um zu verhindern, dass die nicht optimal ausgeleuchtete Bereiche (z.B. dunkelgrauer Bereich in einem hellgrauen Legoteil) als zwei unterschiedliche Legoteile erkannt werden, wird Folgendes durchgeführt:

Alle Binärbilder werden addiert, wodurch ein Binärbild mit Objekten verschiedener Farben entsteht
Leichte Dilatation führt zu Verbindung zweier sehr nah benachbarter Objekte (Schattierungen mit Legoteilen "verschmelzen")

Segmentierung mit folgenden Matlab-Funktionen:

imclearborder: Entfernt alle weißen Pixel, welche eine Verbindung zum Bildrand besitzen (Objekte am Rand des Bildes) --> Objekte, deren Fläche nicht komplett von der Kamera erfasst werden, sind uninteressant
bwareaopen: Entfernt kleine zusammenhängende Segmente (Artefakte), deren Pixelanzahl unter einem vorgegebenen Schwellwert liegen.
Bwlabel: Die noch vorhandenen Objekte (Legoteile) im zusammenhängenden Binärbild werden mit einem Label versehen, damit jedes Objekt für sich betrachtet und ausgewertet werden kann

Die nachfolgenden Schritte werden in einer Schleife auf jedes gelabelte Objekt angewendet.

Klassifikation:
Merkmalsextraktion von jedem Objekt bzw. Legoteil (Mehr unter: Merkmalsextraktion):

SVN-Link: Merkmalsberechnung_3.m:
Berechnung von Umfang, Fläche, Schwerpunkt, maximaler und minimaler Abstand vom Schwerpunkt zum Objektrand

Nachdem der Schwerpunkt vom erkannten Teil berechnet wurde, wird Folgendes überprüft:

Der Flächenschwerpunkt (X-Koordinate) des Objektes befindet sich im mittleren Bildbereich
- Vorteile: Objekt wird nur in mittiger Position analysiert --> Genauigkeit steigt, da die Verzerrungseigenschaften aufgrund des Blinkwinkels auf allen Objekten gleich sind
Der Flächenschwerpunkt (Y-Koordinate) befindet sich (inklusiver einer kleinen Toleranz) nicht an derselben Stelle, wie bei dem Legoteil, welches zuvor analysiert/gezählt wurde
- Vorteile: Ein Legoteil wird nicht doppelt gezählt, da bei einer genau waagerecht ausgerichteten Kamera, sich die Höhe des Flächenschwerpunktes nicht ändert

Falls ein Teil erkannt wird (nicht doppelt):

Binärbild des Objektes wird an die Funktion FARBERKENNUNG_V2.m übergegeben, wo es einer Legofarbe zugeordnet wird (Mehr unter: Farberkennung).
Mit Hough-Transformation Kreise im Bild suchen (Matlab-Funktion: imfindcircles), da die Anzahl der gefunden Kreise als weiteres Merkmal dient
- Minimaler und maximaler Radius muss mit der Höhe der Kamera angepasst werden
Abgleich der Merkmale des Objektes mit den eingetragenen Werten aus der Datenbank (inklusive modifizierbarer Toleranzen) mit der Funktion: Datenbankabgleich.m (Mehr unter: Datenbank). Diese erhält die Merkmale des Objektes und die Schnittstelle zur Datenbank als Übergabeparameter und liefert die ID des Legoteils zurück
- falls keine Überschneidung zwischen Merkmalen und Datenbank --> ID = 0
ID wird in einer Liste gespeichert
Sollte die ID nicht "0" sein, wird der serieller Schnittstelle (Arduino) signalisiert, dass zu diesem Zeitpunkt ein Teil erkannt wurde. Mithilfe der konstanten und bekannten Bandgeschwindigkeit wird dann der Auswerfer vom Arduino angesteuert (erkannte Legoteile werden gesammelt).

Beendigung des automatischen Zählprozesses:
Falls die "Escape"-Taste betätigt wird:

Die Schleife (automatischer Zählprozess) wird unterbrochen
Arduino wird signalisiert, die Laufbänder zu stoppen
Eine Liste mit erkannten und fehlenden Teilen wird als Excel-Tabelle automatisch geöffnet.

^[1] ^[6]

Farberkennung

Die Funktion "FARBERKENNUNG_V2.m" bekommt als Übergabewerte zwei Matrizen:

Original-Frame (RGB-Bild) und Binärbild vom erkannten Objekt
mit Hilfe der Übergabeparameter wird eine 3D-Farbmaske erstellt (3D --> RGB).
- Farbmaske: Aus dem Originalbild werden nur die Pixel in die Masken übernommen, die im Binärbild dem Objekt zugeordnet werden können (weiße Pixel)
Anschließend werden Mittelwerte für Rot-, Grün- und Blau-Anteil berechnet.

Zuordnung zur nächstgelegenen Farbe:

Es werden die RGB-Mittelwerte mit einer Farbtabelle verglichen:
- die Differenzen von jedem Farbanteil zur Farbtabelle werden ermittelt. Davon werden die Differenzen des Farbanteils mit dem größten Wert (Abweichung) gespeichert.
- Anschließend wird der minimalste Wert von den maximalen Abweichungen ermittelt --> Es wird genau die Farbe ermittelt, welches die kleinste Abweichung zu der Legoteil-Farbe hat.

Die ermittelte Farbe wird als String zurückgegeben.^[1]

Merkmalsextraktion

Die Funktion "Merkmalsberechnung_3.m" erhält als Übergabeparameter ein Binärbild eines einzelnen Objektes (Legoteil). Aus diesem Objekt werden dann folgende Merkmale extrahiert, welche dann zurückgegeben werden:

Umfang --> Anzahl der Pixel, die sich am Rand des Objektes befinden
Fläche --> Anzahl der Pixel, die sich innerhalb des Objektes befinden (Löcher ausgeschlossen)
Flächenschwerpunkt --> Pixelkoordinaten {x/y}
Minimaler Abstand von Flächenschwerpunkt zu äußerem Rand des Objektes
Maximaler Abstand von Flächenschwerpunkt zu äußerem Rand des Objektes

Die Berechnung der Fläche erfolgt über die Summenbildung der Zeilen und Spalten des Binärbildes. Da so nur die weißen Pixel addiert werden, handelt es sich hierbei nur um die Pixel, die zum Objekt gehören.
Die Schwerpunktskoordinaten lassen sich mit der Matlab-Funktion Regionprops berechnen, welche als Übergabeparameter das Binärbild des Objektes und die Option 'centroid' erhält.
Mithilfe des Kantenbildes des Objektes (erzeugt mit der Matlab-Funktion bwperim), kann eine Liste mit allen Kantenkoordinaten erstellt werden (Matlab-Funktion: Regionprops(Kantenbild, 'Pixellist')). Aus der Differenz zwischen jedem einzelnen dieser Kantenpixel und dem Schwerpunkt bestimmt man nun die Abstände vom Schwerpunkt zum Rand, welche nach minimalen und maximalen Wert durchsucht werden. Anhand der Größe der Kantenpixelliste kann außerdem der Umfang des Objektes bestimmt werden.
Diese Merkmale dienen, zusätzlich zu der Farbe des Objektes und die Anzahl der Löcher im Objekt, als Indikatoren für den Abgleich zwischen aktuellen Legoteil in der Box und den hinterlegten Daten in der Datenbank.
Sollten sich herausstellen, dass diese Merkmale nicht genügen, um alle Legoteile voneinander unterscheiden zu können, sind weitere Merkmalsberechnungen möglich (z.B. Die Seitenlängen einer um das Objekt aufgespannten Boundingbox). ^[6]

Teach-IN

Zur Ermittlung von Merkmals-Daten (Datenbank) für die einzelnen Legoteile, wurde die Main-Funktion (Bildverarbeitung) kurzzeitig modifiziert, so dass die Daten der Merkmale 10 Mal ermittelt und anschließend gemittelt wurden. Diese Werte wurden in eine Datenbank geschrieben, in welcher die Legoteile mit ihren zugehörigen IDs hinterlegt sind. Während der Datensammlung wurde jedes Legoteil einzeln 10 Mal nacheinander in die Bilderkennungsbox gefahren. Bei Legoteilen, welche aus mehreren Perspektiven andere Merkmale aufweisen, wurden mehrere Merkmals-Daten der ID zugeordnet.

Ein automatisches Teach-IN von neuen Legoteilen mit GUI-Anbindung wurde für das kommende Semester vorgesehen. Dort könnte ein Legoteil in kleinen Positionsschritten automatisch vom Band in die Kamerabox eingefahren werden. So wäre eine Aufnahme des Objektes aus verschiedenen Blickwinkeln möglich.

^[1] ^[6]

Datenbankanbindung, Listen IN/OUT

Datenbank

Die Datenbank ist in MySQL implementiert und eine Verbindung mit Matlab wurde realisiert. Hinzukommt das alle Daten im Excel-Format vorhanden sind. Die Daten sind aufgeteilt in drei Excel Dateien, Datenbank Teile-Kopie_fuer sql.xlsx, Datenbank Kastendetails.xlsx, Datenbank Kasten.xlsx, die die gesamte Datenbank representieren und alle einträge beinhaltet. Dies dient der Datensicherheit, da die Daten in getrennten Formaten und Speichermedien vorhanden sind. Die Struktur innerhalb der Tabellen sollte erhalten bleiben, aber die Daten innerhalb der Tupel können nach belieben manipuliert werden. In der Datei "InventurlisteErstellen_SQL.m" befindet sich ein Code, der die Daten in die gestartete SQL-Datenbank importieren kann. Dies ist aber nur möglich solange die Strucktur, Spaltennamen und Anzahl, bestehen bleibt.

Die Datenbank ist aufgeteilt in drei Tabellen, Legoteileliste, beinhaltet alle einzelnen Legoteile, Kastendetails, enthält die Nummer der Legokästen, und der Kasten Tabelle, die die Legoteile mit den Kästen verbindet. In der Tabelle Legoteileliste sollen alle Legoteile aufgenommen werden. Die Attribute für die Legoteile sind:

* DataID, der Primarykey, ist als Autoincrement implementiert und versieht jedes neu hinzugefügte Legoteil automatisch mit einer eindeutigen ID
* LegoteileID, entspricht der ID vom Hersteller Lego, kann in unserer Datenbank zweimal vorkommen, wenn das Legoteil mehrere Perspektiven hat
* Bezeichnung, eine kurze Beschreibung des Legoteils, eine eindeutige Beschreibung wurde mit zurhilfenahme von Onlineshops realisiert (max. 30 charakter lang)
* Farbe, die Farbe des Bauteils nach Hersteller Norm
* Form, noch in Bearbeitung
* Umfang, der Pixelumfang vom Teach-In Prozess
* Flaeche, der Flaecheninhalt des Legoteils in Pixel vom Teach-In Prozess
* MaxSchwerpunkt, der maximale Schwerpunkt vom Teach-In Prozess
* MinSchwerpunkt, der minimale Schwerpuntk vom Teach-In Prozess
* Rundloch, entspricht der Anzahl der vom Teach-In Prozess erkannten Löcher im Legoteil
* AnzPerspektiven, gibt die gesamt Anzahl aller vorhandenen Perspektiven, unterschiedliche Lagen eines einzelnen Legoteils, die neue Werte für die oben genannten Attribute liefert, an
* Scanbar, '1' oder '0', '1' bedeutet es kann von der Legoteil Zählmaschine erkannt werden, '0' bedeutet es muss manuell, per Hand, gezählt werden, zB. weil es zu groß ist

Die Tabelle Kastendetails besteht aus:

* KastenID, der Primarykey, die vom Hersteller Lego vorgesehene Kastennummer, muss eindeutig sein
* Bezeichnung, eine kurze Beschreibeung des Kasten bzw. den Namen des Kastens (max. 50 charakter lang)

Zu letzt die Tabelle Kasten, diese setzt sich zusammen aus einer LegoteileID, KastenID und Anzahl. Die Tabelle Kasten spiegelt die reale Welt wieder indem sie genau beschreibt welches Legoteil in welchem Kasten ist und wie oft dieses Legoteil in einem Kasten vorhanden ist:

* LegoteileID, Primarykey mit KastenID, Forenkey auf Legoteileliste.LegoteileID, dementsprechend eine ID aus Legoteileliste,
               (LegoteileIDs können nur zugewiesen werden wenn ein eintrag in Legoteileliste vorhanden ist) 
* KastenID, Primarykey mit LegoteileID, Forenkey auf Kastendetails.KastenID, dementsprechend eine ID aus Kastendetails,
            (KastenIDs können nur zugewiesen werden wenn ein eintrag in Legoteileliste vorhanden ist)
* Anzhal, die genaue Anzahl eines Legoteil in einem bestimmten Kasten entnommen von der Originalverpackung von Lego (max. vierstelliger Integer wert)

Um in Matlab auf die Zugriff auf die Datenbank zu haben muss XAMPP und der MySQL ODBC - Connector installiert und konfiguriert sein. Sobald dies geschehen ist, kann mit:

DatenbankVerbindung = database.ODBCConnection('Datenbank','root','');

eine Verbindung hergestellt werden. Danach kann man mit mit SQL Befehlen Daten aus der Datenbank extrahieren und einpflegen. Ein Beispiel: getAllKasten.m

In sqlquery wird der SQL-Befehl hinterlegt und mit exec(conn, sqlquery) wird der Befehl auf der Datenbank, die in conn spezifiziert ist, ausgeführt. Mit fetch(curs) wird das Ergebnis der SQL-Anfrage zurück gegeben, alles weitere ist eine manipulation der Struktur in der die Daten weitergeben werden sollen.

Installation der Datenbank

Für die Benutzung der Datenbank auf einem neun PC, müssen einige Dateien Installiert und Matlab Konfiguriert. Eine Schritt für Schritt Anleitung findet sich in der Einrichten der Datenbank.docx. Hier folgt eine Kurzanleitung anhand der Schritt für Schritt Anleitung:

1. Download von XAMPP und MySQL ODBC - Connector
2. Installation von XAMPP und MySQL ODBC - Connector
3. Starte XAMPP -> starte Apache -> starte MySQL
4. Erstelle eine neue Datenbank (Benenne die Datenbank, so das sie eindeutig und ihren nutzen klar werden lässt)
5. Konfiguration von Matlab
5.1 Im oberen Reiter auf APPS gehen
5.2 Wähle unter den APPS den Database Explorer
5.3 Gehe im Menu auf New->ODBC - Configure ODBC data source
5.4 Füge als neue Datenquelle den MySQl ODBC Unicode Driver hinzu
5.5 Server Daten eingeben -> Name: Lego ; TCP/IP Server: 127.0.0.1 Port: 3306; User: root; Password: - (leer lassen); Database: eure erstellte Datenbank wählen
5.6 Alles bestätigen -> Verbidung hergestellt

^[4]

Erstellung einer Inventurliste

Eine Anforderung an die Legoteil Zählmaschine ist, dass dem Anwender nach Abschluss des Zählprozesses eine Liste in Excel ausgegeben wird, in der die gezählten Teile und dessen Anzahl aufgelistet sind. Dazu wurde zunächst eine Funktion InventurlistenTamplateMultiKaesten.m geschrieben, die aus der Datenbank die Bauteile ausliest, die in dem ausgewählten Baukästen enthalten sind und diese in eine Excel-Liste schreibt. Als Übergabeparameter benötigt die Funktion die entsprechenden BaukastenIDs, einen Dateinamen für die Inventurliste und die entsprechende Verbindung zur Datenbank. Als Rückgabewert gilt ein Cell-Array, welches den Inhalt der Inventurliste in Excel enthält.

Die Funktion InventurlistenTamplateMultiKaesten.m ist wie folgt implementiert: InventurlistenTamplateMultiKaesten.m

Nach der Erstellung des Templates werden die Gezählten IDs in die Liste eingetragen. Dazu wird der Inhalt des Templates nach den entsprechenden IDs durchsucht und die dazugehörige Anzahl notiert. Durch den Angleich voll Soll- und Ist-Anzahl der einzelnen Legoteile, wird außerdem eine Fehlteilliste erstellt, die dem Anwender anzeigt, welche Teile in welcher Häufigkeit fehlen. Die Funktion InventurlisteFuellen.m benötigt ebenfalls die entsprechenden BaukastenIDs, einen Dateinamen für die Inventurliste und die entsprechende Verbindung zur Datenbank als Übergabeparameter.Außerdem werden die gezählten Legoteil-IDs und dessen Anzahl benötigt. Als Rückgabewert gilt erneut der Inhalt der Excel-Liste.

