Legosortiermaschine Sortierung: Unterschied zwischen den Versionen

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Einleitung:
''Teammitglieder: [[Benutzer: Tobias_Brandt| Tobias Brandt]], [[Benutzer: Marc_Eidhoff| Marc Eidhoff]]
Die Sortiereinheit der Legosortiermaschine stellt einen der drei wichtigen Bereiche dar. Aufgabe der Sortiereinheit ist die Übernahme eines Legoteils von der Bildverarbeitung und der physikalische Transport in  das richtige Fach. Nach einer ausführlichen Ist-Analyse wurde beschlossen, die Einheit von Grund auf neu zu konzipieren. Im Vordergrund stand dabei auch das Anwenden von methodischen Konstruktionstechniken und das Einüben der Kanban-Methode zur Prozesssteuerung. Diese Wiki-Seite soll die Ergebnisse dieser Konstruktionsbemühungen dokumentieren.


==Funktionsfluss==
[[Datei:Legosortiermaschine_Sortiereinheit_Schraegansicht_CAD-Konstruktion.PNG|600px|thumb|rechts|Abb. 1: CAD-Konstruktion-Sortiereinheit]]
[[Datei:Funktionsflussdiagramm.png|800px]]
''Dies ist ein Unterartikel von der [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine  Legoteil_Zählmaschine], welcher den genauen Aufbau der Sortiereinheit beschreibt.''


Hier zu sehen ist das Funktionsflussdiagramm der Sortierung, das sowohl die einzelnen erforderlichen Funktionen der Sortierung aufweist, als auch zeitgleich den Fluss des Legoteils beschreibt.
Die Sortiereinheit der Legosortiermaschine stellt einen der drei wichtigen Bereiche dar. Aufgabe der Sortiereinheit ist die Übernahme eines Legoteils von der Bildverarbeitung und der physikalische Transport in  das richtige Fach.  


Vom Bediener wird das Legoteil in den Bunker gegeben, wo es durch die Vereinzelung und durch die Bildverarbeitung in das im Folgenden beschriebene System der Sortierung gelangt.


Von der Bildverarbeitung übergeben, muss das Legoteil zunächst abgebremst werden, um eventuelle Schäden am Legoteil zu vermindern. Nach der Abbremsung erfolgt die Sortierung selber, welche eine Vorsortierung in die drei Kategorien ''erkanntes Teil'', ''erkanntes Fremdteil'' und ''nicht erkanntes Teil'' vornimmt. Danach erfolgt durch den ''Transport A'', ''Transport B'' oder ''Transport C'' der Abtransport des Teiles entweder in die ''Feinsortierung'' für die erkannten Teile, die ''Rückführung'' für die nicht erkannten Teile oder die ''Einlagerung A'' für die erkannten Teile, die allerdings nicht zu dem momentan ausgewählten Kasten gehören.
= Anforderungen und Ziele im Wintersemester 2018/2019 =


