Projektarbeiten im Umfeld der neuen Modellfabrik :

Die meisten der nachfolgend beschriebenen Projektarbeiten stellen Erweiterungen der im letzten Projektzyklus aufgebauten neuen Modellfabrik dar. Lesen Sie dazu die Beschreibungen der Anlage unter dem Menuepunkt : Die neue Modellfabrik im linken Menuefeld.

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Hochregal mit Delta-Bedienroboter

Ein kleines Hochregallager (16 Lagerplätze) soll nicht, wie gewöhnlich, über Linearachsen, sondern mit einer selbst entwickelten Variante eines Deltaroboters bedient werden. Dieser wird nicht, wie üblich, mit drei Achsen und 120° Versatz aufgebaut, sondern mit zwei Achsen parallel zur Arbeitsebene der Anlage (rechtwinklig zur Regalfläche) und einer Achse über dem Regal. Aufgebaut wird mit Komponenten von ISEL und selbstgedruckten 3D-Teilen, gerechnet wird mit einem Arduino, die Kommunikation nach außen (OPCuA) macht ein Raspberry Pi. Im Wesentlichen geht es darum, erstmal eine Versuchsmechanik (aus Pappe z.b.) des Lagers aufzubauen, und die Roboterachsen außenrum anzuordnen. Damit kann man spielen, ohne daß die Mechanik sich selbst zerstört. Nun werden die Koordinatensysteme der 3 Achsen so bestimmt, daß ein Zielpunkt für die Armspitze in allen 3 Systemen einfach zu beschreiben ist. Damit wird für jede Achse dann ein Zielwinkel durch eine Rechnung im R3 ermittelt. Die Mathematik hierzu erklären wir Ihnen, so daß sie verstehen, was da abläuft. Mit dem errechneten Zielwinkel wird in jeder Achse dann das Servos angesteuert, das macht ein Programm auf  dem Arduino, das PWM erzeugt. Die Zielkoordinaten erhält der Arduino durch serielle Übertragung vom Raspi, der wiederum über OPCuA mit dem Leitrechnerkommuniziert. Wenn alles läuft, bauen Sie die Zielmechanik der Lagereinheit aus Acrlyglas. Das können Sie alles Zuhause machen, ich möchte bloß wöchentlich den Fortschritt im Forum verfolgen können. Teilnehmer : Valentin Hörndl

 

 

Supply Chain

Die der neuen Modellfabrik angegliederte "supply chain", bestehend aus einem eigenständigen Zulieferwerk und einer Transportlogistik, soll in einer umfangreichen Projektfamilie im Schljahr 2018/19 entstehen. Das Zulieferwerk stellt just-in-time und just-in-sequence Bauteile bereit, die vom Hauptwerk in seiner auftragsgeführten Losgröße 1 - Fertigung benötigt werden. Den Transport vom Zulieferwerk zum Hauptwerk erledigen autonom navigierende Transportfahrzeuge.

- Arbeit "Zulieferwerk" :

Planung, Konstruktion und Aufbau einer Mechanik mit pneumatischen Elementen, die ein Zulieferfahrzeug mit einer beautftragten Sequenz von drei Bauteilen beladen kann. Kommunikation mit der Anlage über Webservices (XML). Rechentechnik : industrial Raspberry PI oder SPS. Angemeldete Teilnehmer : Matthias Krainz, Lukas Ströbel, Angelo Rito, Robin Schütz

- Arbeit "autonomes Fahrzeug" :

Es sollen zwei Navigationsmethoden für die autonome Wegfindung des Lieferfahrzeuges erprobt und möglichst realisiert werden. Erstens wird versucht, mittels IMU (Inertialsensorik) auf klassische Weise (Kompass, Gyroskop, Beschleunigungsmesser, Odometrie) die Ziele anzufahren. Die Genauigkeit muß ausreichen, um Kontakte zur Battrieladung anzufahren und den Zielstationen das Be- und Entladen zu ermöglichen.
Zweitens sollen Versuche zum Aufbau eines Indoor-GPS auf akustischer Basis gemacht werden. Die Ausstrahlung verschiedenfrequenter Ultraschallbursts von ortsfesten Sendern und der Empfang dieser SIgnale mit Laufzeitdifferenzmessung könnte eine Orientierung im Raum möglich machen. Angemeldete Teilnehmer : Matthias Krainz, Lukas Ströbel, Angelo Rito, Robin Schütz