Die Funktion InventurlisteFuellen.m ist wie folgt implementiert: InventurlisteFuellen.m

^[3]

Separierung und Zentrierung der Legoteile

Teilezentrierung

Die provisorisch aus Holz gefertigte Teilezentrierung wurde mit fixierbarer Variante aus Aluminium ersetzt. An den Zentrierungskomponenten wurden elastische Kunststoffstreifen geklebt und anschließend an den Alu-Profilen vor der Bildverarbeitungsbox festgeschraubt. ^[1] ^[3] ^[5]

Separierung

Die Separierung wurde mit Hilfe von Geschwindigkeitsdifferenzen an den Laufbandübergängen realisiert. Je größer die Geschwindigkeitsdifferenzen, desto bessere ist die Separierung möglich. Aber die Bilderkennung fungiert in diesem Punkt als "Flaschenhals", wenn das letzte Laufband zu schnell dreht, dann werden weniger Teile erkannt. Es wurden experimentell die optimalen Geschwindigkeiten für jedes Laufband ermittelt, so dass Separierung und Bilderkennung optimal laufen. ^[1] ^[3] ^[2] ^[4] ^[5] ^[6]

Elektronik und Sicherheit

Neues 24V Netzteil

Wie in den offenen Punkten aus dem Artikel Legoteil Zählmaschine 2015 beschrieben, benötigte die Lego Zählmaschine ein stärkeres Netzteil. Bei der Auslegung der Maschine wurde das Netzteil für die Versorgung der Bandmotoren zu klein dimensioniert und bei gleichzeitigem Anlaufen der Motoren ist es vorgekommen, dass das alte Netzteil mit einem maximalen Ausgangsstrom von 10 A sich aus Selbstschutz abgeschaltet hat. Hier wurde ein stärkeres Netzteil vom selben Hersteller mit 20 A maximalem Ausgangsstrom eingebaut. Dies besitzt eine etwas breite Bauweise, konnte aber durch leichte Änderungen im Schaltschrank installiert werden.^[5]

Kabelkanal

Ebenfalls in den offenen Punkten des Artikels Legoteil Zählmaschine 2015 beschrieben, sollten die bisher provisorisch verlegten Leitungen fest verlegt werden. Hierzu wurde ein Kabelkanal zur ordentlichen Verlegung der Leitungen an den Förderbändern montiert. Er dient dem Schutz und der mechanischen Entlastung der Leitung. Es wurde ein geschlitzer Kabelkanal wewählt, da an vielen unterschiedlichen Stellen Leitungen z.B. zu den Motoren abgehen. So war es nicht nötig, einen geschlossenen Kabelkanal zu modifizieren, um die Leitungsabgänge möglich zu machen.^[5]

Kamera/Bildbox- und Auswerferhalterung

Die Bildbox und die Kamera waren bis zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht befestigt und lagen lose auf dem Förderband auf. Dies barg die Gefahr, dass aus beide Teile aus ihrer beträchtlichen Höhe immer drohten herunterzufallen und irreperabel beschädigt zu werden. Zur Befestigung wurde "Boschprofil" mit den Zubehörwinkeln genutzt. Die Bildbox wurde so befestigt, dass sie über vier Schrauben Höhenverstellbar ist, um auch die Einfuhr von größeren Teilen möglich zu machen. Ebenso ist die Befestigung am Förderband mit vier Schrauben lösbar und damit die gesamte Konstruktion verschiebbar. Die Kamera wurde an der Bildboxbefestigung so fixiert, dass sie bei dieser Höhen- und Seitenverstellung immer an der selben Stelle verharrt. Dies ermöglicht eine ein mal eingestellte Kameraposition beizubehalten.

Ebenso wurde der Auswerfer am Ende des letzten Förderbandes mit Boschprofil und Winkeln befestigt. Somit ist die bisherige Befestigung über eine Holzkiste ersetzt worden. ^[5]

Höhenanpassung der Laufbänder

An den Laufbandübergängen wurden verbesserungswürdige Fallhöhen festgestellt. Die Legoteile fallen von einem Laufband auf das andere, wenn die Fallhöhe zu groß ist, dann federn die Teile ab und fallen manchmal vom Band runter. Deshalb wurden die Höhen der Laufbänder so eingestellt, dass es kleinstmögliche Fallhöhen gibt. Ebenso wurde damit der das Förderband steiler gestellt und somit die Vereinzelung der Legoteile leicht verbessert, da die größeren Teile im Bunker weniger Halt auf den Lamellen finden können und eher abrutschen. ^[5]

Elektrische Sicherheit

Die elektrische Sicherheit des Schaltschrankes wurde im Zuge der Umbauarbeiten sichergestellt, indem alle Leitungen gegen spannungsfestere Leitungen vom Typ H07 bzw. H05 ausgetauscht wurden. So werden nun auch die Anforderungen nach VDE 0100-600 erfüllt. Eine Anlagenprüfung soll im nächsten Semester vorgenommen werden, wenn alle noch anstehenden Anlagenveränderungen vorgenommen wurden. ^[5]

HSHL-Wiki-Dokumentation

Die HSHL-Wiki-Dokumentation wurde von der gesamten Gruppe bearbeitet. Jedes Themenabschnitt unterliegt der bereits oben genannten Verantwortlichkeiten. ^[1]

Evaluation der Druckluftdüsen

Der vollständige Bericht befindet sich im SVN unter
...\Dokumentation\16_Pneumatik\Evaluation_der_Druckluftdüsen.docx

Im ersten Test wurden verschiedene Legoteile und den unten in der Tabelle genannten Düsen getestet. Ziel des Versuches war es heraus zu finden, welche Legoteile sich am besten für den Test der Düsen eigen. In dem Test stellte sich heraus, dass sie Komplexität der Form der Legoteile kaum Einfluss auf das Ergebnis hat. Dies ist auf das geringe Gewicht und die großen Oberflächen der Legoteile zurückzuführen.

Im zweiten Test wurden getestet wie weit die Düsen die Legoteile bei einmaligen betätigen bewegen können. Ein Teil muss dabei mindestens eine Strecke von 20 cm überwinden können. In dem Test zeigte sich, dass die Testergebnisse von der punktuellen Düse nur dann sinnvolle Ergebnisse erzielen, wenn das Objekt mit einem optimalen Angriffswinkel getroffen wird. Deshalb schwanken die Messwerte auch sehr stark im Test. Dies ist sehr ungünstig da die Lage der Teile im laufenden Prozess der Legoteilzählmaschine sehr variabel ist. Das optimalste Ergebnis haben die spitzen Luftdruck-Düsen erzielt, da selbst mit geringen Drücken viel Kraft auf die Legoteile übertragen werden konnte.

Platz	Düsen-Nr	Düsenart	Material	min. Druck	Preis
1	1761	Spitz	Aluminium	>2,5 Bar	11,40€
2	1873	Spitz	Edelstahl	>2,5 Bar	21,70€
3	2075	Spitz	Kunststoff (ABS)	>2,5 Bar	18,80€
4	R02-100	Spitz	Edelstahl	3,5 Bar	10,60€
5	1761	Spitz	Edelstahl	3,5 Bar	40,90€

Video-Anleitung

UNTER BEARBEITUNG: wird im nächsten Semester mit Vollendung des Programm erstellt

Aktueller Stand hier: Präsentation - Legozählmaschine

^[2] ^[5] ^[6]

Pflichtenheft Dokumentation in DOORS

Das Pflichtenheft wurde mit Hilfe der Software DOORS dokumentiert.

SVN-Link: Pflichtenheft.pdf

^[6]

Prozessvisualisierung mit Visio

Die Prozesse wurden mit Microsoft´s Visio dokumentiert.


Abbildung 15: Übersicht des Gesamtprogramms	Abbildung 16: Detailierte Sicht der Bildveraberbeitung	Abbildung 17: Teilgebiet der Bildverarbeitung: Farberkennung im Detail	Abbildung 18: Teilgebiet der Bildverarbeitung: Merkmalsextraktion im Detail

^[1] ^[2] ^[6]

QM-Tests

Wurde mit Genehmigung von Prof. Schneider auf das nächste Semester verlegt. ^[1]

Auswerfer

Die bestehende Lösung hat zwei Auswerfer vorgesehen, welche die Legoteile in 3 Kategorien sortieren sollte. In unserem Pflichtenheft ist aber festgeschrieben worden, dass die Legoteile nur noch in 2 Kategorien eingeteilt werden sollen. Daher ist für den Auswefer auch nur ein Servomotor installiert worden. Die bestehende Implementierung auf dem Arduino wurde übernommen und angepasst. Die Matlab Software schickt immer, wenn ein Teil "erkannt" wurde einen String über die serielle Schnittstelle zum Arduino, dieser ließt den String ein und speichrt sich den Zeitstempel bei Eintreffen der Nachricht. Darauf wird ein Zeitdelay gerechnet, bei dem dann die Schranke für einen festgesetzten Zeitraum öffnet. Diese Umsetzung ist noch nicht sehr robust, da das Senden und Empfangen der Nachricht über eine Erkennung eines Legoteils nicht den geforderten Echtzeitanforderungen entspricht. Ebenfalls wäre es besser, wenn sich das Zeitdelay automatisch an die Bandgeschwindikeit anpassen würde und die Dauer der Schrankenöffnung sich an die Größe des erkannten Legoteils.

Planung der Aufgaben für das nächste Semester

Für das kommende Semester wurde anfangs geplant, eine Sortierungsanlage zu entwerfen und realisieren. Leider wurde festgestellt, dass ein größeres Problem bei der Vereinzelung von den Legoteilen besteht. Durch den "Flaschenhals"-Bilderkennung ist es unmöglich allein durch die Laufbandgeschwindigkeits-Differenzen alle Legoteile zu vereinzeln. Das erste Laufband, welches die Legoteile aus dem Bunker auf die nächste Laufband fördert, muss modifiziert werden damit nicht zu viele Teile auf einmal gefördert werden. Als eine der Hauptaufgaben für das nächste Semester wurde die Vereinzelung von Legoteilen vor der Bildverarbeitung festgelegt. Zusätzlich dazu noch andere Aufgaben aus dem Pflichtenheft.^[1]

Konzept für Sortieranlage

Da es ein Konzept bereits entworfen wurde, wird dieses hier auch dokumentiert (eventuell für zukünftige Aufgaben). Gedacht ist ein durch einem Motor am Rand angetriebene (konstanter Geschwindigkeit) Scheibe mit Gummi- oder Filsbeschichtung (damit die Legoteile nicht abprallen). Welches auf mindestens drei freilaufende Räder mit einem Nut rotierbar gelagert wird. In der Mitte (feststehende runde Platte) soll dann die Verkabelung (entweder elektrische Leitungen für elektro Motoren, oder pneumatische Leitungen für pneumatischen Auswerfern) platziert werden, die entweder elektrischen oder pneumatischen Auswerfern versorgen. Radial zur drehender Scheibe werden Kisten angebracht mit passend gebogenen Führungsblechen (damit die Legoteile immer in die Kisten fallen).

Zum Öffnen des 3D-Modells vom Konzept, laden Sie bitte folgende frei erhältliche Software 3DXML-Player herunter und öffnen Sie die Datei Sortieranlage.3dxml. Um das 3D-Modell zu rotieren, drücken und halten Sie die mittlere und rechte Maustasten fest. Wenn Sie dann die Maus bewegen, dann wird das 3D-Modell in die entsprechende Richtung rotiert. Zoomen: Halten Sie die mittlere Maustaste gedrückt, anschließend die rechte Maustaste antippen und loslassen (mittlere gedrückt halten), Maus nach oben bewegen --> Hineinzoomen, Maus nach unten bewegen --> Herauszoomen.

^[1]

Ergebnisse

Anleitung Programmstart

Vorbereitung
- LED-Stecker anschließen
- Hauptstecker anschließen
- Hauptschalter betätigen
Datenbank starten
- XAMPP control panel starten
- Apache Modul starten
- MySQL Modul starten
Matlab Programm öffnen
- unter SVN\MTR_SDE_Praktikum_2015\SRC die main-datei öffnen
- Programm starten
Baukasten in der GUI auswählen
handgezählte Teile eintragen
automatischer Zählprozess
- Motoren werden automatisch gestartet
- Kästen hinter das Förderband stellen
- Legoteile in den Bunker füllen
- Esc-Taste betätigen zur Beendigung des automatischen Zählprozess
Motoren werden automatisch ausgeschaltet
Inventurliste wird ausgegeben

^[4] ^[3]

Fazit

Abgeschlossene Punkte

Einbau eines 24V Netzteils, um Überlast beim Lauf aller Motoren zu verhindern.
Bildverarbeitung Differenzierung der Legoteile durch Farbe, Umfang, Fläche, Schwerpunkt, max. "Radius", min. "Radius"
Einbindung einer Datenbank mit SQL, zum Verwalten von größeren Datensätzen
Aufteilung Legoteile in Baukästen, zu besseren Auswertung der Datensätze
Montage von Kabelkanälen zum Schutz und der mechanischen Entlastung der Leitung
Montage von Kamerahaltung zum Einstellen und Fixieren der Kamera
Montage von Bildverarbeitungskasten für festen halt und optimale Beleutungsverhältnisse
Zentrierung der Teile auf dem Fließband zur besseren Bildverarbeitung und zum Auswerfen der (nicht) erkannten Teile
Anpassung der Laufbänder: Höhenverstellung und Reduktion von Schleifkontakten
GUI2.0: interaktive Benutzeroberfläche über mehrere Seiten
Erkennung von mehr als 30 verschiedenen Teilen

Offene Punkte

Optimierung der Bildverarbeitung: Mehr Merkmale, weniger Rechenleistung und schnellere Erkennung
Bildverarbeitung: Problemfarbe: Schwarz
Bildverarbeitung: Einbindung einer "Reinigungsfunktion", welche dem User ein Signal gibt, wenn fälschlicherweise Objekte auf dem Band erkannt werden
Datenbank: Füllen der Datenbank mit weiteren Legoteilen bzw. Merkmalswerten
Optimierung der Vereinzelung: eine absolute Vereinzelung wäre ideal
Teach-In Einbindung in der GUI: Benutzerschnittstelle zu Eingabe und Bearbeitung der Teile
GUI Fertigstellung: Optimierung von vorhandenen Programmteilen
Schnellerer Durchlauf: Ziel: 60 Teile in 60 Sekunden
Videoanleitung zum Erklären der Projektergebnisse
Anleitung zum Start der Maschine eine „Broschüre“ mit vielen Bildern
Erweiterung der Datenbank um neue Bauteile und Baukästen (z.B. NXT)
Merge-Funktion: Auswahl von mehrern Kästen ermöglicht
Projektabschluss: Abschlusspräsentation und Dokumentation der Arbeit um künftigen Studiengängen einen besseren Einstig zu ermöglichen.

Mögliche Themen für neue Projektziele

Realisierung eines Auswerfers um Teile in bestimmte Kästen zu sortieren
Serienproduktion Optimierung der Maschine auf kostengünstige Hardware
Rückführung um nicht erkannte Teile wieder zurück in den Prozess zu führen
Sortiersystem welche Bauteile kommen zusammen in ein Fach eines Kastens?

^[1] ^[3] ^[2] ^[4] ^[5] ^[6]

Dokumentation

SVN

Main Funktion : Main-Funktion die alle andere Unterfunktionen aufruft

AutomatischesZaehlen.m

FARBERKENNUNG_V2.m

Merkmalsberechnung_3.m

^[1]

Gefährdungsbeurteilung

SVN Link zur Gefährdungsbeurteilung
Eine Anlagenprüfung/Gefährdungsbeurteilung soll im nächsten Semester vorgenommen werden, wenn alle noch anstehenden Anlagenveränderungen vorgenommen wurden ^[5]

Autoren

↑ ^1,00 ^1,01 ^1,02 ^1,03 ^1,04 ^1,05 ^1,06 ^1,07 ^1,08 ^1,09 ^1,10 ^1,11 ^1,12 ^1,13 ^1,14 ^1,15 ^1,16 ^1,17 Autor Christo Tsibadze
↑ ^2,00 ^2,01 ^2,02 ^2,03 ^2,04 ^2,05 ^2,06 ^2,07 ^2,08 ^2,09 ^2,10 Autor Simon Hanemann
↑ ^3,0 ^3,1 ^3,2 ^3,3 ^3,4 ^3,5 ^3,6 Autor Niklas Lingenauber
↑ ^4,0 ^4,1 ^4,2 ^4,3 ^4,4 Autor Sergej Krause
↑ ^5,00 ^5,01 ^5,02 ^5,03 ^5,04 ^5,05 ^5,06 ^5,07 ^5,08 ^5,09 ^5,10 Autor Adam Fankhauser Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „Autor: Fankhauser“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert. Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „Autor: Fankhauser“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert. Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „Autor: Fankhauser“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert. Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „Autor: Fankhauser“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert. Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „Autor: Fankhauser“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert. Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „Autor: Fankhauser“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert. Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „Autor: Fankhauser“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert. Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „Autor: Fankhauser“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert.
↑ ^6,0 ^6,1 ^6,2 ^6,3 ^6,4 ^6,5 ^6,6 ^6,7 ^6,8 Autor Kevin Penner

Siehe auch / Weiterführende Links

SVN: Checkout URL | https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk
Rückblick (WS15): | http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2015
Fortsetzung Nr.2 (WS16/17): | http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016_2017

[Autor:_Tsibadze-1] 1,00 ^1,01 ^1,02 ^1,03 ^1,04 ^1,05 ^1,06 ^1,07 ^1,08 ^1,09 ^1,10 ^1,11 ^1,12 ^1,13 ^1,14 ^1,15 ^1,16 ^1,17 Autor Christo Tsibadze

[Autor:_Hanemann-2] 2,00 ^2,01 ^2,02 ^2,03 ^2,04 ^2,05 ^2,06 ^2,07 ^2,08 ^2,09 ^2,10 Autor Simon Hanemann

[Autor:_Lingenauber-3] 3,0 ^3,1 ^3,2 ^3,3 ^3,4 ^3,5 ^3,6 Autor Niklas Lingenauber

[Autor:_Krause-4] 4,0 ^4,1 ^4,2 ^4,3 ^4,4 Autor Sergej Krause

[Autor:_Fankhauser-5] 5,00 ^5,01 ^5,02 ^5,03 ^5,04 ^5,05 ^5,06 ^5,07 ^5,08 ^5,09 ^5,10 Autor Adam Fankhauser Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „Autor: Fankhauser“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert. Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „Autor: Fankhauser“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert. Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „Autor: Fankhauser“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert. Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „Autor: Fankhauser“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert. Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „Autor: Fankhauser“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert. Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „Autor: Fankhauser“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert. Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „Autor: Fankhauser“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert. Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „Autor: Fankhauser“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert.