Die Rückführung erfolgt je nach Umsetzung manuell über den Bediener oder automatisch. Nach der Feinsortierung der Legoteile werden diese über den ''Transport D'' in die ''Einlagerung B'' überführt.
Im Pflichtenheft wurden folgende Aufgaben festgehalten, welche im SS2018 bearbeitet werden sollen:
{| class="wikitable"
|-
!Spezifikations-ID
!Anforderungs-ID
!Anforderungstitel
!Beschreibung der Spezifikation
!Arbeitsergebnisse
|-
| 165
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| Fertigung der Teile mit Hilfe von 3D Drucker und Laserschneidsystem (Hamm)
| [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Teams/Sortierung/CAD-Dateien/Stückliste_Sortiereinheit.xls Stückliste]
|-
| 166
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| Zusammenbau
| [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation/22_Pruefprotokolle/Komponententest_Sortiereinheit_Klappensteuerung.docx Funktionsprüfprotokoll]
|-
| 166.1
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| 3D-Druck-Teile kontrollieren und ggfs. entgraten
| [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Teams/Sortierung/CAD-Dateien/Stückliste_Sortiereinheit.xls Stückliste]
|-
| 166.11
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| Segmentierte Klappen und Anschläge verbinden und kleben
|[https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Teams/Sortierung/CAD-Dateien/Stückliste_Sortiereinheit.xls Stückliste]
|-
| 166.2
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| LaserCutter Teile kontrollieren und gegebenenfalls entgraten
| [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Teams/Sortierung/CAD-Dateien/Stückliste_Sortiereinheit.xls Stückliste]
|-
| 166.3
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| Wellen an die Testklappe
| [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation/22_Pruefprotokolle/Montageliste.docx Montageliste]
|-
| 166.4
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| Grundgerüst montieren
| [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation/22_Pruefprotokolle/Montageliste.docx Montageliste]
|-
| 166.5
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| Eine Klappe testweise einbauen und auf Funktion prüfen
| [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation/22_Pruefprotokolle/Montageliste.docx Montageliste]
|-
| 166.6
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| Verschrauben der Acrylglasplatten
| [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation/22_Pruefprotokolle/Montageliste.docx Montageliste]
|-
| 166.61
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| Erstellen und Anbringen einer Stütze für die Einführung der Teile
| [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation/22_Pruefprotokolle/Montageliste.docx Montageliste]
|-
| 166.7
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| Verkleben der Acrylglasplatten
| [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation/22_Pruefprotokolle/Montageliste.docx Montageliste]
|-
| 166.8
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| Weitere Klappen des Mitteltowers fertigstellen
| [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation/22_Pruefprotokolle/Montageliste.docx Montageliste]
|-
| 166.9
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| Steckverbindung von Sortiereinheit und Schaltschrank
| [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Teams/Sortierung/Servomotoren/Dokumente/Sub-D_Stecker_Belegung.docx Pinbelegung]
|-
| 160
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| Konzept aus WS17 umsetzen
| [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation/22_Pruefprotokolle/Komponententest_Sortiereinheit_Klappensteuerung.docx Funktionsprüfprotokoll]
|-
| 130
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| 1. Erkannt: Automatische Feinsortierung in gesonderte Fächer 2. Nicht erkannt: Ausschuss in seperates Fach 3. Erkannt Fremdteil: Ausschuss in seperates Fach
| [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation/22_Pruefprotokolle/Funktionsprüfprotokoll.docx Funktionsprüfprotokoll]
|-
| 131
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| Überprüfung ob die Fächer richtig angesteuert werden. Teilkontrolle in den Kästen
| [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation/22_Pruefprotokolle/Komponententest_Sortiereinheit_Klappensteuerung.docx Funktionsprüfprotokoll]
|-
| 132
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| Überprüfung ob alle nicht erkannten Teile in einem seperaten Fach liegen
| [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation/22_Pruefprotokolle/Komponententest_Sortiereinheit_Klappensteuerung.docx Funktionsprüfprotokoll]
|-
| 133
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| Fremdteilsortierung kontrollieren
| [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Dokumentation/22_Pruefprotokolle/Komponententest_Sortiereinheit_Klappensteuerung.docx Funktionsprüfprotokoll]
|-
| 134
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| Ansteuerung der Klappen anpassen
| [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/SRC\Arduino\Serielle_Steuerung\Serielle_Steuerung.ino Arduino Programm]
|-
| 135
| REQ10.2320
| Sortierung der Legoteile in die Kästen
| Justieren der mechanischen Teile (Einstellen der Klappen)
| [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legosortiermaschine_Sortiereinheit_Anfertigung#Testaufbau Wiki Artikel]
|}


Die Vorsortierung und die Feinsortierung kann in einem System umgesetzt werden, daher hier die Systemgrenze der ''Sortierung''. Gleiches trifft auf die Transporte der drei Hauptkategorien zu, daher die Systemgrenze der ''Zuführung''.
='''Konstruktionsplanung'''=


Zum besseren Verständnis werden die Teilkonzepte der letzten Semester noch einmal aufgegriffen und im folgenden Abschnitt unter der Konstruktionsplanung erläutert. Der Inhalt der Planung wurde vom Vorsemester erledigt und gehört nicht zu den Arbeitsergebnissen des Sommersemesters 2018. Die Konstruktionsplanung ist unter folgendem Unterartikel zu finden:
=== [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Konstruktionsplanung_Legosortiermaschine Konstruktionsplanung Legosortiermaschine] ===


