Projekt 87: Kaffeekannen Kamera

Autoren: Maximilian Harrer und Tobias Wemmer
Betreuer: Prof. Schneider

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Schematischer Aufbau der Kaffeekannen Kamera

Thema

Konfliktmanagement im Arbeitsleben durch fortschrittliche Technik. Frei nach dem Motto:

„Büro ist Krieg“ – Bernd Stromberg

Aufgabe

Entwickeln Sie eine Erweiterung für eine Kaffeekanne, welche zum einen den Füllstand überwacht und zum anderen ein Foto von der Person macht, welche die Kaffeekanne leert. Dieses Foto soll anschließend auf einem Bildschirm angezeigt werden, wenn die Person keinen neuen Kaffee kocht.

Erwartungen an Ihre Projektlösung

• Planung des Gesamtsystems
• Funktionsspezifikation:
  • Überwachung des Füllstands der Kaffeekanne
  • Kameraüberwachung der Kaffeekanne
  • Bildschirmanzeige des Fotos (sofern kein Kaffee nachgekocht wird)
  • Bild löschen, wenn Kaffee nachgekocht wird
• Beschaffung der Bauteile
• Hard- und Softwareseitige Realisierung des Aufbaus
• Machen Sie ein tolles Videos, welches die Funktion visualisiert.
• Test und wiss. Dokumentation
• Live Vorführung während der Abschlusspräsentation

Kür: Modellbasierte Programmierung der Hardware via Simulink

Projekt

Projektplan

1. Erstellung Lösungskonzepte

2. Erstellung BOM

3. Kontruktion Gehäuse/Kaffeemaschine

3.1 Beschaffung Kaffeekanne

3.2 Anpassung Gehäuse an Maße der Kaffeekanne

3.3 Konstruktion Wiegemechanismus

4. Aufsetzen Raspberry Pi

5. Bauteiltest

5.1 Erstellung Arduino Programm für Bauteil Tests

5.2 Bauteiltest

6. Erstellung Platinen

6.1 Entwurf Schaltung

6.2 Test am Steckbrett

6.3 Erstellung Gerber Daten

7. Erstellung Simulink Programm

7.1 Installation Arduino Toolbox

7.2 Einlesen Messwerte

7.3 Kalibrierung

7.4 Ausgabe an Raspberry Pi

7.5 Funktionstest Simulink

8. Programmierung Raspberry Pi

8.1 Einlesen Arduino Signale

8.2 Ansteuerung Kamera

8.3 Ansteuerung Bildschirm

9. Zusammenbau Gehäuse und Komponennten

10. Test des Geräts

11. Vorbereitung Präsentation

11.1 Ausdruck Projekt Schilder

11.2 Ausdruck Konstruktion

11.3 Ausdruck Schaltung

11.2 Ausdruck Simulink Programm

Kontinuierlich:

- Dokumentation in SVN und im Wiki

- Test und Verbesserung

Projektdurchführung

Aufsetzen des Raspberry Pi

SD-Karte Formatieren und Partitionieren

Verbindung zwischen Arduino und Raspberry Pi

3 Leitungen (1 Foto; 2 Anzeigen; 3 Löschen) Anpassund der Spannung von 5V (Arduino) auf 3,3V (Raspberry Pi) via Spannungsteiler

Schaltung des Wiegemechanismus

4 Potentiometer - jeweils eins pro seite 1 Taster

Konstruktion der Kaffeemaschine

Holzgehäuse inklusive Wiegemeachanismus

Simulink Programm zum Auslesen der Potentiometer

Zunächst Tests mit LEDs für den Status (Rot, Gelb, Blau) zur Simulation der Ausgabe des Arduinos

Tests

Begleitende Test z.B. des Simulink Programms (s.o.) Abschließende Tests: Test der gesamten Konstruktion -Leere Kanne -Volle Kanne -Grenzwerte überprüfen -Kannenposition ändern

Zusammenfassung

Ausblick

- RFID Kartenleser (z.B. Arbeitsausweis) zur Erkennung der Person. Foto wird aus Datenbank verwendet, wodurch immer ein "gutes" Foto vorhanden ist. Ggf. problematisch hinsichtlich der DSGVO.

- Mehrere Kameras die den gesamten Raum überwachen. Zusätzlich Gesichtserkennung und automatische Auswahl des "besten" Bildes"

- Sabotage Schutz: Diverse Möglichkeiten z.B.

• Wiege-Mechanismus unter und auf der Kanne (zur Ermittlung des tatsächlichen Gewichts des Inhalts)
• Füllstand ebenfalls mittels Kamera überwachen (nur bei Transparenter Kaffeekanne möglich)
• Prüfung ob neuer Kaffee gekocht wird, direkt in der Kaffeemaschine prüfen

Projektdaten

Leiterplatten Layout

Schaltplan

Konstruktionsplan Wiegemechanismus

Konstruktionsplan Gehäuse Prototyp

Raspberry Pi Programm Code (Auslesen Arduino Signale, Ansteuerung Kamera und Bildschirm)

Arduino Programm Code (Auslesen Sensoren und Signale an Raspberry Pi)

Simulink Programm (Arduino Code)

Weblinks

Raspberry Pi - Desktop Image für virtuelle Maschine - Download unter: https://www.raspberrypi.org/downloads/

Raspberry Pi - Raspbian Image - Download unter: https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/

Literatur

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