[Autor:_Penner-6] 6,0 ^6,1 ^6,2 ^6,3 ^6,4 ^6,5 ^6,6 ^6,7 ^6,8 Autor Kevin Penner

[1]

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[4]

[5]

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@@ Zeile 1: / Zeile 1: @@
-[[Datei:LegoZählmaschine_Wiki_800px.jpg|640px|thumb|top|Abbildung X: Legoteilzählmaschine im Überblick]]
+[[Datei:LegoZählmaschine_Wiki_800px.jpg|400px|thumb|top|Abbildung 1: Legoteilzählmaschine im Überblick]]
+Bei der HSHL Lego® Zählmaschine handelt es sich um eine Maschine, die automatisch Legoteile zählen und sortieren kann, um gegebenen Falls fehlende Lego®-Steine nachbestellen zu können. Es ist ein studentisches Projekt, welches in Rahmen des System-Entwurf-Praktikums des Studiengangs Mechatronik mit Schwerpunkt System Design Engineering im 6. Semester durchgeführt wurde. <ref name="Autor: Tsibadze"> Autor Christo Tsibadze</ref>
+<ref name="Autor: Hanemann"> Autor Simon Hanemann</ref>
+'''Autoren:''' [[Benutzer:Adam_Fankhauser|Adam Fankhauser]], [[Benutzer:Christo_Tsibadze|Christo Tsibadze]], [[Benutzer:Kevin_Penner|Kevin Penner]], [[Benutzer:Niklas_Lingenauber|Niklas Lingenauber]], [[Benutzer:Sergej_Krause|Sergej Krause]], [[Benutzer:Simon_Hanemann| Simon Hanemann]]
+'''Betreuer:''' [[Benutzer:Ulrich Schneider|Prof. Schneider]]
 = Aufgabenstellung =
-Die vorhandene Legoteilzählmaschine (siehe [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2015 Legoteilzählmaschine_2015] ) soll Soft- und Hardwaremäßig modifiziert werden, um weitere Anforderungen zu erfüllen.
+Die vorhandene Legoteilzählmaschine (siehe [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2015 Legoteilzählmaschine_2015] ) soll Soft- und Hardwaremäßig modifiziert werden, um weitere Anforderungen zu erfüllen.<ref name="Autor: Tsibadze"> Autor Christo Tsibadze</ref>
 <br /><br />
 <br />
 == Liste der offenen Punkten vom letzten Semester ==
-* '''Neues 24 V Netzteil''', 24V/10A Netzteil gegen 24V/20A austauschen, um Überlast beim Lauf aller Motoren zu verhindern. Neues Netzteil ist vorhanden.
+*  [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Elektronik_und_Sicherheit '''Neues 24 V Netzteil'''], 24V/10A Netzteil gegen 24V/20A austauschen, um Überlast beim Lauf aller Motoren zu verhindern. Neues Netzteil ist vorhanden.
-* '''Software zur Bildverarbeitung (BV)''', Die Einbindung einer geeigneten Software zur Teileerkennung steht noch aus. Kommunikation mit Systems sowie Ansteuerung ist fertig. Bildverarbeitung mit 'String' als Output.
+* [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Bildverarbeitung.2FLegoteil-Erkennung '''Software zur Bildverarbeitung (BV)'''], Die Einbindung einer geeigneten Software zur Teileerkennung steht noch aus. Kommunikation mit Systems sowie Ansteuerung ist fertig. Bildverarbeitung mit 'String' als Output.
-* '''Bauteileliste in Excel''', Die Excel Liste, welche alle Teile eines Baukasten erhält, muss mit dem Ergebnis der BV abgeglichen werden. Erkannte Teile in mindestens zwei möglichen Ausrichtungen müssen erkannt und in der Liste vermerkt werden.
+* [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Datenbankanbindung.2C_Listen_IN.2FOUT '''Bauteileliste in Excel'''], Die Excel Liste, welche alle Teile eines Baukasten erhält, muss mit dem Ergebnis der BV abgeglichen werden. Erkannte Teile in mindestens zwei möglichen Ausrichtungen müssen erkannt und in der Liste vermerkt werden.
-* '''Servo für Teilesortierung''', Identisches Servo wie bisher gegenüberliegend montieren, um drei Sortierfächer (Erkannt/Nicht Erkannt/Fremdteil) zu sortieren, Konstruktion, Bestellung wurde an Fr. König geleitet.
+* [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Auswerfer '''Servo für Teilesortierung'''], Identisches Servo wie bisher gegenüberliegend montieren, um drei Sortierfächer (Erkannt/Nicht Erkannt/Fremdteil) zu sortieren, Konstruktion, Bestellung wurde an Fr. König geleitet.
-** Dieser Punkt wird in diesem Projekt nicht bearbeitet.
 * '''Zeit bis zur Servoöffnung''', Das Delay zwsichen Befehl und öffnen der Servos muss ermittelt und je nach Geschwindigkeit angepasst werden. Es ist problemlos möglich, einen weiteren 'String' - Befehl als Buchstaben für die Verzögerungszeit einzubinden, String auslesen und verarbeiten muss in Arduino Software geschehen.
-* '''Kabelkanal montieren''', Kabelkanal zur ordentlichen Verlegung der Leitungen an den Förderbändern montieren
+* [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Elektronik_und_Sicherheit '''Kabelkanal montieren'''], Kabelkanal zur ordentlichen Verlegung der Leitungen an den Förderbändern montieren
-* '''Kamerahalterung''', Konstruktion einer Kamerahalterung für die Logitech C920 WebCam Vorschlag: Brücke über Förderband.
+* [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Kamera.2FBildbox-_und_Auswerferhalterung '''Kamerahalterung'''], Konstruktion einer Kamerahalterung für die Logitech C920 WebCam Vorschlag: Brücke über Förderband.
-* '''Bildverarbeitungskasten''', Für die Bildverarbeitung muss eine der gebauten Bildverarbeitungsbox-Prototypen ausgewählt und montiert werden. Hierfür wurden Lichttests durchgeführt. Ergebnisse sind protokolliert [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation/02_Versuchsprotokolle/Lichttests/ SVN Link zu den Lichttests], Prototypen der Lichtboxen vorhanden.
+* [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Kamera.2FBildbox-_und_Auswerferhalterung '''Bildverarbeitungskasten'''], Für die Bildverarbeitung muss eine der gebauten Bildverarbeitungsbox-Prototypen ausgewählt und montiert werden. Hierfür wurden Lichttests durchgeführt. Ergebnisse sind protokolliert [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation/02_Versuchsprotokolle/Lichttests/ SVN Link zu den Lichttests], Prototypen der Lichtboxen vorhanden.
-* '''Teilezentrierung''', Die provisorisch aus Holz gefertigte Teilezentrierung soll in fixierbarer Variante aus Aluminium gefertigt werden. Ergebnisse zu den Tests der Zentrierungsmethoden sind in [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation/02_Versuchsprotokolle/Bauteilzentrierung/ diesem SVN Ordner] protokolliert, Prototypen der gewählten Teilezentrierung ist vor der Bildverarbeitungsbox verbaut.
+* [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Teilezentrierung '''Teilezentrierung'''], Die provisorisch aus Holz gefertigte Teilezentrierung soll in fixierbarer Variante aus Aluminium gefertigt werden. Ergebnisse zu den Tests der Zentrierungsmethoden sind in [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation/02_Versuchsprotokolle/Bauteilzentrierung/ diesem SVN Ordner] protokolliert, Prototypen der gewählten Teilezentrierung ist vor der Bildverarbeitungsbox verbaut.
 * '''Idee Software: Flexible Bildverarbeitungssoftware''', Durch definieren der Schnittstellen könnte in der GUI eine Einbindung frei wählbarer BV Software realisiert werden. Optimal geeignet um kleine Projekte dann an der Legoteilzaehlmaschine zu testen.
 ** Wird in diesem Projekt nicht bearbeitet.
+<ref name="Autor: Tsibadze"> Autor Christo Tsibadze</ref>
 == Aufgabenteilung inkl. weiteren Aufgaben aus dem Pflichtenheft ==
@@ Zeile 35: / Zeile 43: @@
 Es wurden für jede Aufgabe ein oder mehrere Verantwortliche(n) aus der Gruppe festgelegt. Jede Person ist dann dafür zuständig, dass diese Aufgaben erfüllt werden. Bei Bedarf steht dieser Person die ganze Gruppe zur Hilfe zur Verfügung.
-* '''Kevin Penner:'''
+* [[Benutzer:Kevin_Penner|'''Kevin Penner:''']]
-** Separierung und Zentrierung der Lego-Teile
+** [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Separierung_und_Zentrierung_der_Legoteile Separierung und Zentrierung der Lego-Teile]
-** Pflichtenheft Dokumentation mit Software "DOORS"
+** [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Pflichtenheft_Dokumentation_in_DOORS Pflichtenheft Dokumentation mit Software "DOORS"]
-** Bildverarbeitung/Legoteil-Erkennung
+** [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Bildverarbeitung.2FLegoteil-Erkennung Bildverarbeitung/Legoteil-Erkennung]
-* '''Simon Hanemann:'''
+* [[Benutzer:Simon_Hanemann|'''Simon Hanemann:''']]
-** GUI Programmierung
+** [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#GUI GUI Programmierung]
-** Dokumentation in HSHL-Wiki
+** [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016 Dokumentation in HSHL-Wiki]
-** Video-Anleitung
+** [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016# Video-Anleitung]
-* '''Adam Frankhauser:'''
+* [[Benutzer:Adam_Fankhauser|'''Adam Fankhauser:''']]
-** Elektr. Sicherheit
+** [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Elektronik_und_Sicherheit Elektr. Sicherheit]
-** Bildverarbeitungs-Box Fixierung/Stabilisierung
+** [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Kamera.2FBildbox-_und_Auswerferhalterung Bildverarbeitungs-Box Fixierung/Stabilisierung]
-** Video-Anleitung
+** [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016# Video-Anleitung]
-* '''Niklas Lingenauber:'''
+* [[Benutzer:Niklas_Lingenauber|'''Niklas Lingenauber:''']]
-** Datenbankanbindung IN/OUT und Listen
+** [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Datenbankanbindung.2C_Listen_IN.2FOUT Datenbankanbindung IN/OUT und Listen]
-** Projektplanung
+** [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Projektplan Projektplan]
-** QM-Tests (nach Rücksprache mit Prof. Schneider auf das nächste Semester verlegt)
+** [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016# QM-Tests (nach Rücksprache mit Prof. Schneider auf das nächste Semester verlegt)]
-** Bildverarbeitung/Legoteil-Erkennung
+** [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Bildverarbeitung.2FLegoteil-Erkennung Bildverarbeitung/Legoteil-Erkennung]
-* '''Sergej Krause:'''
+* [[Benutzer:Sergej_Krause|'''Sergej Krause:''']]
-** Teach-IN Funktion
+** [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Teach-IN Teach-IN Funktion]
-** Datenbankanbindung IN/OUT und Listen
+** [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Datenbankanbindung.2C_Listen_IN.2FOUT Datenbankanbindung IN/OUT und Listen]
-** Separierung und Zentrierung der Lego-Teile
+** [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Separierung_und_Zentrierung_der_Legoteile Separierung und Zentrierung der Lego-Teile]
-* '''Christo Tsibadze:'''
+* [[Benutzer:Christo_Tsibadze|'''Christo Tsibadze:''']]
-** Projektplanung
+** [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Projektplan Projektplan]
-** Bildverarbeitung/Legoteil-Erkennung
+** [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Bildverarbeitung.2FLegoteil-Erkennung Bildverarbeitung/Legoteil-Erkennung]
-** Visualisierung von Prozessen mit "Visio"
+** [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Prozessvisualisierung_mit_Visio Visualisierung von Prozessen mit "Visio"]
+<ref name="Autor: Tsibadze"> Autor Christo Tsibadze</ref>
 = Projektplan =
-[[Datei:Aufgabenteilung_Projektplan.jpg|700px|thumb|right|Abbildung X: Aufgabenstellung und Projektplan]]
+[[Datei:Aufgabenteilung_Projektplan.jpg|600px|thumb|left|Abbildung 2: Aufgabenstellung und Projektplan]]
-[[Datei:Projektplan Legozählmaschine1.png|300px|thumb|right|Abbildung X: Projektplan]]
+[[Datei:Projektplan Legozählmaschine1.png|300px|thumb|right|Abbildung 3: Projektplan]]
-Meilensteine für das 6. Semester mit Deadlines:
+<br />
+'''Meilensteine für das 6. Semester mit Deadlines:'''
 * 06.06.2016: Hardware und Software Inbetriebnahme
@@ Zeile 81: / Zeile 93: @@
 * 14.11.2016: wird noch festgelegt, entweder Auswerfer- oder Separierung vor der BV Optimierung
 * 16.01.2016: Algorithmen Optimierung, Teach-In XT/EV3 und Report
-<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />
+<ref name="Autor: Tsibadze"> Autor Christo Tsibadze</ref>
+<ref name="Autor: Lingenauber"> Autor Niklas Lingenauber</ref>
+<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />
 = Realisierung =
+== Main-Funktion ==
-== GUI ==
+[[Datei:MAIN.jpg|300px|thumb|right|Abbildung 4: Aufbau der Main-Funktion]]
-'''"UNTER BEARBEITUNG"'''
+Die Mainfunktion ist das Hauptprogramm der Legozählmaschine. Sie ruft nach Start des Programmes alle weiteren Module und Funktionen auf.
+Zu Beginn des Programmes startet die Main-Funktion eine Initialisierung. Hier werden allgemeingültige Aspekte, wie globale Variablen, Verbindungen zu Datenbank oder Kamera und Einstellungen vorgenommen. Anschließend wird ein Grafisches User-Interface aufgerufen, welches dem User ermöglicht die Legozählmaschine zu steuern. Sind notwendige Schritte wie die Auswahl von Baukästen oder dem manuellen Zählen von Bauteilen, die die Maschine nicht erkennen kann abgeschlossen, startet die automaische Erkennung der Legoteile. Der Anwender muss hier den Inhalt einer Kiste in den Förderbunker geben, die Maschine befördert die Teile automatisch in den Kamera-Raum und ermittelt durch Bildverarbeitung die enntsprechenden Bauteile. Nach Beendigung des automatischen Zählprozesses werden die Ergebnisse des manuellen und des automatischen Zählens in einer Liste zusammengefasst und die gewonnen Informationen können in einer Inventurliste ausgegeben werden. Fehlende Legoteile werden in einer seperaten Fehlteilliste ausgegeben.
-== Bildverarbeitung/Legoteil-Erkennung ==
-=== Bildverarbeitung_Main_Funktion ===
-[[Datei:Bildverarbeitung_Main.jpg|550px|thumb|right|Abbildung X: Bildverarbeitung_Mainfunktion]]
-Legoteilerkennung wird mit Hilfe von einer Main-Funktion (Bildverarbeitung) und weiteren kleineren Funktionen realisiert. In der Main-Funktion werden einmalig diverse Parameter und Variablen angelegt und initialisiert. Anschließend wird in der äußeren Schleife folgendes wiederholt durchgeführt bis die "Escape"-Taste  getätigt wird:
-* Bild bzw. Frame wird von der Kamera eingelesen
-* Ränder werden weggeschnitten
-* Mit Gauß-Filter gefiltert
-* Bild wird in Rot-, Grün- und Blau-Anteilen separiert
-* Anschließend werden nur die Pixeln aus dem Bild in verschiedenen Binär-Bildern kopiert, die der Lego-Farben entsprechen --> Vorsegmentierung
-<br />
-Bei einigen vorsegmentierten Binär-Farbbildern z.B. bei einem Roten Legoteil mit Bohrungen, wird der Schatten in den Bohrungen als schwarze Pixeln bzw. "schwarzes Teil" erkannt. Dies bekommen wir mit folgender Algorithmus entfernt:
-* Mit einer If-Abfrage wird festgestellt ob nach der Vorsegmentierung ein Binär-Bild für schwarzes Teil und mind. eins für ein Teil in anderer Farbe erkannt wurde.
-* Falls Ja: werden die Binärbilder addiert, um wenige Pixel dilatiert (vergrößert), und anschließend geprüft ob das neue Bild nur einen zusammenhängenden Teil ergibt oder nicht:
-** Falls Ja: dann wird das schwarze Binär-Bild verworfen, da es sich dort nur um Schatten handelt.
-** Falls nicht: dann handelt es sich um zwei verschiedene Lego-Teile.
-* Um zu verhindern, dass die nicht optimal ausgeleuchtete Bereiche z.B. an einem grauen Legoteil als Dunkelgrau erkannt wird, wird folgendes durchgeführt:
-** If-Abfrage ob es z.B. ein graues und ein dunkelgraues Binärbild erkannt wurde:
-*** Falls Ja: Summe der beiden bilden
-*** Prüfen ob die Summe nur einen Zusammenhängenden Teil ergibt, falls Ja: dann handelt es sich nur um einen (helleren) Teil, falls nicht --> zwei verschiedene Teile.
-** Falls zwei verschiedene Teile erkannt wurden inkl. Schatten, dann wird durch Kombination von erst Summe und dann Differenz der Schatten herausgefiltert.
-<br />
-Segmentierung:
-* imclearborder: entfernt Rausch-Pixel an den Rändern
-* bwareaopen: entfernt Segmente deren Pixelanzahl unter einem vorgegebenen Wert sind. (Salt&Pepper, Rauschunterdrückung)
-* Bwlabel: die Summe aller Binärbilder werden Separiert und mit einem "Label" versehen.
-<br />
-Merkmalsextraktion:
-* Merkmalsberechnung_3:
-** Umfang, Fläche, Schwerpunkt, max. "Radius", min. "Radius"
-<br />
-Nachdem die Pixelfläche vom erkannten Teil berechnet wurde, wird solange iteriert, bis der Pixelflächenschwerpunkt in einem mittleren Kamerabild-Bereich befindet. Erst dann wird das Teil als Erkannt notiert.
-Da das mittlere Bereich im Kamerabild nicht nur aus einer Pixelspalte besteht, wurde noch ein weiteres Kriterium abgefragt, um das selbe Teil nicht doppelt zu zählen:
-* die Höhe (Y-Wert) von der Pixelflächenschwerpunkt der zuletzt erkannten Teil gespeichert und mit dem nächst erkannten Teil vergliechen, falls bestimmter Differenz überschritten wird --> dann handelt es sich um ein anderes Teil. Falls nicht --> das selbe Teil, wird nicht gezählt.
-Der Kamerabildbereich wurde nicht als eine Pixelspalte mit der Breite von nur einem Pixel gewählt, da dadurch es schwieriger wurde, einen Pixelflächenschwerpunkt von einem erkannten Teil genau in dieser Pixelspalte zu erwischen.
-<br />
-Falls ein Teil erkannt (nicht doppelt):
-* dann wird die Binärbild-Matrix an die Funktion "FARBERKENNUNG_V2" übergegeben, wo es zur einer nächstegelegener Legofarbe zugeordnet wird.
-* Arduino wird signalisiert, dass in diesen Zeitpunkt ein Teil erkannt wurde, anhand der konstanten Bandgeschwindigkeit wird dann der Auswerfer angesteuert.
-* Funktion imfindcircles: ermittelt Kreise als Merkmal im Binärbild.
-<br />
-Anschließend werden die ermittelten Merkmale mit Datenbank abgeglichen. Bei Übereinstimmung mit vordefinierten Toleranzen wird ein eindeutiges ID in einer Liste gespeichert.
-<br />
-Falls die "Escape"-Taste betätigt wird:
-* dann werden wird die Schleife unterbrochen
-* Arduino wird signalisiert um Laufbänder zu stoppen
-* eine Liste der erkannten und fehlenden Teile wird als Excel automatisch geöffnet.
-<br />
-'''Quellcode Matlab:'''
-<source lang="matlab">
-%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
-%                                                                         %
-% Funktion        : Automatischer Zählprozess von Legoteilen mittels      %
-%                   Bildverarbeitung                                      %
-%                                                                         %
-%                                                                         %
-% Eingabe         : cam: konfiguriertes Kameraobjekt                      %
