Legoteil Zählmaschine
Die HSHL Lego® Zählmaschine ist eine Maschine zur automatischen Sortierung von Legoteilen. Es handelt sich um ein studentisches Projekt, welches im Schwerpunkt System-Design-Engineering des Mechatronikstudiums an der Hochschule Hamm Lippstadt durchgeführt wird.
Der aktuelle Aufbau der Lego Zählmaschine ist in Abbildung 1 dargestellt. Position 1 zeigt das Bunkerband, welches die eingefüllten Teile auf ein dahinter liegendes Förderband (Position 2) transportiert. Auf diesem Förderband ist eine Separierungsbox (Position 3) montiert. Die Separierungsbox überprüft die Vereinzelung der Teile durch Bildverarbeitung und verbessert diese mittels Druckluftdüsen falls notwendig. Am Ende des Förderbandes befindet sich die Bildverarbeitungsbox (Position 4), in der die Teile durch die erkannt und gezählt werden.
Die Ansteuerung der Lego Zählmaschine übernimmt ein Arduino MEGA 2560, während Die Verarbeitung der durch die Logitech C920 Webcams aufgenommenen Bilder sowie die Bedieneroberfläche in MATLAB realisiert ist.
Das Starten der Maschine, die Bedienung der Benutzeroberfläche sowie die wichtigsten SQL-Befehle sind durch die hier erklärt.
Nachfolgend sollen die Ergebnisse des Projektes zum Stand des Sommersemesters 2018 vorgestellt werden.
Betreuer: Prof. Schneider, Prof. Goebel
Danksagung
Wir möchten uns an dieser Stelle ganz herzlich und ausdrücklich bei der Stiftung Förderung von Bildung, Wissenschaft und Technologie im Kreis Soest bedanken, die dieses Projekt "Bildverarbeitung in der Automatisierungstechnik" finanziell unterstützt hat.
Historie
Folgende Gruppen haben sich bisher mit dem Aufbau und der Weiterentwicklung der Legoteil-Zählmaschine beschäftigt und diesen Fortschritt in den jeweiligen Artikeln festgehalten.
- WS15/16: Legoteilzählmaschine 2015
- SS16: Legoteilzählmaschine SS16
- WS16/17: Legoteilzählmaschine WS 16
Beschreibung des Projektes
Ziel dieses Projektes ist es, ein System zu entwerfen, welches vollautomatisch Legoteile zählt und sortiert. Dabei sollen der Maschine verschiedenen Baukästen übergeben werden können, welche anhand ihrer Baukastennummer in der Bedieneroberfläche auszahlbar sind. Im nächsten Schritt werden die Teile dieses Baukastens physikalisch in den Bunker der Legoteilzählmaschine gefüllt.
Nach dem Start des Programms werden folgende Schritte automatisch abgearbeitet:
- Vereinzelung der Legoteile
- Zentrierung der Legoteile auf dem Band
- Erkennung der Legoteile durch Bildverarbeitung
- Sortierung der Legoteile in den leeren Baukasten
Ergebnis: Als Ergebnis soll eine Teileliste ausgegeben werden, in der vermerkt ist ob der Baukasten vollständig ist. Falls dies nicht der Fall ist, soll der Liste entnommen werden können, welche Teile in welcher Stückzahl fehlen.
Die genauen Anforderungen sind dem Lastenheft zu entnehmen.
Durchführung des Projektes
Die Durchführung des Projektes beinhaltet die Planung, die Ergebnisse der Teilbereiche sowie der gesamten Anlage und die Dokumentation.
Projektplanung
Für das Projekt gibt es einen Projektleiter, welcher sich um das Projektmanagement kümmert.
Kanban-Tafel
Zur Projektplanung wurde ein Kanbanboard angeschafft. Dieses visualisiert die Aufgaben jeder Gruppe, sodass jeder auf einen Blick seine Aufgaben sieht. Dies fördert die Motivation und garantiert, dass zielstrebig an dem Projekt gearbeitet wird. Dazu werden die einzelnen Aufgaben in kleine Arbeitspakete eingeteilt und jeweils auf einen Postet geschrieben. Um eine gute Übersicht zu garantieren wird das Board in die drei Gruppen Separierung, Bildverarbeitung und Sortierung eingeteilt. Um die Aufgaben einzuteilen gibt es vier Kategorien:
- offen: Offene Aufgaben, welche noch nicht angefangen sind
- in Arbeit: Aufgaben, welche gerade bearbeitet werden
- warten: Aufgaben, welche von anderen Faktoren abhängen. Dies sind zum Beispiel Bestellungen, andere Aufgaben oder Entscheidungen
- erledigt: Sammlung der erledigten Aufgaben
Arbeitspakete werden möglichst so definiert, dass jede Gruppe bzw. jeder Einzelne pro Team eine Aufgabe an einem Termin abarbeiten kann und somit auf dem Board verschieben kann.
Ergebnisse des Projektes
Die Aufgaben werden in drei Themengebiete unterteilt und von den jeweiligen Teams bearbeitet.
Separierung
Die Separierung ist der erste Schritt zum Sortieren der Legoteile. Ziel dabei ist, die verschiedenen Teile zu separieren und einzeln in die Bildverarbeitung laufen zu lassen. Dies ist notwendig, da die Bildverarbeitung lediglich einzelne Legoteile erkennen kann.
Bildverarbeitung und Programmierung
In der Bildverarbeitung werden die Legoteile erkannt, mit einer Datenbank verglichen und die Sortierung wird passend angesteuert.
Sortierung
Bei der Sortierung werden die Legoteile über Klappen so gesteuert, dass sie in ein vorgegebenenes Fach in der Einlage des Legokastens fallen.
Gesamte Anlage
Die Legosortiermaschine soll am Ende als eine Einheit funktionieren. In diesem Artikel werden Themen beschrieben, die die gesamte Anlage betreffen und keinen direkten Teilbereich.
Dokumentation
Die gesamten Dateien und Unterlagen sind strukturiert in SVN gesichert und versioniert.
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