==Morphologischer Kasten==
='''Anfertigung der Sortiereinheit'''=
[[Datei:Morphologischer_Kasten-SS17.png|1200px]]


Der Zusammenbau der Sortiereinheit ist unter folgendem Unterartikel zu finden:
=== [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legosortiermaschine_Sortiereinheit_Anfertigung Anfertigung der Sortiereinheit] ===


Aufgeführt sind verschiedene Lösungsmöglichkeiten der einzelnen Teilfunktionen der Sortierung.
=='''Einsortierung'''==


Beispielhaft werden im Folgenden vier Lösungen detailierter beschrieben.
===Fächer mit Aufklebern des Inhalts markieren===


=== <span style="color:red;">Lösungsmöglichkeit A</span> ===


Die ''Lösungsmöglichkeit A'' beschreibt eine völlig neue Konzeptidee, bei der eine Klappenbox aus Acrylglas gebaut werden soll, die direkt in die originalen Legokasteneinlagen sortiert.
Für die Einsortierung der Legoteile in die entsprechenden Kisten wurden diese mit Aufklebern versehen (siehe Abbildung 2). Dadurch ist ein besserer Überblick garantiert und händisch kann nachverfolgt werden, ob die Maschine die Legoteile richtig einsortiert hat.


Außerdem wurde eine Liste erstellt, diese in Abbildung 3 zu erkennen ist, welche die Anzahl der Teile beinhaltet. Die Liste wurde ausgedruckt, zur Sortiermaschine gelegt und zudem an folgendem Speicherort abgelegt: [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum_2015/trunk/Teams\Sortierung\Einsortierung\Einsortierung.xlsx Teileliste]


*Abbremsung:  Fliegengitter


*Vorsortierung:  Klappenmechanismus


*Transport A: Schacht
<gallery widths="500" heights="300">
  Aufkleber_Kiste.JPG|Abb. 2: Aufkleber in den Fächern der Kiste
  Liste_Legoteile.PNG|Abb. 3: Liste der Legoteile
</gallery>


*Feinsortierung:  Klappenbox
='''Zusammenfassung'''=


*Transport B:  Schacht
==Umsetzung des Konzeptes==


*Transport C:  Schlauch
In dem WS18/19 wurde die Umsetzung des Konzeptes der Sortiereinheit weitergeführt und aufgebaut.
Nachdem alle Teile geliefert wurden, konnten diese nachbearbeitet werden und der Aufbau erfolgen.


*Transport D:  nichts
Zuerst wurde ein Testaufbau mit einer Klappe realisert und auf Funktion geprüft.
Hierbei wurde entdeckt, dass die Ruderhörner auf jede Klappe einzelnd angepasst werden muss.


*Einlagerung A: Legokasten
Anschließend wurde die Sortiereinheit nach folgenden Arbeitsschritten zusammengebaut:


*Einlagerung B:  original Legokasteneinlagen
Testklappe:
*Steckverbindung von Sortierinheit und Schaltschrank
*Eine Testklappe fertigen
*Klappe und Anschläge für den Testaufbau entgraten
*Testklappe zusammen kleben
*Welle anbringen
*Welle an dem Servo ausrichten
*Drehwinkelbegrenzung im Arduinoprogramm ermitteln
*Klappmechanismus von der Klappe an dem Anschlag austesten


*Rückführung:  Förderband
Gesamtaufbau:
*Acrylglasplatten verkleben
*Klappen zusammen kleben
*Acrylglasplatten verschrauben
*Grundgerüst aus Acrylglas zusammen setzen
*Anschläge in Grundgerüst einbauen
*Wellen mit Servo ausrichten und Ruderhörner bearbeiten
*Wellen an die Klappen Kleben
*Stütze aus Boschprofil für den Einwurf fertigen und einbauen
*Drehwinkelbegrenzung im Arduinoprogramm ermitteln


Anschließend wurde die erstellte/geänderte Software durch Unit- und Integrationstests getestet.