-%                   conn_db: Verbidnung zur Datenbank                     %
-%                   serial: Verbindung zur seriellen Schnittstelle        %
-%                                                                         %
-%                                                                         %
-% Ausgabe         : Teileliste: Cell Array mit den gezählten ID's während %
-%                   des automatischen Zählprozesses                       %
-%                                                                         %
-%                                                                         %
-% Autor           : Kevin Penner & Christo Tsibadze                       %
-%                                                                         %
-% Implementation  : MATLAB R2015a                                         %
-%                                                                         %
-% Bemerkung       : Grober Ablauf:                                        %
-%                   1) Binasisierung & Bereinigung                        %
-%                   2) Merkmalsextraktion (Fläche, Farbe, Umfang etc.)    %
-%                   3) Abgleich der Merkmale mit einer Datenbank          %
-%                                                                         %
-% Änderungsdatum  : 17.06.2016                                            %
-%                                                                         %
-%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
-function [Teileliste] = AutomatischesZaehlen(cam, conn_db, serial)
+'''Quellcode Matlab:''' [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC/main.m main.m]
+<ref name="Autor: Tsibadze"> Autor Christo Tsibadze</ref>
+<ref name="Autor: Lingenauber"> Autor Niklas Lingenauber</ref>
+<ref name="Autor: Hanemann"> Autor Simon Hanemann</ref>
+<ref name="Autor: Krause"> Autor Sergej Krause</ref>
+<ref name="Autor: Fankhauser"> Autor Adam Fankhauser</ref>
+<ref name="Autor: Penner"> Autor Kevin Penner</ref>
-%% Parameter & Konstanten %%
+== GUI ==
-%Bildgröße bestimmen
+Unter '''GUI''' (Graphical User Interface oder auch Grafische Benutzeroberfläche versteht man die Die Schnittstelle eines Programms für einen Menschlichen Nutzer. GUI dienen meist zu Eingabe und Ausgabe von Werten die durch ein Hauptprogramm berechnet werden, dabei haben GUI in der Regel nur wenig Rechenaufwand und dienen dem Benutzer Komfort.
-OrgImage = snapshot(cam);
+Die GUI der HSHL Legoteil-Zählmaschine lässt sich in folgende Bereiche aufteilen:
-[height,width,~] = size(OrgImage);
+* Auswahl des Baukastens
+* Manuelles Zählen der Bauteile
+* Autonomes Zählen der Bauteile
+* Korrektur des autonomen Zählens
-%Mindestgröße (in Pixeln) eines Legoteils
-Ueberschneidung = 100;
-%Bereinigungswert
+In jedem Schritt gibt es die Möglichkeit auf Hilfe zuzugreifen. Man findet einen „Hilfe“-Knopf in der Taskleiste oben links.<ref name="Autor: Hanemann"> Autor Simon Hanemann</ref>
-Salt_Pepper = 300;
-%Strukturelement für Bereinigung von Schatten
-SE = strel('square',2);
-%Sigma für Gaussfilter
+===Auswahl der Baukästen===
-sigma = 1;
+Im ersten Schritt müssen die Baukästen ausgewählt werden, die gezählt werden sollen. Es ist derzeit jedoch nur möglich einen Kasten aus zu wählen. In Zukunft soll es die Möglichkeit geben, zwei Kästen gleichzeitig auswählen zu können (Beispielsweise ein Hauptkasten und Zusatzkasten).
+Die Auswahl des Baukastens ist für die folgenden Schritte von Bedeutung.
+Sollte mindestens ein Kasten ausgewählt werden, so kann man mit dem nächsten Schritt dem manuellen Zählen fortfahren.<ref name="Autor: Hanemann"> Autor Simon Hanemann</ref>
-%Bildminimierung durch Abschneiden von Bildrändern mit:
-CropX = 1;
-CropY = 30;
-%Legoteil wird nur im folgenden Bildbereich gezählt (x-Achse):
-BildmitteOffsetAnfang=20;
-BildmitteOffsetEnde=150;
-BildmitteAnfang = round(width/2)-BildmitteOffsetAnfang;
-BildmitteEnde = round(width/2)+BildmitteOffsetEnde;
-%Variable zur Speicherung des letzten (im letzten Frame) Schwerpunktes (nur
-%y-Koordinate) und Toleranz für Schwerpunktsvergleich (damit ein Legoteil
-%nur einmal gezählt wird)
-%abs(Schwerpunkt_Y - SPY_MEM) >= 5 --> Dieses Legoteil wurde noch nicht gezählt
-%abs(Schwerpunkt_Y - SPY_MEM) < 5 --> Dieses Legoteil wurde schon gezählt
-SPY_MEM = 0;
-SPY_DIFF = 5;
-%Offset für die Helligkeit des Bildes (für Farberkennung)
+[[Datei:Schritt1 Auswahl der Baukaesten.JPG|250px|center|thumb|Abbildung 5: GUI Auswahl der Baukästen]]
-FarbOffset = 1.2;
-%Maximale und Minimale Größe eines gesuchten Kreises (Loch) festlegen.
+===Manuelles Zählen===
-%Und die Kreisförmigkeit
+Wenn der im ersten Schritten gewählte Kasten Legoteile besitzt, die für den Zählprozess ungeeignet sind, müsse diese Teile vom Benutzer der Zählmaschine manuell gezählt werden. In diesem Schritt wird eine Tabelle mit den wichtigsten Eigenschaften der manuellen Teile gezeigt. Zudem wird dem Benutzer ein Bild des jeweiligen Bauteils angezeigt was er gerade in der Tabelle markiert.
-RadiusMin = 7;
+Ein Fortfahren ist nur möglich, wenn der Benutzer für jedes Teil eine positive ganze Zahl eingibt.<ref name="Autor: Hanemann"> Autor Simon Hanemann</ref>
-RadiusMax = 15;
-Circle_Sensitivity = 0.84;
-%Anlegen eines Cell-Arrays zum Speichern der ID's
-Teileliste = {0};
-TeilelisteIndex = 1;
-%Index für erkannte Teile
-ErkannteTeileIndex = 0;
-%Merkmalsspeicher für den Teach-In Prozess (Für das Füllen der Datenbank)
+[[Datei:Schritt2 Manuelles Zaehlen.JPG|250px|center|thumb|Abbildung 6: GUI Manuelles Zählen]]
-%Parameter = zeros(10,4);
-%b = 1;
-%% Algorirhmus %%
+===Autonomes Zählen===
+Es taucht nur ein Hinweisfenster Auf welches den Benutzer informiert, dass der Autonome Zählprozess bereits begonnen hat.
+Man kann den Prozess durch das Drücken von ESC beenden.<ref name="Autor: Hanemann"> Autor Simon Hanemann</ref>
-%Fenster für das Anzeigen von binasisierten Legoteilen
-figure('name', 'Esc-Taste zum Beenden');
- while(true)
+===Korrektur des Autonomen Zählens===
-%% Bildvorverarbeitung %%
+Am Ende des Autonomen Zählprozess werden alle gezählten Teile angezeigt.
-%Einlesen des Frames
+Sollten bei autonomen Zählprozess Teile falsch erkannt werden, so hat der Benutzer die Möglichkeit die die Anzahl der Teile noch einmal manuell zu korrigieren. Nicht gezählte Teile können aber auch zurück in den Zählprozess geführt werden.<ref name="Autor: Hanemann"> Autor Simon Hanemann</ref>
-OrgImage = snapshot(cam);
-%Ränder abschneiden
+== Bildverarbeitung/Legoteil-Erkennung ==
-Crop_Image = OrgImage(CropY:(height-CropY), CropX:(width-CropX),:);
-%Gauss filtern
+=== Bildverarbeitung_Automatisches_Zaehlen ===
-Im_R = imgaussfilt(Crop_Image(:,:,1),sigma);
-Im_G = imgaussfilt(Crop_Image(:,:,2),sigma);
-Im_B = imgaussfilt(Crop_Image(:,:,3),sigma);
-%% Binarisierung %%
+[[Datei:Bildverarbeitung_Main.jpg|300px|thumb|right|Abbildung 7: Bildverarbeitung_AutomatischesZaehlen]]
+Die automatische Legoteilerkennung erfolgt mit der Unterfunktion: [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC\Bildverarbeitung\Tracking\Algorithmus_und_Module\AutomatischesZaehlen.m AutomatischesZaehlen.m] und weiteren kleineren Unterfunktionen. Als Übergabeparameter bekommt die Funktion die Schnittstellen zu Webcam, Datenbank und die serielle Schnittstelle übergegeben und liefert als Rückgabe eine chronologische Liste mit Legoteil-IDs, welche beim automatischen Zählen erkannt wurden. Zu Beginn dieser Funktion werden einmalig diverse Parameter und Variablen angelegt und initialisiert. Anschließend wird in der äußeren Schleife Folgendes wiederholt (bis Betätigung der "Escape"-Taste) durchgeführt:
+<br /><br />'''Bildverbesserung & Vorsegmentierung:'''<br />
+* Bild bzw. Frame wird von der Kamera eingelesen
+* Ränder werden weggeschnitten (ROI)
+* normalverteiltes Rauschen entfernen (Gauß-Filter)
+* Bild wird in Rot-, Grün- und Blauanteil zerlegt
+* Mehrfache Binarisierung für die Segmentierung der einzelnen Legofarben + kleine Artefakte aus den Binärbilder filtern
+<br />
+'''Nachbearbeitung:'''<br />
+Bei einigen vorsegmentierten Farb-Binärbildern (z.B. bei einem roten Legoteil mit Bohrungen) wird der Schatten in den Bohrungen als schwarze Pixel bzw. "schwarzes Teil" interpretiert. Diese werden wie folgt aus dem schwarzen Binärbild entfernt:
+# Die Binärbilder (außer das Binärbild, welches die schwarzen Legoteile beinhaltet) werden zusammenaddiert
+# Beim entstandenen Binärbild wird die Closing Operation durchgeführt (Füllen von Löchern und Bohrungen) --> BW_CLOSING
+# Die Löcher & Bohrungen aus dem schwarzen Binärbild (BW_SCHWARZ) werden entfernt mit:
+BW_SCHWARZ = BW_SCHWARZ - BW_CLOSING
+<br /><br />
-%Binärbild für gelbe Legoteile (inklusive Bereinigung von Artefakten)
+Um zu verhindern, dass die nicht optimal ausgeleuchtete Bereiche (z.B. dunkelgrauer Bereich in einem hellgrauen Legoteil) als zwei unterschiedliche Legoteile erkannt werden, wird Folgendes durchgeführt:
-BW_FARBE(:,:,1) = Im_R>255*0.9 & Im_G>255*0.68 & Im_B<255*0.05;
+# Alle Binärbilder werden addiert, wodurch ein Binärbild mit Objekten verschiedener Farben entsteht
-BW_FARBE(:,:,1) = bwareaopen(BW_FARBE(:,:,1), Salt_Pepper);
+# Leichte Dilatation führt zu Verbindung zweier sehr nah benachbarter Objekte (Schattierungen mit Legoteilen "verschmelzen")
-%Binärbild für weiße Legoteile (inklusive Bereinigung von Artefakten)
+<br />
-BW_FARBE(:,:,2) = Im_R>255*0.9 & Im_G>255*0.9 & Im_B>255*0.9;
+'''Segmentierung mit folgenden Matlab-Funktionen:'''
-BW_FARBE(:,:,2) = bwareaopen(BW_FARBE(:,:,2), Salt_Pepper);
+* imclearborder: Entfernt alle weißen Pixel, welche eine Verbindung zum Bildrand besitzen (Objekte am Rand des Bildes) --> Objekte, deren Fläche nicht komplett von der Kamera erfasst werden, sind uninteressant
+* bwareaopen: Entfernt kleine zusammenhängende Segmente (Artefakte), deren Pixelanzahl unter einem vorgegebenen Schwellwert liegen.
+* Bwlabel: Die noch vorhandenen Objekte (Legoteile) im zusammenhängenden Binärbild werden mit einem Label versehen, damit jedes Objekt für sich betrachtet und ausgewertet werden kann
+Die nachfolgenden Schritte werden in einer Schleife auf jedes gelabelte Objekt angewendet.
+<br /><br />
-%Binärbild für beige Legoteile (inklusive Bereinigung von Artefakten)
+'''Klassifikation:'''<br />
-BW_FARBE(:,:,3) = Im_R>255*0.65 & Im_G>255*0.62 & Im_G<255*0.95 & Im_B>255*0.21 & Im_B<255*0.65;
+Merkmalsextraktion von jedem Objekt bzw. Legoteil (Mehr unter: [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Merkmalsextraktion Merkmalsextraktion]):
-BW_FARBE(:,:,3) = bwareaopen(BW_FARBE(:,:,3), Salt_Pepper);
+* SVN-Link: [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC\Bildverarbeitung\Tracking\Algorithmus_und_Module\Merkmalsberechnung_3.m Merkmalsberechnung_3.m]:
+* Berechnung von Umfang, Fläche, Schwerpunkt, maximaler und minimaler Abstand vom Schwerpunkt zum Objektrand
+<br />
+Nachdem der Schwerpunkt vom erkannten Teil berechnet wurde, wird Folgendes überprüft:
+* Der Flächenschwerpunkt (X-Koordinate) des Objektes befindet sich im mittleren Bildbereich
+** Vorteile: Objekt wird nur in mittiger Position analysiert --> Genauigkeit steigt, da die Verzerrungseigenschaften aufgrund des Blinkwinkels auf allen Objekten gleich sind
+* Der Flächenschwerpunkt (Y-Koordinate) befindet sich (inklusiver einer kleinen Toleranz) nicht an derselben Stelle, wie bei dem Legoteil, welches zuvor analysiert/gezählt wurde
+** Vorteile: Ein Legoteil wird nicht doppelt gezählt, da bei einer genau waagerecht ausgerichteten Kamera, sich die Höhe des Flächenschwerpunktes nicht ändert
+<br />
+Falls ein Teil erkannt wird (nicht doppelt):
+* Binärbild des Objektes wird an die Funktion [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC\Bildverarbeitung\Tracking\Algorithmus_und_Module\FARBERKENNUNG_V2.m FARBERKENNUNG_V2.m] übergegeben, wo es einer Legofarbe zugeordnet wird (Mehr unter: [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Farberkennung Farberkennung]).
+* Mit Hough-Transformation Kreise im Bild suchen (Matlab-Funktion: '''imfindcircles'''), da die Anzahl der gefunden Kreise als weiteres Merkmal dient
+** Minimaler und maximaler Radius muss mit der Höhe der Kamera angepasst werden
+* Abgleich der Merkmale des Objektes mit den eingetragenen Werten aus der Datenbank (inklusive modifizierbarer Toleranzen) mit der Funktion: [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC\Bildverarbeitung\Tracking\Algorithmus_und_Module\Datenbankabgleich.m Datenbankabgleich.m] (Mehr unter: [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Datenbank Datenbank]). Diese erhält die Merkmale des Objektes und die Schnittstelle zur Datenbank als Übergabeparameter und liefert die ID des Legoteils zurück
+** falls keine Überschneidung zwischen Merkmalen und Datenbank --> ID = 0
+* ID wird in einer Liste gespeichert
+* Sollte die ID nicht "0" sein, wird der serieller Schnittstelle (Arduino) signalisiert, dass zu diesem Zeitpunkt ein Teil erkannt wurde. Mithilfe der konstanten und bekannten Bandgeschwindigkeit wird dann der Auswerfer vom Arduino angesteuert (erkannte Legoteile werden gesammelt).
-%Binärbild für rote Legoteile (inklusive Bereinigung von Artefakten)
+<br />
-BW_FARBE(:,:,4) = Im_R>255*0.7 & Im_R<255*0.96 & Im_G<255*0.1 & Im_B<255*0.1;
+'''Beendigung des automatischen Zählprozesses:'''
-BW_FARBE(:,:,4) = bwareaopen(BW_FARBE(:,:,4), Salt_Pepper);
+<br />
+Falls die "Escape"-Taste betätigt wird:
+* Die Schleife (automatischer Zählprozess) wird unterbrochen
+* Arduino wird signalisiert, die Laufbänder zu stoppen
+* Eine Liste mit erkannten und fehlenden Teilen wird als Excel-Tabelle automatisch geöffnet.
-%Binärbild für schwarze Legoteile (inklusive Bereinigung von Artefakten)
+<ref name="Autor: Tsibadze"> Autor Christo Tsibadze</ref>
-%Noch verbesserungswürdig (z.B. anderer Farbraum)
+<ref name="Autor: Penner"> Autor Kevin Penner</ref>
-BW_FARBE(:,:,5) = Im_R<255*0.2 & Im_G<255*0.2 & Im_B<255*0.2 & Im_G>255*0.015;
+<br />
-BW_FARBE(:,:,5) = bwareaopen(BW_FARBE(:,:,5), Salt_Pepper);
-%Binärbild für blaue Legoteile (inklusive Bereinigung von Artefakten)
-BW_FARBE(:,:,6) = Im_R<255*0.05 & Im_G<255*0.52 & Im_B > 255*0.6 & Im_B < 255*0.9;
-BW_FARBE(:,:,6) = bwareaopen(BW_FARBE(:,:,6), Salt_Pepper);
-%Binärbild für grüne Legoteile (inklusive Bereinigung von Artefakten)
-%Noch verbesserungswürdig (z.B. anderer Farbraum)
-BW_FARBE(:,:,7) = Im_R<255*0.2 & Im_B<255*0.33 & Im_G>255*0.3;
-BW_FARBE(:,:,7) = bwareaopen(BW_FARBE(:,:,7), Salt_Pepper);
-%Binärbild für hellgraue Legoteile (inklusive Bereinigung von Artefakten)
-BW_FARBE(:,:,8) = Im_R<255*0.77 & Im_G<255*0.85 & Im_B<255*0.79 & Im_R>255*0.5 & Im_G>255*0.6 & Im_B>255*0.54; %HELLGRAU
-BW_FARBE(:,:,8) = bwareaopen(BW_FARBE(:,:,8), Salt_Pepper);
-%Binärbild für dunkelgraue Legoteile (inklusive Bereinigung von Artefakten)
-BW_FARBE(:,:,9) = Im_R<255*0.55 & Im_G<255*0.6 & Im_B<255*0.56 & Im_R>255*0.3 & Im_G>255*0.29 & Im_B>255*0.25; %DUNKELGRAU
-BW_FARBE(:,:,9) = bwareaopen(BW_FARBE(:,:,9), Salt_Pepper);
-%% Bereinigung des Binärbildes - schwarze Schatten löschen (z.B. Löcher) %%
-BW_BLACK = 0;
-%Alle Binärbilder (von allen Farben) in das schwarze Binärbild addieren
-%--> Legoteile und deren Löcher bilden eine Fläche
-for i=1:9
-    if i~=5
-        BW_BLACK = BW_BLACK+BW_FARBE(:,:,i);
-    end
-end
-%Löcher (schwarze Pixel auf weißem Hintergrund) füllen
-BW_BLACK = imfill(BW_BLACK, 'holes');
-%Unbereinigtes schwarzes Binärbild - erzeugtes Bild = Bereinigtes schwarzes
-%Binärbild
-BW_FARBE(:,:,5) = uint8(BW_FARBE(:,:,5) - BW_BLACK(:,:));
-%% Labelbild erstellen %%
-BW_IMAGE = 0;
-%Alle Binärbilder aufaddieren und dannach Bereinigen bzw. Legoteil und
-%deren Schattierungen "verschmelzen"
-for i=1:9
-    if((sum(sum(BW_FARBE(:,:,i))))<Ueberschneidung)
-        BW_FARBE(:,:,i)=0;
-    else
-        BW_FARBE(:,:,i) = imdilate(BW_FARBE(:,:,i),SE);
-        BW_IMAGE = BW_IMAGE + BW_FARBE(:,:,i);
-    end
-end
-%Binärbild bereinigen (Artefakte und Bildrand)
-BW_IMAGE = imclearborder(BW_IMAGE);
-BW_IMAGE = bwareaopen(BW_IMAGE, Salt_Pepper);
-%Binärbild labeln
-[BW_IMAGE, numObjects] = bwlabel(BW_IMAGE);
-%% Merkmalsextraktion der einzelnen Objekte im Labelbild und Vergleich mit Datenbank %%
-for i=1:numObjects
-    %Berechnen von Umfang, Fläche und Schwerpunkt in Pixeleinheiten
-    %1.Möglichkeit: Löcher werden gefüllt
-    %[Umfang, Flaeche, Schwerpunkt, EntfernungPunkteMaxMin] = Merkmalsberechnung_3(imfill(ismember(BW_IMAGE,i),'holes'));
-    %2.Möglichkeit: Binärbild so belassen (Löcher werden nicht gefüllt)
-    [Umfang, Flaeche, Schwerpunkt, EntfernungPunkteMaxMin] = Merkmalsberechnung_3(ismember(BW_IMAGE,i));
-    %Überprüfung, ob Objekt miitig in der Kamerabox liegt und Überprüfung, ob Legoteil schon gezählt wurde
-    if Schwerpunkt(1)>= BildmitteAnfang && Schwerpunkt(1)<= BildmitteEnde && abs(Schwerpunkt(2)-SPY_MEM)>SPY_DIFF
-        %Y-Koordinate des Schwerpunktes speichern (für spätere Überprüfung,
-        %ob ein Teil schon gezählt wurde)
-        SPY_MEM = Schwerpunkt(2);
-        %Farberkennung des Legoteils
-        [FARBE] = FARBERKENNUNG_V2( Crop_Image*FarbOffset, ismember(BW_IMAGE,i));
-        %Kreise/Löcher im Legoteil erkennen und zählen (dunkle Kreise auf hellem
-        %Hintergrund)
-        [centers, radius] = imfindcircles(ismember(BW_IMAGE,i),[RadiusMin RadiusMax],'ObjectPolarity','dark','Sensitivity',Circle_Sensitivity);
-        AnzahlKreise = size(centers);
-%% Nur für Teach-In bzw. Datenbankfüllung %%
-%         Parameter(b,1) = Umfang;
-%         Parameter(b,2) = Flaeche;
-%         Parameter(b,3) = EntfernungPunkteMaxMin(1);
-%         Parameter(b,4) = EntfernungPunkteMaxMin(2);
-%
-%         if b==11
-%            b=1;
-%            sprintf('Umfang = %d  Flaeche = %d  MaxSchwer = %d  MinSchwer = %d',mean(Parameter(:,1)),mean(Parameter(:,2)),mean(Parameter(:,3)),mean(Parameter(:,4)))
-%            sprintf('Umfang = %d  Flaeche = %d  MaxSchwer = %d  MinSchwer = %d',median(Parameter(:,1)),median(Parameter(:,2)),median(Parameter(:,3)),median(Parameter(:,4)))
-%         end
