Legosortiermaschine Sortierung

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.

Nach einer ausführlichen Ist-Analyse im letzten Semester wurde beschlossen, die Einheit von Grund auf neu zu konzipieren. Dafür wurde bereits ein umfangreiches CAD-Modell erstellt. Ziel in diesem Semester ist die Überprüfung und Umsetzung des Konzeptes. Außerdem wird die Servoansteuerung getestet und überarbeitet. Weitere Teilaufgaben des Teilteams Sortierung sind die Inbetriebnahme der gesamten Anlage, eine Gefährdungsbeurteilung sowie Komponententests neu erstellter Arduino Software. Die Arbeitsergebnisse sind im Pflichtenheft verlinkt.

Anforderungen und Ziele im Sommersemester 2018

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

Spezifikations-ID	Anforderungs-ID	Anforderungstitel	Beschreibung der Spezifikation	Arbeitsergebnisse
161	REQ10.2320	Sortierung der Legoteile in die Kästen	Kontaktaufnahme und Besprechung mit HSHL Hamm
162	REQ10.2320	Sortierung der Legoteile in die Kästen	Kontrolle der SolidWorks Komponenten	Stückliste
163	REQ10.2320	Sortierung der Legoteile in die Kästen	Umwandeln der ".sldprt" Dateien in ".dxf" Format	DXF-Dateien
164	REQ10.2320	Sortierung der Legoteile in die Kästen	Anpassen der ".dxf" Dateien für den LaserCutter (via IncScape)	InkScape
165	REQ10.2320	Sortierung der Legoteile in die Kästen	Fertigung der Teile mit Hilfe von 3D Drucker und Laserschneidsystem (Hamm)
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 Klappen kleben	Montageliste
166.7	REQ10.2320	Sortierung der Legoteile in die Kästen	PWM-Signal prüfen	Montageliste
166.8	REQ10.2320	Sortierung der Legoteile in die Kästen	Funktionalität der Servomotoren herstellen	Montageliste
166.9	REQ10.2320	Sortierung der Legoteile in die Kästen	Steckverbindung von Sortiereinheit und Schaltschrank	Pinbelegung
170	REQ10.2321	Beschriftung für die Sortierung der Legoteile in die Kästen	Fächer mit Aufklebern des Inhalts markieren	Wiki
500.4	REQ10.2380	Komponententests	Für die Entwickelte Software bzw. Steuer- und Regelungsalgorithmen müssen geeignete Komponententests durchgeführt und geeignet dokumentiert werden	Komponententest

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:

Anfertigung der Sortiereinheit

Der Zusammenbau der Sortiereinheit ist unter folgendem Unterartikel zu finden:

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

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  Abb. 2: Aufkleber in den Fächern der Kiste

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  Abb. 3: Liste der Legoteile

Zusammenfassung

Umsetzung des Konzeptes

In dem SS18 wurde die Umsetzung des Konzeptes der Sortiereinheit gestartet. Nach einer Machbarkeitsprüfung im CAD-Modell wurde sichergestellt, dass auch die größten Legoteile durch die Klappen in die Kästen gelangen können. Ebenfalls wurde überprüft, ob die Bauteilliste vollständig ist und es wurden die Passmaße an den Schnittstellen untersucht. Es wurde festgestellt, dass der Aufbau realisierbar ist.

Die CAD-Modelle der einzelnen Komponenten wurden bearbeitet und in einen anderen Datentyp exportiert. Nach der Erstellung einer "Bill of Material" für die Arylglasplatten wurden diese bestellt. Dem Prototyping Labor in Hamm wurden ein paar Dateien zur Produktion zugesendet und es konnte festgestellt werden, dass der LaserCutter sehr gut und maßgenau arbeitet. Erste Prototypen der Klappen wurden erfolgreich getestet. Deshalb wurden sowohl alle benötigten 3D-Druckteile als auch Lasercutter-Teile in Auftrag gegeben. Diese befinden sich zurzeit noch in der Herstellung.

Außerdem wurde die Ansteuerung der Servomotoren überarbeitet und sowohl Hardware als auch Software optimiert.

Hardware:

• Kürzung der Kabellänge
• Neue Steckverbindung Sub-D Stecker
• Herstellung einer Testplatine

Software:

• Ansteuerung eines Servos über Arduino
• Änderung der Pulsweitenlänge
• Ansteuerung der gesamten Servos

Es wurde festgestellt, dass lediglich 7 der 11 Servomotoren funktionsfähig sind. Die fehlenden Teile wurden bestellt. Momentan sind die restlichen 3D-Druck- und LaserCutter Teile noch in Fertigung.

Zu besseren Übersicht wurde eine gesamte Teileliste mit Fachnummer und Anzahl der Teile erstellt. Ebenfalls wurden die dafür vorgesehenen Fächer mit Aufklebern versehen.

Liste offener Punkte (LOP)

Aufgrund von Lieferschwierigkeiten des Prototyping Labores in Hamm für die LaserCutter Teile und Probleme mit der Parametereinstellung des 3D-Druckers sind folgende Punkte noch offen (LOP):

Spezifikations-ID	Anforderungs-ID	Anforderungstitel	Beschreibung der Spezifikation
166.2	REQ10.2320	Sortierung der Legoteile in die Kästen	LaserCutter Teile kontrollieren und gegebenenfalls entgraten
166.3	REQ10.2320	Sortierung der Legoteile in die Kästen	Wellen an die Klappen kleben

Ausblick

Zum WS 18/19 beginnt der Zusammenbau der Anlage. Dieser beinhaltet folgende wesentliche Punkte:

• Entgraten und Nachbearbeiten aller Teile
• Verkleben der 3D-Druckteile und Acrylglasplatten
• Wellen an die Klappen kleben
• Servomotoren anbringen
• Softwareimplementierung in das Gesamtsystem
• Winkeleinstellung Servomotoren (Kalibrierung)
• Schaltschrank verdrahten

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