Anleitung Legoteilzählmaschine

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

Einschalten und Starten des Programms

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.


Schnittstellen vorbereiten

1. Stromkabel der Anlage in die Steckerleiste 1 neben dem PC einstecken (vgl. Abbildung 1 und 4)

2. USB-Kabel zum Arduino im Schaltschrank an den PC LAB01-16 anschließen (vgl. Abbildung 1)

3. USB-Kabel zur Webcam in der Separierungseinheit an den PC LAB01-16 anschließen (vgl. Abbildung 1)

4. USB-Kabel zur Webcam in der Erkennungseinheit an den PC LAB01-16 anschließen (vgl. Abbildung 1)

5. Sub-D Stecker zur Sortiereinheit zusammen stecken (Schaltschrank und Sortiereinheit) (vgl. Abbildung 2)

Im Regelfall sollten alle Verbindungen so vorbereitet sein.

  • Abb. 1: Kabelanschlüsse

    Abb. 1: Kabelanschlüsse

  • Abb. 2: Sub-D Stecker

    Abb. 2: Sub-D Stecker


Energieversorgung

6. Der Druckluftregler 1 muss auf 4-5 bar eingestellt werden (vgl. Abbildung 3). Er befindet sich an dem Versorgungsgerüst.

7. Steckdosenleiste 1 links neben dem Bildschirm muss aktiviert sein (grüner Schalter muss leuchten) (vgl. Abbildung 4)

8. Not-Aus Schalter neben dem Schaltschrank muss deaktiviert sein (durch Drehen entriegeln) (vgl. Abbildung 5)

9. Hauptschalter am Schaltschrank einschalten (vgl. Abbildung 6)

  • Abb. 3: Druckluftregler

    Abb. 3: Druckluftregler

  • Abb. 4: Steckerleiste

    Abb. 4: Steckerleiste

  • Abb. 5: Not-Aus Schalter

    Abb. 5: Not-Aus Schalter

  • Abb. 6: Hauptschalter Schaltschrank

    Abb. 6: Hauptschalter Schaltschrank

Systemstart

10. PC hochfahren

11. Anmelden mit .\hshl-user

12. Matlab Startdatei befindet sich im Ordner: D:\SVN\Sortiermaschine\SRC\Matlab\START.m

12.1 Doppelklick auf die Start.m Datei

13. Programm ausführen (RUN)

Die GUI öffnet sich

Falls Probleme mit der Arduino Kommunikation oder der Kamerabelegung entstehen bitte in den Absatz Fehlerbehebung nachgucken


Weiteres Vorgehen ist weiter unten in der GUI-Anleitung beschrieben



[1] [2] [3] [4]

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.


System beenden

Wenn der Vorgang "Teile sortieren" aktiv ist kann über die esc Taste die Maschine gestoppt werden. Für alle anderen Systemzustände gibt es den "Beenden" button.

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.

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.

In dem Berich Datenbank pflegen kann entweder die aktuelle Datenbank über den Knopf "Datenbank abspeichern" exportiert und somit lokal abgespeichert oder über den Knopf "Datenbank laden" eine lokal gespeicherte Datenbank importiert und in den MySQL Server eingefügt werden.


System beenden

Wenn der Vorgang "Teile sortieren" aktiv ist kann über die esc Taste die Maschine gestoppt werden. Für alle anderen Systemzustände gibt es den "Beenden" button.

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.

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. [5]

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'


Fehler beheben

XAMPP Control Panel

SQL Datenbank starten

Falls sich nach dem Start z.B. "Teilesortieren" das Fenster XAMPP Control Panel nicht öffnet ist der SQL Server nicht betriebsbereit.

In diesem Fall muss das Programm "XAMPP" über die Windows-Startleiste gestartet werden. Alle Einstellungen müssen wie in der Abbildung _ vorgenommen werden.








Kamerabilder vertauscht

Falls die Kamerabilder der Vorsortierung und der Bilderkennungsbox vertauscht sind können die KameraIDs in folgenden Dateien neu zugewiesen werden: 

    KameraKalibrierungBild.m	Zeile 41	
    KameraKalibrierungSep.m    Zeile 31


Kommunikationsproblem mit dem Arduino

Falls ein Kommunikationsfehler mit dem Arduino auftritt: 

    ComPort in folgenden Dateien ändern:
    InitialisierungKamerasArduino.m	Zeile 33	Port = 'COM3';
    ManuellerStopp.m	                Zeile 19	Port = 'COM3';

System neu aufsetzen

In dem Fall, dass das System neu aufgestzt werden muss wurde folgende Anleitung erstellt:

D:\SVN\Sortiermaschine\Dokumentation\33_Datenbank\Datenbank mit Matlab verbinden.docx

Autoren

  1. ↑ Autor Marc Eidhoff
  2. ↑ Autor Tobias Brandt
  3. ↑ Autor Madlen Bartnick
  4. ↑ Autor Torben Müller
  5. ↑ Autor Jan Auf der Landwehr
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