-%         b = b+1;
-%%
-        %Merkmale mit Datenbank abgleichen
-        ID = Datenbankabgleich(conn_db, Flaeche, Umfang, EntfernungPunkteMaxMin(1), EntfernungPunkteMaxMin(2), AnzahlKreise(1), FARBE);
-        %Sollten mehrere ID's zutreffen --> Nicht erkannt (auf 0 setzten)
-        if length(ID) > 1
-           ID = {0};
-        end
-        %ID in Cell-Array speichern
-        Teileliste(TeilelisteIndex) = ID;
-        TeilelisteIndex = TeilelisteIndex + 1;
-        %Sollte das Legoteil erkannt sein --> Sortierung mit Servo
-        if cell2mat(ID) ~= 0
-            serialstring = ['Z1', num2str(1)];
-            fprintf(serial,'%s',serialstring);
-        end
-        %% Ausgabe
-        imshow(ismember(BW_IMAGE,i));
-        centersStrong = centers(1:AnzahlKreise(1),:);
-        radiiStrong = radius(1:AnzahlKreise(1));
-        viscircles(centersStrong, radiiStrong,'EdgeColor','r');
-        if cell2mat(ID) ~= 0
-            title(['Lego-ID: ', num2str(cell2mat(ID))]);
-            ErkannteTeileIndex = ErkannteTeileIndex+1;
-        else
-            title(['Lego-ID: nicht erkannt']);
-        end
-        dim = [0 0 0.3 0.3];
-        str = {['Teile erkannt: ', num2str(ErkannteTeileIndex)],['Teile nicht erkannt: ',num2str(TeilelisteIndex-1-ErkannteTeileIndex)]};
-        annotation('textbox',dim,'String',str,'FitBoxToText','on','Color',[0 0 0],'BackgroundColor',[1 1 1]);
-        drawnow;
-        hold on;
-    end
-end
-    % Beendigung des Programms mit Ecp
-    val = double(get(figure(1), 'CurrentCharacter'));
-    if(val==27)
-       break;
-    end
- end
-%Fenster schließen
-close(figure(1));
-end
-</source>
 <br />
 === Farberkennung ===
+[[Datei:Farberkennung.jpg|300px|thumb|right|Abbildung 8: Farberkennung]]
-[[Datei:Farberkennung.jpg|550px|thumb|right|Abbildung X: Farberkennung]]
 <br />
-Die Funktion "FARBERKENNUNG_V2" bekommt als Übergabewerte zwei Matrizen:
+Die Funktion "[https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC\Bildverarbeitung\Tracking\Algorithmus_und_Module\FARBERKENNUNG_V2.m FARBERKENNUNG_V2.m]" bekommt als Übergabewerte zwei Matrizen:
-* Original-Frame (Farbbild) und Binärbild vom erkannten Teil
+* Original-Frame (RGB-Bild) und Binärbild vom erkannten Objekt
-* mit Hilfe der Übergabeparametern wird eine 3D-Farbmaske erstellt (3D --> RGB).
+* mit Hilfe der Übergabeparameter wird eine 3D-Farbmaske erstellt (3D --> RGB).
-** Farbmaske: Aus dem Originalbild werden nur die Pixeln in die Masken übernommen, die sich im Bereich vom Binärbild befinden
+** Farbmaske: Aus dem Originalbild werden nur die Pixel in die Masken übernommen, die im Binärbild dem Objekt zugeordnet werden können (weiße Pixel)
-* Anschließend werden Mittelwerte für Rot, Grün und Blau berechnet.
+* Anschließend werden Mittelwerte für Rot-, Grün- und Blau-Anteil berechnet.
 <br />
-Zuordnung zum nächstgelegener Farbe:
+Zuordnung zur nächstgelegenen Farbe:
-* Es werden die ermittelten RGB-Mittelwerte mit der Farbtabelle verglichen:
+* Es werden die RGB-Mittelwerte mit einer Farbtabelle verglichen:
-** zu erst werden die Differenzen von jeder Farbanteil zur der Farbtabelle ermittelt, und davon die maximalen werte gespeichert. z.B.: Die aktuelle Farbe (vom Legoteil) hat die maximale Abweichung im Farbanteil Rot zur Farbe Weis aus der Farbtabelle, max. Abw. im G zur Farbe Schwarz aus der Farbtabelle usw.
+** die Differenzen von jedem Farbanteil zur Farbtabelle werden ermittelt. Davon werden die Differenzen des Farbanteils mit dem größten Wert (Abweichung) gespeichert.
-**Anschließend wird das minimalste Wert von den Maximalen Abweichungen ermittelt --> '''Es wird genau die Farbe ermittelt, welches die kleinste Abweichung zu der Legoteil-Farbe hat.'''
+** Anschließend wird der minimalste Wert von den maximalen Abweichungen ermittelt --> '''Es wird genau die Farbe ermittelt, welches die kleinste Abweichung zu der Legoteil-Farbe hat.'''
 <br />
-* Zum Schluss wird die ermittelte Farbe als String zurückgegeben.
+Die ermittelte Farbe wird als String zurückgegeben.<ref name="Autor: Tsibadze"> Autor Christo Tsibadze</ref>
-<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />
+<br /><br /><br /><br /><br />
-'''Quelcode MATLAB:'''
-<source lang="matlab">
-%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
-% Funktion        : Merkmalsextraktion: FARBERKENNUNG                     %
-% Autor           : Christo Tsibadze                                      %
-% Implementation  : MATLAB R2016a                                         %
-%                                                                         %
-% Funkion         : Die Funktion ermittelt die Farbe von dem Überlagerten      %
-%                   Bereich aus Binär_Objekt_Bild und Originalbild und    %
-%                   ermittelt zu welcher Farbe der Tabelle am besten      %
-%                   ähnelt                                                %
-% EINGABE         : RGB_BILD (:,:,3) in uint8 Format                      %
-%                   BW_OBJECT(:,:) in Binärformat                         %
-% AUSGABE         : FARBE LEGO-Farbe als string                           %
-% Änderungsdatum  : 21.06.2016                                            %
-%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
-function [ FARBE ] = FARBERKENNUNG_V2( RGB_BILD, BW_OBJECT )
-%% Farbwerte-Tabelle mit normierten Lego-Farben
-% %           R(1) G(1) B(1)  Farbcode R(255) G(255) B(255)
-Farbwerte=[   1.00 1.00 1.00;%     01      255  255    255; %'weiss'          1
-.87 0.78 0.61;%     05      222	198	   156; %'beige'         2
-.70 0.00 0.02;%     21      179    0	     6; %'rot'           3
-.00 0.34 0.65;%     23        0	 87	   166; %'blau'          4
-.97 0.82 0.09;%     24      247  209	    23; %'gelb'          5
-.13 0.13 0.13;%     26       33	 33	    33; %'schwarz'       6
-.06 0.80 0.19;%     37       16	203	    49; %'gruen'         7
-.70 0.33 0.03;%     38      179	 84	     8; %'hellbraun'     8 % wird zurzeit nicht verwendet
-%             0.69 0.71 0.78;%    194      175	181	   199; %'hell-grau'      9
-.71 0.73 0.80;%    194      175	181	   199; %'hell-grau'      9 %angepasst
-%             0.35 0.36 0.38;%    199       89	 93	    96; %'dunkel-grau'   10
-.45 0.46 0.48;%    199       89	 93	    96; %'dunkel-grau'   10 %angepasst
-.20 0.00 0.00;%    308       51	  0	     0; %'dunkelbraun'  11 %wird zurzeit nicht verwendet
-              ];
-%% Eine Maske für die Farbextrahierung aus Binärbild erzeugen
-[Hoehe, Breite]=size(BW_OBJECT);                                            %Hoehe und Breite des Bildes ermitteln
-Farbmaske=zeros(Hoehe, Breite, 3);                                          %Null-Matrix für Farbmaske erstellen
-RGB_BILD=im2double(RGB_BILD);                                               %in double umwandeln, besser zu rechnen
-BW_BILD=im2double(BW_OBJECT);
-%% nur die Farben aus übereinstimmenden Pixeln RGB zu BW in der Farbmaske übernehmen
-Farbmaske(:,:,1) = RGB_BILD(:,:,1).*BW_BILD(:,:);                           %für Rot
-Farbmaske(:,:,2) = RGB_BILD(:,:,2).*BW_BILD(:,:);                           %für Grün
-Farbmaske(:,:,3) = RGB_BILD(:,:,3).*BW_BILD(:,:);                           %für Blau
-%% Pixel-Fläche des Binärbildes berechnen für die Mittelwertbildung
-Pixel_Flaeche = sum(sum(BW_OBJECT));                                        %Flächenberechnung, Pixelanzahl
-%% Mittelwertwerte für R, G und Blau berechnen
-FARBE(1,1) = (sum(sum(Farbmaske(:,:,1))))/Pixel_Flaeche;                    %für jede Farbe Summe im Bild bilden und durch die Anzahl der Pixel teilen
-FARBE(1,2) = (sum(sum(Farbmaske(:,:,2))))/Pixel_Flaeche;
-FARBE(1,3) = (sum(sum(Farbmaske(:,:,3))))/Pixel_Flaeche;
-%% Die Farbe aus der Tabelle mit geringster Abweichung zu aktueller Farbe bestimmen
-% 1) zu Jeder Tabellenfarbe wird der größstabweichender Farbanteil der
-% aktuellen Farbe ermittelt und gespeichert
-% 2) anschließend wird die Farbe mit geringsten Wert von den
-% maximalabweichungen ermittelt
-temp = max(abs(Farbwerte(1,:)-FARBE));                                      % Max von R,G,B Differenzen zu erster Farbe
-MIN_Diff=1;
-for i=2:11
-    if(temp>(max(abs(Farbwerte(i,:)-FARBE))))                               % falls der gleiche Wert mit anderer Farbe kleiner ist, speichern
-    MIN_Diff = i;                                                           % den Farbenindex mit kleinst. Abweichung speichern
-    temp=max(abs(Farbwerte(i,:)-FARBE));
-    end;
-end
-%% Farbenzuordnung FARBE als Rückgabe
-% Anhand der gespeicherten Farbindex, wird eine Farbe zurückgegeben
-% zurückgegeben
-switch MIN_Diff
-    case 1
-        FARBE='weiss';
-    case 2
-        FARBE='beige';
-    case 3
-        FARBE='rot';
-    case 4
-        FARBE='blau';
-    case 5
-        FARBE='gelb';
-    case 6
-        FARBE='schwarz';
-    case 7
-        FARBE='gruen';
-    case 8
-        FARBE=38;
-    case 9
-        FARBE='hell-grau';
-    case 10
-        FARBE='dunkel-grau';
-    case 11
-        FARBE=308;
-    otherwise
-        %disp('Fehler')
-        %hier ist noch ein Zusatzfall unterscheidbar, es ist gedacht einen
-        %Maximalabweichung in der Berechnung einzubeziehen, falls die
-        %kleinst ermittelte Abweichung größer ist als ein bestimmter
-        %Grenzwert, dann soll hier Fehler ausgegeben werden.
-end
-end
+=== Merkmalsextraktion ===
-</source>
+[[Datei:Merkmalsextraktion.png|300px|thumb|right|Abbildung 9: Merkmalsextraktion]]
+<br />
+Die Funktion "[https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC\Bildverarbeitung\Tracking\Algorithmus_und_Module\Merkmalsberechnung_3.m Merkmalsberechnung_3.m]" erhält als Übergabeparameter ein Binärbild eines einzelnen Objektes (Legoteil). Aus diesem Objekt werden dann folgende Merkmale extrahiert, welche dann zurückgegeben werden:
+* Umfang --> Anzahl der Pixel, die sich am Rand des Objektes befinden
+* Fläche --> Anzahl der Pixel, die sich innerhalb des Objektes befinden (Löcher ausgeschlossen)
+* Flächenschwerpunkt --> Pixelkoordinaten {x/y}
+* Minimaler Abstand von Flächenschwerpunkt zu äußerem Rand des Objektes
+* Maximaler Abstand von Flächenschwerpunkt zu äußerem Rand des Objektes
+<br />
+Die Berechnung der Fläche erfolgt über die Summenbildung der Zeilen und Spalten des Binärbildes. Da so nur die weißen Pixel addiert werden, handelt es sich hierbei nur um die Pixel, die zum Objekt gehören.<br />
+Die Schwerpunktskoordinaten lassen sich mit der Matlab-Funktion '''Regionprops''' berechnen, welche als Übergabeparameter das Binärbild des Objektes und die Option 'centroid' erhält.<br />
+Mithilfe des Kantenbildes des Objektes (erzeugt mit der Matlab-Funktion '''bwperim'''), kann eine Liste mit allen Kantenkoordinaten erstellt werden (Matlab-Funktion: '''Regionprops(Kantenbild, 'Pixellist')'''). Aus der Differenz zwischen jedem einzelnen dieser Kantenpixel und dem Schwerpunkt bestimmt man nun die Abstände vom Schwerpunkt zum Rand, welche nach minimalen und maximalen Wert durchsucht werden.
+Anhand der Größe der Kantenpixelliste kann außerdem der Umfang des Objektes bestimmt werden.
 <br />
+Diese Merkmale dienen, zusätzlich zu der Farbe des Objektes und die Anzahl der Löcher im Objekt, als Indikatoren für den Abgleich zwischen aktuellen Legoteil in der Box und den hinterlegten Daten in der Datenbank. <br />
+Sollten sich herausstellen, dass diese Merkmale nicht genügen, um alle Legoteile voneinander unterscheiden zu können, sind weitere Merkmalsberechnungen möglich (z.B. Die Seitenlängen einer um das Objekt aufgespannten Boundingbox). <ref name="Autor: Penner"> Autor Kevin Penner</ref>
-=== Merkmale ===
+<br /><br /><br /><br />
-'''UNTER BEARBEITUNG'''
-[[Datei:Merkmale.jpg|550px|thumb|right|Abbildung X: Merkmale]]
-<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />
+== Teach-IN ==
+Zur Ermittlung von Merkmals-Daten (Datenbank) für die einzelnen Legoteile, wurde die Main-Funktion (Bildverarbeitung) kurzzeitig modifiziert, so dass die Daten der Merkmale 10 Mal ermittelt und anschließend gemittelt wurden. Diese Werte wurden in eine Datenbank geschrieben, in welcher die Legoteile mit ihren zugehörigen IDs hinterlegt sind. Während der Datensammlung wurde jedes Legoteil einzeln 10 Mal nacheinander in die Bilderkennungsbox gefahren. Bei Legoteilen, welche aus mehreren Perspektiven andere Merkmale aufweisen, wurden mehrere Merkmals-Daten der ID zugeordnet.
-== Teach-IN ==
+Ein automatisches Teach-IN von neuen Legoteilen mit GUI-Anbindung wurde für das kommende Semester vorgesehen. Dort könnte ein Legoteil in kleinen Positionsschritten automatisch vom Band in die Kamerabox eingefahren werden. So wäre eine Aufnahme des Objektes aus verschiedenen Blickwinkeln möglich.
-Zur Ermittlung von Merkmals-Daten für die einzelnen Legoteilen, wurde die Funktion Main (Bildverarbeitung) kurzzeitig modifiziert, so dass die Daten der Merkmale 10 Mal ermittelt wurden und anschließend daraus Mittelwerte berechnet wurden. Während der Datensammlung wurde jedes Legoteil einzeln 10 Mal nacheinander in die Bilderkennungsbox durchgefahren.
-Automatisches Teach-IN mit GUI-Anbindung wurde für das kommende Semester vorgesehen.
+<ref name="Autor: Tsibadze"> Autor Christo Tsibadze</ref> <ref name="Autor: Penner"> Autor Kevin Penner</ref>
 == Datenbankanbindung, Listen IN/OUT ==
 === Datenbank ===
-[[Datei:UML-Design.PNG|thumb|right|Abbildung X: Datenbank UML Diagram]]
+[[Datei:UML-Design.PNG|thumb|right|Abbildung 10: Datenbank UML Diagram]]
-Die Datenbank ist in MySQL implementiert und eine Verbindung mit Matlab wurde realisiert. Hinzukommt das alle Daten im Excel-Format vorhanden sind. Die Daten sind aufgeteilt in drei Excel Dateien, die die ganze Datenbank representieren. Die Struktur innerhalb der Tabellen sollte erhalten bleiben, aber die Daten innerhalb der Tupel können nach belieben manipuliert werden. In der Datei "InventurlisteErstellen_SQL.m" befindet sich ein Code, der die Daten in die gestartete SQL-Datenbank importieren kann. Dies ist aber nur möglich solange die Strucktur, Spaltennamen und Anzahl, bestehen bleibt.
+Die Datenbank ist in MySQL implementiert und eine Verbindung mit Matlab wurde realisiert. Hinzukommt das alle Daten im Excel-Format vorhanden sind. Die Daten sind aufgeteilt in drei Excel Dateien, [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC/Inventurliste\Datenbank%20Teile-Kopie_fuer%20sql.xlsx Datenbank Teile-Kopie_fuer sql.xlsx], [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC/Inventurliste\Datenbank%20Kastendetails.xlsx Datenbank Kastendetails.xlsx], [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC/Inventurliste\Datenbank%20Kasten.xlsx Datenbank Kasten.xlsx], die die gesamte Datenbank representieren und alle einträge beinhaltet. Dies dient der Datensicherheit, da die Daten in getrennten Formaten und Speichermedien vorhanden sind. Die Struktur innerhalb der Tabellen sollte erhalten bleiben, aber die Daten innerhalb der Tupel können nach belieben manipuliert werden. In der Datei "InventurlisteErstellen_SQL.m" befindet sich ein Code, der die Daten in die gestartete SQL-Datenbank importieren kann. Dies ist aber nur möglich solange die Strucktur, Spaltennamen und Anzahl, bestehen bleibt.
-'''Genauer Aufbau der Datenbank folgt'''
-=== Erstellung einer Inventurliste ===
+Die Datenbank ist aufgeteilt in drei Tabellen, Legoteileliste, beinhaltet alle einzelnen Legoteile, Kastendetails, enthält die Nummer der Legokästen, und der Kasten Tabelle, die die Legoteile mit den Kästen verbindet. In der Tabelle Legoteileliste sollen alle Legoteile aufgenommen werden. Die Attribute für die Legoteile sind:
-Eine Anforderung an die Legoteil Zählmaschine ist, dass dem Anwender nach Abschluss des Zählprozesses eine Liste in Excel ausgegeben wird, in der die gezählten Teile und dessen Anzahl aufgelistet sind.
-Dazu wurde zunächst eine Funktion InventurlistenTamplateMultiKaesten geschrieben, die aus der Datenbank die Bauteile ausliest, die in dem ausgewählten Baukästen enthalten sind und diese in eine Excel-Liste schreibt. Als Übergabeparameter benötigt die Funktion die entsprechenden BaukastenIDs, einen Dateinamen für die Inventurliste und die entsprechende Verbindung zur Datenbank. Als Rückgabewert gilt ein Cell-Array, welches den Inhalt der Inventurliste in Excel enthält.
+ * '''DataID''', der Primarykey, ist als Autoincrement implementiert und versieht jedes neu hinzugefügte Legoteil automatisch mit einer eindeutigen ID
+ * '''LegoteileID''', entspricht der ID vom Hersteller Lego, kann in unserer Datenbank zweimal vorkommen, wenn das Legoteil mehrere Perspektiven hat
+ * '''Bezeichnung''', eine kurze Beschreibung des Legoteils, eine eindeutige Beschreibung wurde mit zurhilfenahme von Onlineshops realisiert (max. 30 charakter lang)
+ * '''Farbe''', die Farbe des Bauteils nach Hersteller Norm
+ * '''Form''', noch in Bearbeitung
+ * '''Umfang''', der Pixelumfang vom Teach-In Prozess
+ * '''Flaeche''', der Flaecheninhalt des Legoteils in Pixel vom Teach-In Prozess
+ * '''MaxSchwerpunkt''', der maximale Schwerpunkt vom Teach-In Prozess
+ * '''MinSchwerpunkt''', der minimale Schwerpuntk vom Teach-In Prozess
+ * '''Rundloch''', entspricht der Anzahl der vom Teach-In Prozess erkannten Löcher im Legoteil
+ * '''AnzPerspektiven''', gibt die gesamt Anzahl aller vorhandenen Perspektiven, unterschiedliche Lagen eines einzelnen Legoteils, die neue Werte für die oben genannten Attribute liefert, an
+ * '''Scanbar''', '1' oder '0', '1' bedeutet es kann von der Legoteil Zählmaschine erkannt werden, '0' bedeutet es muss manuell, per Hand, gezählt werden, zB. weil es zu groß ist
-Die Funktion InventurlistenTamplateMultiKaesten.m ist wie folgt implementiert:
+Die Tabelle Kastendetails besteht aus:
+ * '''KastenID''', der Primarykey, die vom Hersteller Lego vorgesehene Kastennummer, muss eindeutig sein
+ * '''Bezeichnung''', eine kurze Beschreibeung des Kasten bzw. den Namen des Kastens (max. 50 charakter lang)
-<source lang="matlab">
