Anleitung Legoteilzählmaschine

Dies ist ein Unterartikel von der Legoteil_Zählmaschine, welcher die Anleitung für die Maschine beschreibt.

Programm Start

Vor dem Starten der Legoteil-Zählmaschine müssen einige Voraussetzungen erfüllt sein. Es gilt zu prüfen, ob alle benötigten Komponenten mit dem Rechner verbunden sind, von dem das Programm gestartet werden soll. Dazu zählen:

• USB-Kabel zum Arduino
• USB-Kabel zur Webcam in der Separierungseinheit
• USB-Kabel zur Webcam in der Erkennungseinheit
• Sub-D Stecker zur Sortiereinheit

Außerdem muss die Anlage an das Stromnetz und die Ventilinsel an eine Druckluftleitung angeschlossen sein.

Vor dem Start gilt es außerdem zu überprüfen, ob die Notschalter der Anlage deaktiviert sind. Ist dies nicht der Fall ist dies durchzuführen. Anschließend ist der Luftdruck, der an der Ventilinsel anliegt einzustellen. Empfohlen werden zwischen 4 und 5 Bar. Der Start des Programms wird durch ausführen der Datei START.m ausgelöst. Die Bedienung des GUI ist weiter unten zu finden.

Die Schritte im Allgemeinen:

Hauptschalter im ausgeschalteten Zustand

Hauptschalter im eingeschalteten Zustand

1. Vorbereitung
   1. Mehrfachstecker mit grünem Schalter einschalten
   2. Hauptstecker (Stecker vom Schaltschrank) anschließen
   3. Hauptschalter (Schaltschrank) betätigen
2. Am PC mit user hshl-user anmelden
3. Matlab Programm öffnen
   1. COM-Port zwischen MATLAB und Arduino abgleichen
   2. unter SVN\MTR_SDE_Praktikum_2015\SRC\Matlab START.m öffnen
   3. Programm starten
   4. Sollte die Datenbank nicht richtig konfiguriert werden, muss wie folgt vorgegangen werden:
      1. Unter Systemsteuerung\System und Sicherheit\Verwaltung Datenquellen(ODBC) auswählen
      2. Unter dem Reiter Benutzer-DSN auf "Hinzufügen" MYSQL ODBC 5.3 ANSI Treiber auswählen
      3. Bei "Name" Lego eintragen, bei "Server" localhost
      4. Im Browser localhost aufrufen, in der Navigationsleiste phpMyAdmin anwählen und überprüfen, ob unter legoteileliste (links) die Tabellen kasten, kastendetails und legoteileliste vorhanden sind
   5. Weiteres Vorgehen und die Anleitung zur Bedienung der GUI sind im nächsten Abschnitt zu finden
4. Nach dem Drücken des ESC Buttons zum Abbruch muss das Programm im Moment gegebenenfalls bei einem neuen Start einmal mit ctrl + c unterbrochen und erneut gestartet werden, da sonst die Arduino-Ansteuerung und damit die Kamerakalibrierung fehlschlägt.

Anleitung zur Bedienung des GUI

Sortierfunktion starten

Das Programm wird gestartet mit der Funktion START.m. Nach dem Start vergehen einige Sekunden, in denen die Kamerakalibrierung eingestellt wird, danach erscheint das Hauptfenster, in dem zwischen Teach_In, Baukasten bearbeiten und der Sortierung gewählt werden kann.

Hauptbildschirm mit der Auswahl zwischen Teach_In um Teile anzulernen, Teile sortieren, um die Sortierung zu starten und Baukasten bearbeiten, um neue Kästen hinzuzufügen, und bestehende Teile zu bearbeiten

Ein Klick auf den Button Teile sortieren ruft das nächste Auswahlmenü auf.

