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.

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:

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 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:

• Fertige Teile sind vorhanden (3D-Druck + LaserCutter)
• PWM-Signal Prüfen (Oszilloskop RechtecksignaL prüfen)
• Funktionalität der Servomotoren herstellen (Testprogramm)
• 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 (i.O.)

Weitere Teile fertigstellen Teile entgraten

• Acrylglasplatten verkleben
• Klappen zusammen kleben

Zusammen bauen

• 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

Anpassung Drehwinkelbegrenzung im Arduinoprogramm ermitteln

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.