+Zu letzt die Tabelle Kasten, diese setzt sich zusammen aus einer LegoteileID, KastenID und Anzahl. Die Tabelle Kasten spiegelt die reale Welt wieder indem sie genau beschreibt welches Legoteil in welchem Kasten ist und wie oft dieses Legoteil in einem Kasten vorhanden ist:
-function InventurListeContent=InventurlistenTamplateMultiKaesten( BaukastenName, InventurlisteName, conn)
-%Die Funktion richtet ein Template für die Erstellung der Inventurliste ein
-%   Sie liest die Inhalte des gewünschten Baukastens ein und trägt sie
-%   mit Ihrer Anzahl in eine Excel-Liste ein. Es kann angepasst werden ob
-%   die Daten aus der SQL-Datenbank stammen oder aus einer Exceldatei mit
-%   dem Namen des Baukastens im *.xls-Format.
-%   Parameter:
-%       BaukastenName: String mit dem Namen des zu zählenden Baukastens
-%       InventurlisteName: String mit dem Namen der Exceldatei mit der
-%                           Inventurliste
-%       Conn: Adresse der SQL-DB, wenn == 0, dann wird eine Excelliste
-%               eingelesen
-%
-%   Autor: Niklas Lingenauber
-%   Letzte Änderung: 13.05.2016
-%% Variablen definieren %%
+ * '''LegoteileID''', Primarykey mit KastenID, Forenkey auf Legoteileliste.LegoteileID, dementsprechend eine ID aus Legoteileliste,
-    Header={'ID' 'Bezeichnung' 'Farbe' 'Soll-Anzahl'};          %Überschriften der Inventurliste definieren
+                (LegoteileIDs können nur zugewiesen werden wenn ein eintrag in Legoteileliste vorhanden ist)
-    ID=1;               %an Baukasten-Datenbank anpassen
+ * '''KastenID''', Primarykey mit LegoteileID, Forenkey auf Kastendetails.KastenID, dementsprechend eine ID aus Kastendetails,
-    Bezeichnung=2;      %an Baukasten-Datenbank anpassen
+             (KastenIDs können nur zugewiesen werden wenn ein eintrag in Legoteileliste vorhanden ist)
-    Farbe=3;            %an Baukasten-Datenbank anpassen
+ * '''Anzhal''', die genaue Anzahl eines Legoteil in einem bestimmten Kasten entnommen von der Originalverpackung von Lego (max. vierstelliger Integer wert)
-    Anzahl=4;           %an Baukasten-Datenbank anpassen
-%% Einlesen der benötigten Teile des Baukastens %%
+Um in Matlab auf die Zugriff auf die Datenbank zu haben muss XAMPP und der MySQL ODBC - Connector installiert und konfiguriert sein. Sobald dies geschehen ist, kann mit:
-if conn~=0  %aus einer SQL-Datenbank
-    InventurListeContent=Header;        %Überschriften der Liste in erste Zeile
-    KaestenN=size(BaukastenName,1);     %Anzahl der baukästen bestimmen
-    for i=1:KaestenN
-        %Auslesen der Baukästen aus der Datenbank
-        sqlquery = strcat(['SELECT Legoteileliste.LegoteileID, Legoteileliste.Bezeichnung,'...
-                           'Legoteileliste.Farbe, Kasten.Anzahl FROM Legoteileliste, Kasten '...
-                           'WHERE Kasten.kastenID =',num2str(BaukastenName(i)),...
-                           ' AND legoteileliste.LegoteileID = kasten.LegoteileID']);    %Erstellung des SQL-Befehls
-        cursor = exec(conn, sqlquery);
-        cursor = fetch(cursor);
-        %Eintragen in die vorhandene Inventurliste
-        InventurListeContent=vertcat(InventurListeContent,cursor.Data);     %Inhalte der Bauteil-IDs im Baukasten i unten anfügen
-    end
-else    %aus einer Excelliste
-    %Definieren von Spalten in der Excel-Version
-    BaukastenName=[BaukastenName '.xlsx'];      %Namensergänzung solange Datenbank eine Excel-Date
-    % Auslesen aus Excel
-    raw=xlsread(BaukastenName,3);       %vorrübergehend, später aus Datenbank
-    ContentID=raw(2:175,ID);                    %Inhalte der Bauteil-IDs im Baukasten
-    Elements=size(ContentID,1)+1;               %Anzahl der Teile im Kasten
-    ContentBezeichnung=raw(2:Elements,Bezeichnung);  %Bezeichnungen der Bauteile
-    ContentFarbe=raw(2:Elements,Farbe);              %Farben der Bauteile
-    ContentAnzahl=raw(2:Elements,Anzahl);            %Anzahl der jeweiligen Bauteile IM Baukasten
-    InventurListeContent=horzcat(ContentID,ContentBezeichnung, ContentFarbe, ContentAnzahl);  %Spalten zusammenfügen
-end
-%% Entfernen einer alten Inventurliste
+<source lang=matlab>
-xls_check_if_open(InventurlisteName,'close');
+DatenbankVerbindung = database.ODBCConnection('Datenbank','root','');
-if exist(InventurlisteName, 'file') == 2    %Existiert eine alte Liste
-    delete(InventurlisteName);              %Löschen
-end
-%% Erstellung der Excelliste %%
-xlswrite(InventurlisteName,InventurListeContent);           %ExcelDatei erstellen
-end
 </source>
+eine Verbindung hergestellt werden. Danach kann man mit mit SQL Befehlen Daten aus der Datenbank extrahieren und einpflegen. Ein Beispiel:
+[https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC/GUI/2016%20-%20GUI%20-%20Zaehlprozess/GUI_Database/getAllKasten.m getAllKasten.m]
+In '''sqlquery''' wird der SQL-Befehl hinterlegt und mit '''exec(conn, sqlquery)''' wird der Befehl auf der Datenbank, die in '''conn''' spezifiziert ist, ausgeführt. Mit '''fetch(curs)''' wird das Ergebnis der SQL-Anfrage zurück gegeben, alles weitere ist eine manipulation der Struktur in der die Daten weitergeben werden sollen.
-Nach der Erstellung des Templates werden die Gezählten IDs in die Liste eingetragen. Dazu wird der Inhalt des Templates nach den entsprechenden IDs durchsucht und die dazugehörige Anzahl notiert. Die Funktion InventurlisteFuellen benötigt ebenfalls die entsprechenden BaukastenIDs, einen Dateinamen für die Inventurliste und die entsprechende Verbindung zur Datenbank als Übergabeparameter.Außerdem werden die gezählten Legoteil-IDs und dessen Anzahl benötigt. Als Rückgabewert gilt erneut der Inhalt der Excel-Liste.
+====Installation der Datenbank====
+Für die Benutzung der Datenbank auf einem neun PC, müssen einige Dateien Installiert und Matlab Konfiguriert. Eine Schritt für Schritt Anleitung findet sich in der [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation\06_MATLAB\Einrichten%20der%20Datenbank.docx Einrichten der Datenbank.docx]. Hier folgt eine Kurzanleitung anhand der Schritt für Schritt Anleitung:
+. Download von [https://www.apachefriends.org/de/ XAMPP] und [https://dev.mysql.com/downloads/connector/odbc/ MySQL ODBC - Connector]
+. Installation von XAMPP und MySQL ODBC - Connector
+. Starte XAMPP -> starte Apache -> starte MySQL
+. Erstelle eine neue Datenbank (Benenne die Datenbank, so das sie eindeutig und ihren nutzen klar werden lässt)
+. Konfiguration von Matlab
+.1 Im oberen Reiter auf APPS gehen
+.2 Wähle unter den APPS den '''Database Explorer'''
+.3 Gehe im Menu auf New->ODBC - Configure ODBC data source
+.4 Füge als neue Datenquelle den '''MySQl ODBC Unicode Driver''' hinzu
+.5 Server Daten eingeben -> Name: Lego ; TCP/IP Server: 127.0.0.1 Port: 3306; User: root; Password: - (leer lassen); Database: eure erstellte Datenbank wählen
+.6 Alles bestätigen -> Verbidung hergestellt
+<ref name="Autor: Krause"> Autor Sergej Krause</ref>
+=== Erstellung einer Inventurliste ===
+Eine Anforderung an die Legoteil Zählmaschine ist, dass dem Anwender nach Abschluss des Zählprozesses eine Liste in Excel ausgegeben wird, in der die gezählten Teile und dessen Anzahl aufgelistet sind.
+Dazu wurde zunächst eine Funktion InventurlistenTamplateMultiKaesten.m geschrieben, die aus der Datenbank die Bauteile ausliest, die in dem ausgewählten Baukästen enthalten sind und diese in eine Excel-Liste schreibt. Als Übergabeparameter benötigt die Funktion die entsprechenden BaukastenIDs, einen Dateinamen für die Inventurliste und die entsprechende Verbindung zur Datenbank. Als Rückgabewert gilt ein Cell-Array, welches den Inhalt der Inventurliste in Excel enthält.
-Die Funktion InventurlisteFuellen.m ist wie folgt implementiert:
+Die Funktion InventurlistenTamplateMultiKaesten.m ist wie folgt implementiert:
+[https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC/Inventurliste/InventurlistenTamplateMultiKaesten.m InventurlistenTamplateMultiKaesten.m]
-<source lang="matlab">
-function InventurlisteFuellen( InventurlisteName, InventurListeContent, GezaehlteIDs, conn)
-%Die Funktion füllt eine Inventurliste aus
-%   Die Funktion sucht in der Datei 'InventurlisteName' die Zeilen aus der
-%   Inventurliste  raus in der die gleiche ID der Elemente der Gezählten
-%   IDs steht. Dann trägt es die Anzahl in die entsprechenden Spalten ein.
-%   Parameter:
-%       InventurlisteName: String mit dem Namen der Exceldatei mit der
-%                           Inventurliste inkl. Format '*.xls'
-%       InventurListeContent: Inhalt des unausgefüllten BaukastenTemplates
-%       GezählteIDs: Matrix in der die IDs in der ersten Spalte und die
-%                       Anzahl in der zweiten Spalte aufgeführt sind.
-%       conn: Addresse der SQL-DB, wenn ==0, dann wird bei Bauteilen, die
-%               nicht zum Kasten gehören ein Kommentar statt einer
-%               bezeichnung eingefügt
-%
-%   Autor: Niklas Lingenauber
-%   Letzte Änderung: 13.05.2016
-%% Variablen definieren %%
+Nach der Erstellung des Templates werden die Gezählten IDs in die Liste eingetragen. Dazu wird der Inhalt des Templates nach den entsprechenden IDs durchsucht und die dazugehörige Anzahl notiert. Durch den Angleich voll Soll- und Ist-Anzahl der einzelnen Legoteile, wird außerdem eine Fehlteilliste erstellt, die dem Anwender anzeigt, welche Teile in welcher Häufigkeit fehlen. Die Funktion InventurlisteFuellen.m benötigt ebenfalls die entsprechenden BaukastenIDs, einen Dateinamen für die Inventurliste und die entsprechende Verbindung zur Datenbank als Übergabeparameter.Außerdem werden die gezählten Legoteil-IDs und dessen Anzahl benötigt. Als Rückgabewert gilt erneut der Inhalt der Excel-Liste.
-SpalteIstAnzahl='E';    %Spalte in der Excel, in der die Ist-Anzahl eingetragen wird
-ID=1;
-Bezeichnung=2;
-Farbe=3;
-SollAnzahl=4;
-IstAnzahl=5;
-Andere=0;               %Anzahl der Bauteile, die nicht zum Baukasten gehören
-Vorkommen=zeros(length(InventurListeContent)-1,1);      %Füllt die Ist-Anzahl zunächst mit 0en auf, Zeigt die Anzahl der IDs an
-AnzahlIDs=GezaehlteIDs(2:length(GezaehlteIDs),2);       %Anzahl der jeweiligen IDs
-GezaehlteIDs=GezaehlteIDs(2:length(GezaehlteIDs),1);    %entfernen der Überschriften und Konvertierung in Matrix
-BaukastenIDs=InventurListeContent(2:length(InventurListeContent),1); %IDs die im Baukasten auftreten
-%% Anzahlen der IDs ermitteln %%
+Die Funktion InventurlisteFuellen.m ist wie folgt implementiert:
-for i=1:length(GezaehlteIDs)        %Alle gezählten IDs eintragen
+[https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC/Inventurliste/InventurlisteFuellen.m InventurlisteFuellen.m]
-    SucheNach=GezaehlteIDs(i);    %gesuchte ID als Zahl
-    Zeile=0;                        %Laufindex
-    gefunden=false;                 %Variable zur Erkennung ob ID gefunden
-    while Zeile<length(BaukastenIDs) && gefunden==false %solange nicht gefunden und nicht am Ende
-        Zeile=Zeile+1;              %Laufindex erhöhen
-        if cell2mat(BaukastenIDs(Zeile)) == SucheNach      %Wenn ID gefunden
-          gefunden=true;            %Abbruchbedingung setzen
-       end
-    end
-    if gefunden==true   % Wenn gefunden, dann in Cell-Array eintragen
-        Vorkommen(Zeile)=Vorkommen(Zeile)+AnzahlIDs(i);   %Entsprechende Anzahl notieren
-    else                %Wenn nicht ID und Anzahl merken
-        %kein Bestandteil des Baukastens. IDs müssen angefügt werden
-        Andere=Andere+1;
-        if conn~=0
-            sqlquery = strcat('SELECT Bezeichnung,Farbe FROM legoteileliste WHERE legoteileID = ' , num2str(GezaehlteIDs(i)));
-            cursor = exec(conn, sqlquery);
-            cursor = fetch(cursor);
-            daten(1)=cursor.Data(1);    %Bezeichnung
-            daten(2)=cursor.Data(2);    %Farbe
-        else
-            daten={'Zusätzlich','Farbe'};           %Bezeichnung und Farbe
-        end
-        ZusaetzlicheTeile(Andere,ID)=num2cell(GezaehlteIDs(i));     %ID eintragen
-        ZusaetzlicheTeile(Andere,Bezeichnung)=daten(1);         %Bezeichnung eintragen
-        ZusaetzlicheTeile(Andere,Farbe)=daten(2);               %Farbe eintragen
-        ZusaetzlicheTeile(Andere,SollAnzahl)=num2cell(0);                 %Soll-Anzahl eintragen; 0, da nicht im Baukasten erwartet
-        ZusaetzlicheTeile(Andere,IstAnzahl)=num2cell(AnzahlIDs(i));       %Ist-Anzahl eintragen
-    end
-end
-%% Eintragen in die Liste %%
-Vorkommen=vertcat('Ist-Anzahl',num2cell(Vorkommen)); %Überschrift einfügen
-xlswrite(InventurlisteName,Vorkommen,'',[SpalteIstAnzahl '1']); %Bauteile des Baukastens
-if exist ('ZusaetzlicheTeile')==1
-    BeginnWeitererTeile=['A' num2str(size(BaukastenIDs,1)+2)];
-    xlswrite(InventurlisteName,ZusaetzlicheTeile,'',BeginnWeitererTeile); %Anpassen
-end
-%% Fehlteilliste erstellen %%
+<ref name="Autor: Lingenauber"> Autor Niklas Lingenauber</ref>
-SpalteDifferenz=6;                  %Anpassen, SpaltenNummer mit der zu bestllenden Differenz
-FehlteillisteName='Fehlteile.xls';  %Anpassen, Name der Excel-Datei
-InventurListeContent= horzcat(InventurListeContent,Vorkommen);      %Anzahlen der IDs zur Inventurliste hinzufügen
+== Separierung und Zentrierung der Legoteile ==
-FehlendeID=0;                                                       %Anzahl der nicht gezählten BauteilIDs, zunächst 0 annehmen
-for i=1:length(InventurListeContent)                                %Liste durchsuchen
-    Differenz=InventurListeContent(i,4)-InventurListeContent(i,5);  %Differenz bestimmen
-   if Differenz>0                                                   %Wenn Teile fehlen
-      FehlendeID=FehlendeID+1;                                      %Anzahl nicht gezählter IDs erhöhen
-      Fehlteile(FehlendeID)= InventurListeContent(i);               %Inhalte merken
-      Fehlteile(FehlendeID,6)=Differenz;                            %Differenz eintragen
-   end
-end
-Fehlteile=vertcat({'ID','Fehlteile'},num2cell(Fehlteile)); %Überschrift einfügen
+[[Datei:Zentrierung.jpg|300px|thumb|right|Abbildung 11: Zentrierung]]
-%% Entfernen einer alten Fehlteilliste
+=== Teilezentrierung ===
-xls_check_if_open(FehlteillisteName,'close');
-if exist(FehlteillisteName, 'file') == 2    %Existiert eine alte Liste
-    delete(FehlteillisteName);              %Löschen
-end
-xlswrite(FehlteillisteName,Fehlteile,'');     %Liste Speichern
-winopen(FehlteillisteName);
-end
-end
-</source>
-== Separierung und Zentrierung der Legoteile ==
-[[Datei:Zentrierung.jpg|550px|thumb|right|Abbildung X: Zentrierung]]
-=== Teilezentrierung ===
-<br />
 Die provisorisch aus Holz gefertigte Teilezentrierung wurde mit fixierbarer Variante aus Aluminium ersetzt. An den Zentrierungskomponenten wurden elastische Kunststoffstreifen geklebt und anschließend an den Alu-Profilen vor der Bildverarbeitungsbox festgeschraubt.
-<br /><br /><br /><br /><br /><br />
+<ref name="Autor: Tsibadze"> Autor Christo Tsibadze</ref>
+<ref name="Autor: Lingenauber"> Autor Niklas Lingenauber</ref>
+<ref name="Autor: Fankhauser"> Autor Adam Fankhauser</ref>
 === Separierung ===
 Die Separierung wurde mit Hilfe von Geschwindigkeitsdifferenzen an den Laufbandübergängen realisiert.
-Je größer die Geschwindigkeitsdifferenzen, desto bessere Separierung ist möglich.
+Je größer die Geschwindigkeitsdifferenzen, desto bessere ist die Separierung möglich.
-Aber die Bilderkennung fungiert in diesem Punkt als "Flaschenhals", wenn das letzte Laufband zu schnell dreht, dann werden weniger Teile erkannt. --> Somit wurden experimentell die optimalen Geschwindigkeiten für jedes Laufband separiert für die Optimale Separierung und Bilderkennung.
+Aber die Bilderkennung fungiert in diesem Punkt als "Flaschenhals", wenn das letzte Laufband zu schnell dreht, dann werden weniger Teile erkannt. Es wurden experimentell die optimalen Geschwindigkeiten für jedes Laufband ermittelt, so dass Separierung und Bilderkennung optimal laufen.
-<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />
+<ref name="Autor: Tsibadze"> Autor Christo Tsibadze</ref>
+<ref name="Autor: Lingenauber"> Autor Niklas Lingenauber</ref>
+<ref name="Autor: Hanemann"> Autor Simon Hanemann</ref>
+<ref name="Autor: Krause"> Autor Sergej Krause</ref>
+<ref name="Autor: Fankhauser"> Autor Adam Fankhauser</ref>
+<ref name="Autor: Penner"> Autor Kevin Penner</ref>
 == Elektronik und Sicherheit ==
+[[Datei:Neues_Netzteil_24VDC.jpg|350px|thumb|left|Abbildung 12: 24VDC Installation]]
+[[Datei:Kabelkanal.jpg|450px|thumb|right|Abbildung 13: Kabelkanal]]
+[[Datei:Kamera_BildBox_Fixierung.jpg|450px|thumb|right|Abbildung 14: Kamera/Bildbox Fixierung]]
 ===Neues 24V Netzteil===
-'''UNTER BEARBEITUNG'''
-V/10A Netzteil gegen 24V/20A austauschen, um Überlast beim Lauf aller Motoren zu verhindern.
+Wie in den offenen Punkten aus dem Artikel [[Legoteil Zählmaschine 2015]] beschrieben, benötigte die Lego Zählmaschine ein stärkeres Netzteil. Bei der Auslegung der Maschine wurde das Netzteil für die Versorgung der Bandmotoren zu klein dimensioniert und bei gleichzeitigem Anlaufen der Motoren ist es vorgekommen, dass das alte Netzteil mit einem maximalen Ausgangsstrom von 10 A sich aus Selbstschutz abgeschaltet hat. Hier wurde ein stärkeres Netzteil vom selben Hersteller mit 20 A maximalem Ausgangsstrom eingebaut. Dies besitzt eine etwas breite Bauweise, konnte aber durch leichte Änderungen im Schaltschrank installiert werden.<ref name="Autor: Fankhauser"> Autor: Adam Fankhauser</ref>
+===Kabelkanal===
-[[Datei:Neues_Netzteil_24VDC.jpg|550px|thumb|right|Abbildung X: 24VDC Installation]]
+Ebenfalls in den offenen Punkten des Artikels [[Legoteil Zählmaschine 2015]] beschrieben, sollten die bisher provisorisch verlegten Leitungen fest verlegt werden. Hierzu wurde ein Kabelkanal zur ordentlichen Verlegung der Leitungen an den Förderbändern montiert. Er dient dem Schutz und der mechanischen Entlastung der Leitung. Es wurde ein geschlitzer Kabelkanal wewählt, da an vielen unterschiedlichen Stellen Leitungen z.B. zu den Motoren abgehen. So war es nicht nötig, einen geschlossenen Kabelkanal zu modifizieren, um die Leitungsabgänge möglich zu machen.<ref name="Autor: Fankhauser"> Autor: Adam Fankhauser</ref>