Auswahl der vorhandenen Baukästen

Dort können die Baukästen ausgewählt werden, in die später sortiert werden soll. Es kann zurzeit zwischen den Sets 45544 (Grundset) und 45560 (Erweiterung) gewählt werden. Nach dem Auswählen eines Kastens erscheint eine Tabelle. Unter dem Reiter Legoteil ID sind die einzelnen Teile mit der entsprechenden Seriennummer hinterlegt. Unter dem Reiter Soll-Anzahl steht die Soll-Anzahl des jeweiligen Teiles in dem gewählten Kasten und bei Gezählt sind die von Hand abgezählten Teile einzutragen. Dies bietet sich für große Teile wie Motoren und den EV3 Hauptstein an. Die eingetragenen Zahlen werden am Ende in der Inventurliste zu der Anzahl der automatisch Erkannten Teile addiert, falls auch Teile vorsortiert wurden die auch durch die Maschiene laufen.

Auswahl der vorhandenen Baukästen

Ein Klick auf den Button Beenden beendet das Programm nach der Abfrage, ob auch wirklich beendet werden soll. Zurück führt zurück zu dem Startbildschirm des Programmes und mit Speichern kann die aktuelle Auswahl gespeichert und das Sortieren gestartet werden. Die Maschine nimmt dann ihre Arbeit auf und die Laufbänder werden eingeschaltet.
Sollte der folgende Fortschrittsbalken der Kamerakalibrierung stehen bleiben, liegt dies vermutlich an der Kamerakalibrierung. Gegebenenfalls muss an dieser Stelle die Beleuchtung angepasst und die Arduino-Ansteuerung überprüft werden. Die Beleuchtung in Separationskammer und obere Belechtung in der Erkennung sollten nacheinander hier aktiviert werden. Eventuell muss die Kammer auch zusätzlich abgedunkelt werden. In den meisten Fällen hilft auch ein Beenden des Programmmes durch Strg+C zusammen mit dem Schließen des Fortschrittbalkens und einem Neustart der Applikation.

Teach-In von neuen Teilen

Wenn die Maschine nicht zählen und sortieren, sondern neue Teile eingeteacht werden sollen, kann dies über dem Hauptbildschirm über den Button Teile einteachen angewählt werden.

Eingabe der Lego-ID im Teach_In-Modus

Das neue Fenster fragt den Benutzer nach einer Lego-ID, diese ist auf den Deckblättern des Legokastens zu finden. Unter dieser ID werden die Merkmale des entsprechenden Legoteils gespeichert. Es ist empfehlenswert, das gleiche Legoteil mehrmals in verschiedenen Positionen anzulernen. Dafür kann die gleiche ID einfach erneut eingegeben werden, nachdem das vorherige Teil gespeichert wurde.
Nach der Eingabe der ID erscheint ein neues Fenster.

Das Teach_In-Menu. Escape zum Beenden, Enter um ein Foto zu schießen, Space um das Bild auszuwerten, x um das Teil mit den Düsen auszuschießen, m um den Motor an- bzw. auszuschalten (falls mehrere Teile auf dem Band liegen, die angelernt werden sollen)

In dem Fenster ist die Aufnahme der Kamera zu sehen. In der Abbildung oben sieht man das Legoteil, das gerade angelernt werden soll. Um ein verwertbares Bild zu erhalten, muss zunächst die Enter-Taste gedrückt werden. Anschließend kann das Teil mit der Leertaste ausgewertet werden. Es erscheint folgendes neues Fenster:

Binärbild des auszuwertenden Legoteils

In dem Fenster ist das Binärbild des Legoteils zu sehen. An dieser Stelle kann überprüft werden, ob das Teil mit den Einstellungen gut erkannt wird. Es kann bei vereinzelten Teilen dazu kommen, dass sie nicht hundertprozentig erkannt werden. Dabei ist es trotzdem möglich, dass genug Informationen gesammelt wurden, um eine eindeutige Identifzierung gewährleisten zu können. Bei Unsicherheiten kann das Teil über die Sortierfunktion getestet werden und im Einzelfall über die Verwertbarkeit entschieden werden. Sollte das Legoteil nicht sicher erkannt werden, kann es vorsortiert und die Anzahl per Hand eingetragen werden.
Nachdem das Teil mit der Leertaste ausgewertet wurde, wird es in der SQL-Datenbank gespeichert und kann sofort erkannt werden, vorausgesetzt, dass ausreichend Positionen angelernt wurden.