Bei dieser Lösungsmöglichkeit wird der Transport A-D in der Feinsortierung -der Klappenbox- selbst realisiert.
Der Endzustand ist eine vollfuntkionsfähige Legosortierteinheit der eine Fachnummer übergeben wird und das zugehörige Teil in das richtige Fach zuverlässig einsortiert.


=== <span style="color:green;">Lösungsmöglichkeit B</span> ===
==Liste offener Punkte (LOP)==
Alle Pflichten wurden in diesem Semester erledigt und es gibt keine offene Punkte.


Die ''Lösungsmöglichkeit B'' übernimmt den Voraufbau des letzten Jahrganges und erweitert diesen um eine elektrisch angesteuerte Klappe im Hauptrohr.
='''Ausblick'''=


Für das nächste Semester sind folgende Aufgaben zur Verbesserung der Sortierung möglich:
*einfarbige Klappen
*rechter Einschub mit den Fächern 14-16 Entnahme erleichtern
*Teile bleiben manchmal im Einführungsschacht liegen (evtl. zusätzliche Druckluftdüsen)


*Abbremsung:  Rohr


*Vorsortierung:  keine


*Transport A:  Rohr
<!-- =='''Schluss'''== -->


*Feinsortierung: Linearschlitten + Klappe
''Dies ist ein Unterartikel von der [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine  Legoteil_Zählmaschine], welcher den genauen Aufbau der Sortiereinheit beschreibt.''
 
*Transport B:  Rohr
 
*Transport C:  Rohr
 
*Transport D:  Rohr
 
*Einlagerung A:  einzelne schwarze Box
 
*Einlagerung B:  schwarze Boxen
 
*Rückführung: manuell durch Auffangbehälter
 
 
Hierbei sind Transport A-D in einer Lösungsmöglichkeit kombiniert, sowie beide Einlagerungen.
 
 
=== <span style="color:yellow;">Lösungsmöglichkeit C</span> ===
 
Die ''Lösungsmöglichkeit C'' stellt eine Erweiterung der ''<span style="color:green;">Lösungsmöglichkeit B</span>'' dar, indem im Hauptrohr statt einer Klappe, mehrere Klappen verbaut sind und somit die Auflösung der Auffangboxen vergrößert werden kann, um eine feinere Sortierung zu ermöglichen.
 
 
*Abbremsung:  Rohr
 
*Vorsortierung:  keine
 
*Transport A:  Rohr
 
*Feinsortierung:  Linearschlitten + n-Klappen
 
*Transport B:  Schlauch
 
*Transport C:  Schlauch
 
*Transport D:  nichts
 
*Einlagerung A:  einzelne schwarze Box
 
*Einlagerung B:  schwarze Boxen
 
*Rückführung:  manuell durch Auffangbehälter
 
 
Zusammengefasst werden hier Transport A-C, sowie beide Einlagerungen.
 
 
=== <span style="color:blue;">Lösungsmöglichkeit D</span> ===
 
 
Die ''Lösungsmöglichkeit D'' ist inspiriert von Flughäfenförderbändern und ist nur durch die Ausmaße der kompletten Anlage auf die Sortiergenauigkeit eingeschränkt.
 
Das Karussel, auf welchem die schwarzen Boxen befestigt sind, ist beliebig erweiterbar und kann auch um Ecken geführt werden, um den vorhandenn Platz optimal auszunutzen.
 
 
*Abbremsung:  Fliegengitter
 
*Vorsortierung:  keine
 
*Transport A:  Schacht
 
*Feinsortierung:  langes Karussel
 
*Transport B:  Schacht
 
*Transport C:  Schacht
 
*Transport D:  Schacht
 
*Einlagerung A:  einzelne schwarze Box
 
*Einlagerung B:  schwarze Boxen
 
*Rückführung:  manuell durch Auffangbehälter
 
 
Transport A-D, sowie Einlagerung A und B werden in einem Schacht bzw. einer Boxmatrix realisiert.
 