-<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />
-===Kabelkanal===
+===Kamera/Bildbox- und Auswerferhalterung===
-[[Datei:Kabelkanal.jpg|550px|thumb|right|Abbildung X: Kabelkanal]]
-Es wurde ein Kabelkanal zur ordentlichen Verlegung der Leitungen an den Förderbändern montiert.
+Die Bildbox und die Kamera waren bis zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht befestigt und lagen lose auf dem Förderband auf. Dies barg die Gefahr, dass aus beide Teile aus ihrer beträchtlichen Höhe immer drohten herunterzufallen und irreperabel beschädigt zu werden. Zur Befestigung wurde "Boschprofil" mit den Zubehörwinkeln genutzt. Die Bildbox wurde so befestigt, dass sie über vier Schrauben Höhenverstellbar ist, um auch die Einfuhr von größeren Teilen möglich zu machen. Ebenso ist die Befestigung am Förderband mit vier Schrauben lösbar und damit die gesamte Konstruktion verschiebbar. Die Kamera wurde an der Bildboxbefestigung so fixiert, dass sie bei dieser Höhen- und Seitenverstellung immer an der selben Stelle verharrt. Dies ermöglicht eine ein mal eingestellte Kameraposition beizubehalten.
-<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />
-===Kamera- und Bildbox-Halterung===
+Ebenso wurde der Auswerfer am Ende des letzten Förderbandes mit Boschprofil und Winkeln befestigt. Somit ist die bisherige Befestigung über eine Holzkiste ersetzt worden. <ref name="Autor: Fankhauser"> Autor: Adam Fankhauser</ref>
-[[Datei:Kamera_BildBox_Fixierung.jpg|550px|thumb|right|Abbildung X: Kamera_BildBox_Fixierung]]
-Für mehr Stabilität wurde eine Konstruktion aus Aluminium-Profil als "Brücke" über den Förderband fest montiert.
-An dieser Konstruktion wurde die Kamera und auch Bildverarbeitungsbox fixiert.
-<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />
 ===Höhenanpassung der Laufbänder===
-An den Laufbandübergängen wurden verbesserungswürdige Fallhöhen festgestellt. Die Legoteile fallen von einem Laufband auf das andere, wenn die Fallhöhe zu groß ist, dann federn die Teile ab und fallen manchmal vom Band runter. Deshalb wurden die Höhen der Laufbänder so eingestellt, dass es kleinstmögliche Fallhöhen gibt.
+An den Laufbandübergängen wurden verbesserungswürdige Fallhöhen festgestellt. Die Legoteile fallen von einem Laufband auf das andere, wenn die Fallhöhe zu groß ist, dann federn die Teile ab und fallen manchmal vom Band runter. Deshalb wurden die Höhen der Laufbänder so eingestellt, dass es kleinstmögliche Fallhöhen gibt. Ebenso wurde damit der das Förderband steiler gestellt und somit die Vereinzelung der Legoteile leicht verbessert, da die größeren Teile im Bunker weniger Halt auf den Lamellen finden können und eher abrutschen. <ref name="Autor: Fankhauser"> Autor: Adam Fankhauser</ref>
+===Elektrische Sicherheit===
+Die elektrische Sicherheit des Schaltschrankes wurde im Zuge der Umbauarbeiten sichergestellt, indem alle Leitungen gegen spannungsfestere Leitungen vom Typ H07 bzw. H05 ausgetauscht wurden. So werden nun auch die Anforderungen nach VDE 0100-600 erfüllt.
+Eine Anlagenprüfung soll im nächsten Semester vorgenommen werden, wenn alle noch anstehenden Anlagenveränderungen vorgenommen wurden. <ref name="Autor: Fankhauser"> Autor: Adam Fankhauser</ref>
 == HSHL-Wiki-Dokumentation ==
 Die HSHL-Wiki-Dokumentation wurde von der gesamten Gruppe bearbeitet.
-Jedes Themenabschnitt unterliegt der bereits oben genannten Verantwortlichkeiten.
+Jedes Themenabschnitt unterliegt der bereits oben genannten [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016#Aufgabenteilung_inkl._weiteren_Aufgaben_aus_dem_Pflichtenheft '''Verantwortlichkeiten'''].
+<ref name="Autor: Tsibadze"> Autor Christo Tsibadze</ref>
+== Evaluation der Druckluftdüsen ==
+Der vollständige Bericht befindet sich im SVN unter <br>
+...\Dokumentation\16_Pneumatik\Evaluation_der_Druckluftdüsen.docx
+Im ersten Test wurden verschiedene Legoteile und den unten in der Tabelle genannten Düsen getestet. Ziel des Versuches war es heraus zu finden, welche Legoteile sich am besten für den Test der Düsen eigen. In dem Test stellte sich heraus, dass sie Komplexität der Form der Legoteile kaum Einfluss auf das Ergebnis hat. Dies ist auf das geringe Gewicht und die großen Oberflächen der Legoteile zurückzuführen.
+Im zweiten Test wurden getestet wie weit die Düsen die Legoteile bei einmaligen betätigen bewegen können. Ein Teil muss dabei mindestens eine Strecke von 20 cm überwinden können. In dem Test zeigte sich, dass die Testergebnisse von der punktuellen Düse nur dann sinnvolle Ergebnisse erzielen, wenn das Objekt mit einem optimalen Angriffswinkel getroffen wird. Deshalb schwanken die Messwerte auch sehr stark im Test. Dies ist sehr ungünstig da die Lage der Teile im laufenden Prozess der Legoteilzählmaschine sehr variabel ist. Das optimalste Ergebnis haben die spitzen Luftdruck-Düsen erzielt, da selbst mit geringen Drücken viel Kraft auf die Legoteile übertragen werden konnte.
+{| class="wikitable"
+|-
+!Platz
+!Düsen-Nr
+!Bild
+!Düsenart
+!Material
+!min. Druck
+!Preis
+|-
+| 1
+| 1761
+| [[File:Rundduese 1761.jpg|75x75px]]
+| Spitz
+| Aluminium
+| >2,5 Bar
+| 11,40€
+|-
+| 2
+| 1873
+| [[File:Rundduese 1873.jpg|75x75px]]
+| Spitz
+| Edelstahl
+| >2,5 Bar
+| 21,70€
+|-
+| 3
+| 2075
+| [[File:Flachduese 2075.jpg|75x75px]]
+| Spitz
+| Kunststoff (ABS)
+| >2,5 Bar
+| 18,80€
+|-
+| 4
+| R02-100
+| [[File:SMC KN R02 100.jpg|75x75px]]
+| Spitz
+| Edelstahl
+| 3,5 Bar
+| 10,60€
+|-
+| 5
+| 1761
+| [[File:Flachduese 842.jpg|75x75px]]
+| Spitz
+| Edelstahl
+| 3,5 Bar
+| 40,90€
+|}
 == Video-Anleitung ==
-'''UNTER BEARBEITUNG'''
+'''UNTER BEARBEITUNG''': wird im nächsten Semester mit Vollendung des Programm erstellt
+* Aktueller Stand hier: [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation/04_Skizzen%20u.%20Bilder/Pr%c3%a4sentation%20-%20Legoz%c3%a4hlmaschine_Final.mp4 Präsentation - Legozählmaschine]
+<ref name="Autor: Hanemann"> Autor Simon Hanemann</ref>
+<ref name="Autor: Fankhauser"> Autor Adam Fankhauser</ref>
+<ref name="Autor: Penner"> Autor Kevin Penner</ref>
-== Projektplanung ==
+== Pflichtenheft Dokumentation in DOORS ==
-'''UNTER BEARBEITUNG'''
+Das Pflichtenheft wurde mit Hilfe der Software '''DOORS''' dokumentiert.
-hier können wir Unterschiede nennen: was wir anfangs geplant hatten und was wir wegen Machbarkeit mit Genehmigung von Prof. Schneider abgeändert haben...
+* SVN-Link: [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Anforderungsmanagement/Pflichtenheft/Pflichtenheft.pdf Pflichtenheft.pdf]
-== Pflichtenheft Dokumentation in DOORS ==
+<ref name="Autor: Penner"> Autor Kevin Penner</ref>
-'''UNTER BEARBEITUNG'''
-"Link angeben wo Pflichtenheft gespeichert wurde."
 == Prozessvisualisierung mit Visio ==
 Die Prozesse wurden mit Microsoft´s Visio dokumentiert.
+{| class="wikitable"
-[[Datei:Bildverarbeitung_Main.jpg|200px|thumb|left|Abbildung X: Bildverarbeitung_Mainfunktion]]
+|-
-[[Datei:Farberkennung.jpg|200px|thumb|right|Abbildung X: Farberkennung]]
+|[[Datei:MAIN.jpg|250px]] || [[Datei:Bildverarbeitung_Main.jpg|250px]] || [[Datei:Farberkennung.jpg|250px]] || [[Datei:Merkmalsextraktion.png|250px]]
-[[Datei:MAIN.jpg|200px|thumb|left|Abbildung X: MAIN inkl. GUI und Datenbank]]
+|-
-<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />
+|Abbildung 15: Übersicht des Gesamtprogramms||Abbildung 16: Detailierte Sicht der Bildveraberbeitung ||Abbildung 17: Teilgebiet der Bildverarbeitung: <br>Farberkennung im Detail ||Abbildung 18: Teilgebiet der Bildverarbeitung:<br>Merkmalsextraktion im Detail
+|}
+<ref name="Autor: Tsibadze"> Autor Christo Tsibadze</ref>
+<ref name="Autor: Hanemann"> Autor Simon Hanemann</ref>
+<ref name="Autor: Penner"> Autor Kevin Penner</ref>
 == QM-Tests ==
-Wurde mit Genehmigung von Prof. Schneider auf das nächst Semester verlegt.
+Wurde mit Genehmigung von Prof. Schneider auf das nächste Semester verlegt.
+<ref name="Autor: Tsibadze"> Autor Christo Tsibadze</ref>
 == Auswerfer==
-'''UNTER BEARBEITUNG'''
-z.B. Inbetriebnahme des vorhandenen Auswerfers
+Die bestehende Lösung hat zwei Auswerfer vorgesehen, welche die Legoteile in 3 Kategorien sortieren sollte. In unserem Pflichtenheft ist aber festgeschrieben worden, dass die Legoteile nur noch in 2 Kategorien eingeteilt werden sollen. Daher ist für den Auswefer auch nur ein Servomotor installiert worden. Die bestehende Implementierung auf dem Arduino wurde übernommen und angepasst. Die Matlab Software schickt immer, wenn ein Teil "erkannt" wurde einen String über die serielle Schnittstelle zum Arduino, dieser ließt den String ein und speichrt sich den Zeitstempel bei Eintreffen der Nachricht. Darauf wird ein Zeitdelay gerechnet, bei dem dann die Schranke für einen festgesetzten Zeitraum öffnet.
+Diese Umsetzung ist noch nicht sehr robust, da das Senden und Empfangen der Nachricht über eine Erkennung eines Legoteils nicht den geforderten Echtzeitanforderungen entspricht. Ebenfalls wäre es besser, wenn sich das Zeitdelay automatisch an die Bandgeschwindikeit anpassen würde und die Dauer der Schrankenöffnung sich an die Größe des erkannten Legoteils.
 == Planung der Aufgaben für das nächste Semester ==
@@ Zeile 807: / Zeile 497: @@
 Durch den "Flaschenhals"-Bilderkennung ist es unmöglich allein durch die Laufbandgeschwindigkeits-Differenzen alle Legoteile zu vereinzeln.
 Das erste Laufband, welches die Legoteile aus dem Bunker auf die nächste Laufband fördert, muss modifiziert werden damit nicht zu viele Teile auf einmal gefördert werden.
-Als eine der Hauptaufgaben für das nächste Semester wurde die Vereinzelung von Legoteilen vor der Bildverarbeitung festgelegt. Zusätzlich dazu noch andere Aufgaben aus dem Pflichtenheft.
+Als eine der Hauptaufgaben für das nächste Semester wurde die Vereinzelung von Legoteilen vor der Bildverarbeitung festgelegt. Zusätzlich dazu noch andere Aufgaben aus dem Pflichtenheft.<ref name="Autor: Tsibadze"> Autor Christo Tsibadze</ref>
 === Konzept für Sortieranlage ===
-[[Datei:Konzept_Sortierung.JPG|400px|thumb|left|Abbildung X: Konzept_Sortierung]]
+[[Datei:Konzept_Sortierung.JPG|300px|thumb|left|Abbildung 19: Konzept_Sortierung]]
-[[Datei:Konzept_CAD.JPG|550px|thumb|right|Abbildung X: Konzept CAD]]
+[[Datei:Konzept_CAD.JPG|300px|thumb|right|Abbildung 20: Konzept CAD]]
 Da es ein Konzept bereits entworfen wurde, wird dieses hier auch dokumentiert (eventuell für zukünftige Aufgaben).
 Gedacht ist ein durch einem Motor am Rand angetriebene (konstanter Geschwindigkeit) Scheibe mit Gummi- oder Filsbeschichtung (damit die Legoteile nicht abprallen). Welches auf mindestens drei freilaufende Räder mit einem Nut rotierbar gelagert wird. In der Mitte (feststehende runde Platte) soll dann die Verkabelung (entweder elektrische Leitungen für elektro Motoren, oder pneumatische Leitungen für pneumatischen Auswerfern) platziert werden, die entweder elektrischen oder pneumatischen Auswerfern versorgen. Radial zur drehender Scheibe werden Kisten angebracht mit passend gebogenen Führungsblechen (damit die Legoteile immer in die Kisten fallen).
-<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />
+<br /><br />
-Zum Öffnen des 3D-Modells vom Konzept, laden Sie bitte folgende frei erhältliche Software [http://www.3ds.com/de/produkte-und-services/3d-xml/download/ 3DXML-Player] herunter und öffnen Sie die  im SVN [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC\CAD_SORTIERUNG Sortieranlage.3dxml] gespeicherte 3dxml-Datei.
+Zum Öffnen des 3D-Modells vom Konzept, laden Sie bitte folgende frei erhältliche Software [http://www.3ds.com/de/produkte-und-services/3d-xml/download/ 3DXML-Player] herunter und öffnen Sie die Datei [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC\CAD_SORTIERUNG\CAD_3DXML\Sortieranlage.3dxml Sortieranlage.3dxml].
-<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />
+Um das 3D-Modell zu rotieren, drücken und halten Sie die mittlere und rechte Maustasten fest. Wenn Sie dann die Maus bewegen, dann wird das 3D-Modell in die entsprechende Richtung rotiert.
+Zoomen: Halten Sie die mittlere Maustaste gedrückt, anschließend die rechte Maustaste antippen und loslassen (mittlere gedrückt halten), Maus nach oben bewegen --> Hineinzoomen, Maus nach unten bewegen --> Herauszoomen.
+<ref name="Autor: Tsibadze"> Autor Christo Tsibadze</ref>
+<br /><br /><br /><br />
 = Ergebnisse =
@@ Zeile 842: / Zeile 536: @@
 * Motoren werden automatisch ausgeschaltet
 * Inventurliste wird ausgegeben
+<ref name="Autor: Krause"> Autor Sergej Krause</ref>
+<ref name="Autor: Lingenauber"> Autor Niklas Lingenauber</ref>
+= Fazit=
+===Abgeschlossene Punkte===
+* '''Einbau eines 24V Netzteils''', um Überlast beim Lauf aller Motoren zu verhindern.
+* '''Bildverarbeitung''' Differenzierung der Legoteile durch Farbe, Umfang, Fläche, Schwerpunkt, max. "Radius", min. "Radius"
+* '''Einbindung einer Datenbank mit SQ'''L, zum Verwalten von größeren Datensätzen
+* '''Aufteilung Legoteile in Baukästen''', zu besseren Auswertung der  Datensätze
+* '''Montage von Kabelkanälen''' zum Schutz und der mechanischen Entlastung der Leitung
+* '''Montage von Kamerahaltung''' zum Einstellen und Fixieren der Kamera
+* '''Montage von Bildverarbeitungskasten''' für festen halt und optimale Beleutungsverhältnisse
+* '''Zentrierung der Teile''' auf dem Fließband zur besseren Bildverarbeitung und zum Auswerfen der (nicht) erkannten Teile
+* '''Anpassung der Laufbänder:''' Höhenverstellung und Reduktion von Schleifkontakten
+* '''GUI2.0:''' interaktive Benutzeroberfläche über mehrere Seiten
+* '''Erkennung von mehr als 30 verschiedenen Teile'''n
-== Video ==
+===Offene Punkte===
-'''UNTER BEARBEITUNG'''
+* '''Optimierung der Bildverarbeitung:''' Mehr Merkmale, weniger Rechenleistung und schnellere Erkennung
-Video oder kein Video?
+* '''Bildverarbeitung:''' Problemfarbe: Schwarz
+* '''Bildverarbeitung:''' Einbindung einer "Reinigungsfunktion", welche dem User ein Signal gibt, wenn fälschlicherweise Objekte auf dem Band erkannt werden
+* '''Datenbank:''' Füllen der Datenbank mit weiteren Legoteilen bzw. Merkmalswerten
+* '''Optimierung der Vereinzelung:''' eine absolute Vereinzelung wäre ideal
+* '''Teach-In Einbindung in der GUI:''' Benutzerschnittstelle zu Eingabe und Bearbeitung der Teile
+* '''GUI Fertigstellung:''' Optimierung von vorhandenen Programmteilen
+* '''Schnellerer Durchlauf:''' Ziel: 60 Teile in 60 Sekunden
+* '''Videoanleitung''' zum Erklären der Projektergebnisse
+* '''Anleitung zum Start der Maschine''' eine „Broschüre“ mit vielen Bildern
+* '''Erweiterung der Datenbank''' um neue Bauteile und Baukästen (z.B. NXT)
+* '''Merge-Funktion''': Auswahl von mehrern Kästen ermöglicht
+* '''Projektabschluss:''' Abschlusspräsentation und Dokumentation der Arbeit um künftigen Studiengängen einen besseren Einstig zu ermöglichen.
-= Fazit=
+===Mögliche Themen für neue Projektziele===
+* '''Realisierung eines Auswerfers''' um Teile in bestimmte Kästen zu sortieren
+* '''Serienproduktion''' Optimierung der Maschine auf kostengünstige Hardware
+* '''Rückführung''' um nicht erkannte Teile wieder zurück in den Prozess zu führen
+* '''Sortiersystem''' welche Bauteile kommen zusammen in ein Fach eines Kastens?
-== Abgeschlossene Punkte ==
-* '''Neues 24 V Netzteil'''
-* '''Software zur Bildverarbeitung (BV)'''
-* '''Bauteileliste in Excel'''
-* '''Zeit bis zur Servoöffnung''': ???
-* '''Kabelkanal montieren'''
-* '''Kamerahalterung'''
-* '''Bildverarbeitungskasten'''
-* '''Teilezentrierung'''
-* '''Hohenanpassung von Laufbänder'''
-* '''WEITERE...!'''
-== Offene Punkte ==
+<ref name="Autor: Tsibadze"> Autor Christo Tsibadze</ref>
-* '''Bildverarbeitung''' --> Optimierung, bessere Erkennung der Teile, schnellere Erkennung
+<ref name="Autor: Lingenauber"> Autor Niklas Lingenauber</ref>
-** '''Problemfarbe''' --> Schwarz
+<ref name="Autor: Hanemann"> Autor Simon Hanemann</ref>
-* '''Teilevereinzelung''' --> Es soll eine 100%-ige Vereinzelung der Teile vor dem Bildverarbeitungsbox möglich sein.
+<ref name="Autor: Krause"> Autor Sergej Krause</ref>
-* '''Teach-In''' Einbindung in das GUI
+<ref name="Autor: Fankhauser"> Autor Adam Fankhauser</ref>
-* '''GUI''' Fertigstellung
+<ref name="Autor: Penner"> Autor Kevin Penner</ref>
-* '''Gesamtsystem Optimierung''' --> Erkennung von 60 Teile pro Sekunde
-* '''WEITERE...!'''
 = Dokumentation =
 == SVN ==
-[https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC\Bildverarbeitung\Tracking\ Link zur Bildverarbeitungs-Software] --> Algorithmus und Module
+[https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC\main.m Main Funktion] : Main-Funktion die alle andere Unterfunktionen aufruft
+[https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC\Bildverarbeitung\Tracking\Algorithmus_und_Module\AutomatischesZaehlen.m AutomatischesZaehlen.m]
+[https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC\Bildverarbeitung\Tracking\Algorithmus_und_Module\FARBERKENNUNG_V2.m FARBERKENNUNG_V2.m]
+[https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC\Bildverarbeitung\Tracking\Algorithmus_und_Module\Merkmalsberechnung_3.m Merkmalsberechnung_3.m]
+<ref name="Autor: Tsibadze"> Autor Christo Tsibadze</ref>
-== Gefährdungsbeurteilung  AKTUALLISIEREN==
+== Gefährdungsbeurteilung ==
 [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation/13_Gefaehrdungsbeurteilung SVN Link zur Gefährdungsbeurteilung] <br />
+Eine Anlagenprüfung/Gefährdungsbeurteilung soll im nächsten Semester vorgenommen werden, wenn alle noch anstehenden Anlagenveränderungen vorgenommen wurden
+<ref name="Autor: Fankhauser"> Autor Adam Fankhauser</ref>
+== Autoren ==
+<references />
+== Siehe auch / Weiterführende Links ==
+# '''SVN:''' Checkout URL [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk | https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk]
+# '''Rückblick (WS15):''' [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2015 | http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2015]
+# '''Fortsetzung Nr.2 (WS16/17):''' [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016_2017 | http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine_2016_2017]