Teach-In von neuen Sets

Neue Sets können über die Funktion "Baukasten bearbeiten" in dem Haupt-GUI hinzugefügt werden.

Baukasten bearbeiten: Hier besteht die Möglichkeit, neue Sets einzufügen oder bestehende Sets/Teile zu löschen

In dem Feld "Baukasten-ID" wird die neue Set-ID eingegeben. Im nächsten Feld "Anzahl der Teile im Baukasten" wird die Anzahl der benötigten IDs eingetragen. Mit Drücken des Buttons "Speichern & weiter" wird eine entsprechende Anzahl an Zeilen zur Verfügung gestellt, in die dann die Merkmale eingetragen werden können. Eine Änderung ist noch möglich, dazu einfach erneut den Button "Speichern & weiter", der jetzt seinen Namen geändert hat.

Löschen von Teilen und Sets

Das Löschen von Teilen und Sets funktioniert über das Feld "Bestehenden Baukasten bearbeiten". Dazu wird der entsprechende Baukasten ausgewählt, anschließend kann zusätzlich die ID des zu löschenden Teils markiert werden. Das Teil kann dann wahlweise nur aus dem Bausatz gelöscht werden oder komplett, also aus allen Bausätzen und aus der Merkmalsdatenbank. Wurde "Baukasten löschen" ausgewählt, wird der Baukasten mit allen Teilen gelöscht, die IDs der Teile bleiben jedoch in der Merkmalsdatenbank erhalten.

Bearbeiten von bestehenden Einträgen

Im letzten Feld können die bestehenden Einträge bearbeitet werden. Die Funktion ist zum aktuellen Zeitpunkt noch nicht implementiert, so dass der Button "Änderungen speichern" keine Auswirkung hat.

Zugriff auf die SQL-Datenbank

Die Teile, sowie Informationen über die Kästen und deren Inhalte sind in der SQL-Datenbank hinterlegt. Zugreifen kann man auf diese über das XAMPP Control Panel under dem Punkt Admin der MySQL-Zeile.

Öffnen der SQL-Datenbank über das XAMPP Control Panel

Es öffnet sich ein Fenster in Firefox. Auf der linken Seite sind die Datenbanken kasten, kastendetails und legoteileliste zu finden.

Nützliche SQL-Befehle

Die Datenbankverbindung wird gesetzt mit dem Befehl

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

Der auszuführende Befehl kann als String gespeichert werden, hier in sqlquery. Der Befehl exec sendet dann den Befehl an die Datenbank und speichert den Rückgabewert in curs, der mit fetch ausgelesen wird. Mit curs.Data kann auf den Rückgabewert der SQL-Datenbank zugegriffen werden.

sqlquery = strcat('Select LegoteileID from kasten where KastenID = ', num2str(Grundset));
curs = exec(DatenbankVerbindung, sqlquery);
curs = fetch(curs);
GrundsetIDs = curs.Data;

Nützliche Befehle, um die Datenbank zu manipulieren und Werte zu erhalten:

• Eintrag aus Datenbank beziehen

SELECT 'Ausgabe Gewünschter Spaltenname' FROM 'Gewünschte Datenbank(kasten, kastendetails, legoteileliste)' WHERE 'Eingabe Gewünschte Spalte' = 'Abfrage des gewünschten Eintrags'

'Select LegoteileID from kasten where KastenID = 45544'

• Eintrag in Datenbank bearbeiten

UPDATE 'Spaltenname' SET 'Gewünschtes Set' WHERE 'Gewünschter Spaltenname'

'UPDATE legoteileliste SET kasten WHERE id=2456'