 
==Bewertung der Lösungsmöglichkeiten==
[[Datei:Bewertung.png|800px]]
 
Zur Bewertung der Lösungsvarianten wurden zunächst Kriterien definiert, anhand derer die Konzepte bewertet werden. Die Kriterien lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen, in funktionale und nicht funktionale Kriterien. Funktionale Kriterien sollen die Funktionsfähigkeit der Lösungsvariante bewerten. Dazu gehört die Minimierung von Gefahren, dass Legoteile verkanten, brechen oder dem System verloren gehen. Auch die Sortiergeschwindigkeit und der benötigte manuelle Aufwand bei Betrieb spielen eine Rolle bei der Bewertung. Zu den nicht funktionalen Kriterien gehören geschätzte Kosten, Komplexität und Zeitbedarf. Die Wiederverwertung der Vorarbeit wurde ebenfalls als ein wichtiges Kriterium definiert. Anschließend wurden alle Kriterien gewichtet (1(nicht wichtig)-10(wichtig)) und alle Lösungsvarianten mit Noten (1(niedrig)-4(hoch)) bewertet.
 
Als beste Lösungsmöglichkeit stellt sich die ''<span style="color:red;">Lösungsmöglichkeit A</span>'' heraus, da sie zwar kaum bis keine Vorarbeit der Vorsemester nutzt und sehr komplex ist, dafür aber in Sortiergeschwindigkeit, dem manuellen Aufwand während des Betriebes und der Bruch-, Verkantungs-, sowie Velrustgefahr übertrifft.
 
Diese Lösungsvariante wurde als finale Variante ausgewählt und soll nun im Seminar umgesetzt werden.
 
 
=='''Hauptteil'''==
=== Teilkonzept: Fügen ===
 
Fügen durch Verzahnung der Acrylglas-Platten, sowie verkleben mit Hilfe von [https://www.plexiglas-shop.com/DE/de/klebstoff-7sy6ptp4p6h/acrifix-1r-0192-g8x1l2vx9qq~p.html lichthärtendem Reaktionsklebstoff].
 
[[Datei:Fügekonzept.png|300px]]
 
=== Teilkonzept: Trichter ===
 
Mit Hilfe einer <span style="color:red;">Anschlagplatte</span>, kann die <span style="color:green;">Klappe</span> passgenau mit dem Trichter und der Wand (schwarz) abschließen, um so Kanten oder Verkantungsgefahren zu vermeiden.
 
[[Datei:Sortierung_Trichter.PNG|200px]]
 
=== Teilkonzept: Klappengestaltung ===
 
Für die Klappen wird 3mm starkes Acrylglas verwendet, welches an der Unterseite eingekerbt wird, um eine einfache Anbringung des Stahldrahtes zu ermöglichen.
 
[[Datei:Sortierung_Klappengestaltung.PNG|50px]]
 
=== Teilkonzept: Klappenlagerung ===
 
Für die Lagerung der Klappen wird lediglich ein Loch auf beide Seiten der Wände gebohrt, durch welches der Stahldraht gesteckt wird.
 
[[Datei:Sortierung_Klappenlagerung.PNG|350px]]
 
=== Teilkonzept: Stellerauswahl ===
 
Im Zuge einer Zusatzaufgabe soll in diesem Untertitel nun die Auswahl der Steller für die Klappen erfolgen.
 
Hierzu werden verschiedene Servos verglichen im Bezug auf Stellgenauigkeit, Stellgeschwindigkeit, Energiebedarf, Platzbedarf, Wartung und Kosten.
 
 
[http://2bfly.com/assets/rotary-servo-anatomy1.png Beispielbild]
 
=== Teilkonzept: Stellerbefestigung ===
 
Die Servos werden auf eine kleine Platte geschraubt, die wiederum mit dem Kasten verklebt ist.
 
[[Datei:rotary-anatomy.png|300px]]
 
=== Teilkonzept: Drehmomentübertragung ===
 
An Servo- und Klappenachse sind Flügelhörner, wie im Modellbau üblich, befestigt. Diese lassen sich ggf. auch aus Acrylglas schneiden. Die beiden Flügelhörner sind elastisch durch Federn gekoppelt. So kann der Servo auch übersteuert werden, ohne einen Schaden am Servo und am Klappenmechanismus zu bewirken. Im Fall der Übersteuerung wird lediglich eine Feder gestaucht und die andere gestreckt.
 