Legoteil Zählmaschine 2016: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 3. Februar 2017, 08:12 Uhr

Aufgabenstellung

Liste der offenen Punkten vom letzten Semester

Aufgabenteilung inkl. weiteren Aufgaben aus dem Pflichtenheft

Projektplan

Realisierung

Main-Funktion

GUI

Auswahl der Baukästen

Manuelles Zählen

Autonomes Zählen

Korrektur des Autonomen Zählens

Bildverarbeitung/Legoteil-Erkennung

Bildverarbeitung_Automatisches_Zaehlen

Farberkennung

Merkmalsextraktion

Teach-IN

Datenbankanbindung, Listen IN/OUT

Datenbank

Installation der Datenbank

Erstellung einer Inventurliste

Separierung und Zentrierung der Legoteile

Teilezentrierung

Separierung

Elektronik und Sicherheit

Neues 24V Netzteil

Kabelkanal

Kamera/Bildbox- und Auswerferhalterung

Höhenanpassung der Laufbänder

Elektrische Sicherheit

HSHL-Wiki-Dokumentation

Evaluation der Druckluftdüsen

Video-Anleitung

Pflichtenheft Dokumentation in DOORS

Prozessvisualisierung mit Visio

QM-Tests

Auswerfer

Planung der Aufgaben für das nächste Semester

Konzept für Sortieranlage

Ergebnisse

Anleitung Programmstart

Fazit

Abgeschlossene Punkte

Offene Punkte

Mögliche Themen für neue Projektziele

Dokumentation

SVN

Gefährdungsbeurteilung

Autoren

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