[[Datei:Sortierung_Drehmomentübertragung.PNG|400px]]
 
=== Teilkonzept: Vorsortierung ===
 
Für die Vorstortierung gibt es verschiedene Lösungsansätze.
Einerseits vom Prinzip der Klappenbox und als 4-3-Wegeventil, wobei es für dieses Ventil drei verschiedene Ideen gibt.
 
Einmal die Idee mit drei verschiedenen Stellungen des Fliegengitters, um das Teil in die gewünschte Richtung abzulenken,
 
einmal mit einer Stellung des Fliegengitters und einer Klappe auf zwei Seiten, die in der mittleren Stellung oben sind und durch die Schwerkraft nach unten fallen, sobald das Gestell wieder in Ausgangslage gefahren ist und
 
einmal mit einer Stellung des Fliegengitters, aber Schächten unterhalb, die in jeweils andere Richtungen führen.
 
 
[[Datei:Sortierung_Vorsortierung.PNG|400px]]
 
=== Teilkonzept: Rückführung ===
 
Geplant ist per Förderband, optional kann eine Kiste verwendet werden.
 
 
=== Teilkonzept: Abbremsung ===
 
schräges Fliegengitter
 
[[Datei:Sortierung_Abbremsung.PNG|400px]]
 
=='''Schluss'''==
 
 
 
''Dies ist ein Unterarikel von der [http://193.175.248.52/wiki/index.php/Legoteil_Z%C3%A4hlmaschine  Legoteil_Zählmaschine], welcher den genauen Aufbau der Sortierung beschreibt.''

Aktuelle Version vom 11. Februar 2019, 16:27 Uhr

Teammitglieder: Tobias Brandt, Marc Eidhoff

Abb. 1: CAD-Konstruktion-Sortiereinheit

Dies ist ein Unterartikel von der Legoteil_Zählmaschine, welcher den genauen Aufbau der Sortiereinheit beschreibt.

Die Sortiereinheit der Legosortiermaschine stellt einen der drei wichtigen Bereiche dar. Aufgabe der Sortiereinheit ist die Übernahme eines Legoteils von der Bildverarbeitung und der physikalische Transport in das richtige Fach.


Anforderungen und Ziele im Wintersemester 2018/2019

Im Pflichtenheft wurden folgende Aufgaben festgehalten, welche im SS2018 bearbeitet werden sollen:

Spezifikations-ID Anforderungs-ID Anforderungstitel Beschreibung der Spezifikation Arbeitsergebnisse
165 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen Fertigung der Teile mit Hilfe von 3D Drucker und Laserschneidsystem (Hamm) Stückliste
166 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen Zusammenbau Funktionsprüfprotokoll
166.1 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen 3D-Druck-Teile kontrollieren und ggfs. entgraten Stückliste
166.11 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen Segmentierte Klappen und Anschläge verbinden und kleben Stückliste
166.2 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen LaserCutter Teile kontrollieren und gegebenenfalls entgraten Stückliste
166.3 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen Wellen an die Testklappe Montageliste
166.4 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen Grundgerüst montieren Montageliste
166.5 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen Eine Klappe testweise einbauen und auf Funktion prüfen Montageliste
166.6 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen Verschrauben der Acrylglasplatten Montageliste
166.61 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen Erstellen und Anbringen einer Stütze für die Einführung der Teile Montageliste
166.7 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen Verkleben der Acrylglasplatten Montageliste
166.8 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen Weitere Klappen des Mitteltowers fertigstellen Montageliste
166.9 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen Steckverbindung von Sortiereinheit und Schaltschrank Pinbelegung
160 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen Konzept aus WS17 umsetzen Funktionsprüfprotokoll
130 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen 1. Erkannt: Automatische Feinsortierung in gesonderte Fächer 2. Nicht erkannt: Ausschuss in seperates Fach 3. Erkannt Fremdteil: Ausschuss in seperates Fach Funktionsprüfprotokoll
131 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen Überprüfung ob die Fächer richtig angesteuert werden. Teilkontrolle in den Kästen Funktionsprüfprotokoll
132 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen Überprüfung ob alle nicht erkannten Teile in einem seperaten Fach liegen Funktionsprüfprotokoll
133 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen Fremdteilsortierung kontrollieren Funktionsprüfprotokoll
134 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen Ansteuerung der Klappen anpassen Arduino Programm
135 REQ10.2320 Sortierung der Legoteile in die Kästen Justieren der mechanischen Teile (Einstellen der Klappen) Wiki Artikel

Konstruktionsplanung

Zum besseren Verständnis werden die Teilkonzepte der letzten Semester noch einmal aufgegriffen und im folgenden Abschnitt unter der Konstruktionsplanung erläutert. Der Inhalt der Planung wurde vom Vorsemester erledigt und gehört nicht zu den Arbeitsergebnissen des Sommersemesters 2018. Die Konstruktionsplanung ist unter folgendem Unterartikel zu finden:

Konstruktionsplanung Legosortiermaschine

Anfertigung der Sortiereinheit

Der Zusammenbau der Sortiereinheit ist unter folgendem Unterartikel zu finden:

Anfertigung der Sortiereinheit

Einsortierung

Fächer mit Aufklebern des Inhalts markieren

Für die Einsortierung der Legoteile in die entsprechenden Kisten wurden diese mit Aufklebern versehen (siehe Abbildung 2). Dadurch ist ein besserer Überblick garantiert und händisch kann nachverfolgt werden, ob die Maschine die Legoteile richtig einsortiert hat.

Außerdem wurde eine Liste erstellt, diese in Abbildung 3 zu erkennen ist, welche die Anzahl der Teile beinhaltet. Die Liste wurde ausgedruckt, zur Sortiermaschine gelegt und zudem an folgendem Speicherort abgelegt: Teileliste


  • Abb. 2: Aufkleber in den Fächern der Kiste

    Abb. 2: Aufkleber in den Fächern der Kiste

  • Abb. 3: Liste der Legoteile

    Abb. 3: Liste der Legoteile

Zusammenfassung

Umsetzung des Konzeptes

In dem WS18/19 wurde die Umsetzung des Konzeptes der Sortiereinheit weitergeführt und aufgebaut. Nachdem alle Teile geliefert wurden, konnten diese nachbearbeitet werden und der Aufbau erfolgen.

Zuerst wurde ein Testaufbau mit einer Klappe realisert und auf Funktion geprüft. Hierbei wurde entdeckt, dass die Ruderhörner auf jede Klappe einzelnd angepasst werden muss.

Anschließend wurde die Sortiereinheit nach folgenden Arbeitsschritten zusammengebaut:

Testklappe:

  • Steckverbindung von Sortierinheit und Schaltschrank
  • Eine Testklappe fertigen
  • Klappe und Anschläge für den Testaufbau entgraten
  • Testklappe zusammen kleben
  • Welle anbringen
  • Welle an dem Servo ausrichten
  • Drehwinkelbegrenzung im Arduinoprogramm ermitteln
  • Klappmechanismus von der Klappe an dem Anschlag austesten

Gesamtaufbau:

  • Acrylglasplatten verkleben
  • Klappen zusammen kleben
  • Acrylglasplatten verschrauben
  • Grundgerüst aus Acrylglas zusammen setzen
  • Anschläge in Grundgerüst einbauen
  • Wellen mit Servo ausrichten und Ruderhörner bearbeiten
  • Wellen an die Klappen Kleben
  • Stütze aus Boschprofil für den Einwurf fertigen und einbauen
  • Drehwinkelbegrenzung im Arduinoprogramm ermitteln

Anschließend wurde die erstellte/geänderte Software durch Unit- und Integrationstests getestet.

Der Endzustand ist eine vollfuntkionsfähige Legosortierteinheit der eine Fachnummer übergeben wird und das zugehörige Teil in das richtige Fach zuverlässig einsortiert.

Liste offener Punkte (LOP)

Alle Pflichten wurden in diesem Semester erledigt und es gibt keine offene Punkte.

Ausblick

Für das nächste Semester sind folgende Aufgaben zur Verbesserung der Sortierung möglich:

  • einfarbige Klappen
  • rechter Einschub mit den Fächern 14-16 Entnahme erleichtern
  • Teile bleiben manchmal im Einführungsschacht liegen (evtl. zusätzliche Druckluftdüsen)



Dies ist ein Unterartikel von der Legoteil_Zählmaschine, welcher den genauen Aufbau der Sortiereinheit beschreibt.

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