- Arbeit "Cloudkopplung" :

Im Zulieferfahrzeug sendet ein Raspberry Pi über WLAN periodisch Statusdaten (Lieferstatus) mittels MQTT-Protokoll an eine Cloud. Dort können diese Informationen von interessierten Instanzen (Zulieferwerk, Leitrechner der Anlage) gelesen werden. Diese Arbeit ist noch nicht vergeben !

Wenn man pro Arbeit von zwei Teilnehmern ausgeht, könnte eine Projektgruppe das gesamte Themenspektrum Supply Chain gemeinsam ausführen. Wer wann welchen Teil übernimmt, können sie selbst organisieren. Es sind eine Vielzahl von fachlichen Aspekten enthalten, die Arbeit "Cloudkommunikation" z.B. wäre IT-orientiert, die Arbeit "Indoor-GPS" hat schaltungstechnische Ausrichtung, das Zulieferwerk beinhaltet Pneumatik und Steuerungstechnik (vermutlich CoDeSys), so daß für jeden etwas dabei ist.

 

Profinet - Meldenetz

Jedes Modul der Modellfabrik bekommt eine mehrfarbige Meldelampe. Diese Lampen werden zentral von einer SPS als Profinet-Controller angesteuert, an den Lampen befindet sich jeweils ein Profinet-Device. Die SPS der Module steuern den Meldenetz-Controller über OPCuA an. Der Controller soll sich auf einer der Modul-SPS befinden, welche dazu optimal ist muß erst geprüft werden. Diese Arbeit hat neben der Profinet-Thematik vor Allem die Arbeit mit SPS von Beckhoff, Wago, Sigmatek und B&R zum Inhalt. In diese müssen sie sich jeweils soweit einarbeiten, daß sie das Absetzen von OPC-Nachrichten innerhalb der mechanischen Schrittkette programmieren können (Sprache : SCL). Die Arbeit gibt Ihnen damit die Möglichkeit, einen breiten Überblick über aktuelle SPS-Familien zu erlangen, wobei bei Bedarf auch Kurse bei den Herstellern organisiert werden können.  Angemeldete Teilnehmer : Marinus Grohmann, Jonas Hüttlinger

 

 

Kuka-kompatibler Deltaroboter

Der im Schuljahr 2017/18 entwickelte Roboter kann aktuell so programmiert werden, daß man einen Zielpunkt geschätzt anfährt, und dann durch Spielen mit den Koordinaten genau anfährt. das liegt im wesentlichen daran, daß bei der Tranformation von kartesichen Koordinaten ("Welt-system") in die Achswinkel zu ungenau (falsch) gerechnet wird. grob gehts aber . dazu wurde für die Ansteuerung der Servos eine Arduino-bibliothek genutzt, die aber nur 1° Auflösung bietet. das ist zuwenig.

1) eine korrekte Transformationsmathematik (das bekommen sie von mir, ich erkläre ihnen, wie das geht) propgrammieren
2) die Servos mit einem c++ - Programm so ansteuern, daß die Genauigkeit der Mechanik (getriebe) voll ausgenutzt wird

Dann steht der Interpreter an. hier ein bisschen info :
https://www.xplore-dna.net/mod/page/view.php?id=451
Der Roboter soll skriptgesteuert werden, kein teach-in. das bedeutet, daß alle Raumpunkte, die angefahren werden sollen, als Koordinaten im R3 angegeben werden. dann gibt man noch an, wie von einem Punkt zum anderen gefahren wird. Möglich sollen ptp (ungeregelt), lin (eine Gerade zwischen den Punkten, circ (eine Kreisbahn) oder ueberschleifen(eine Parabel) werden. diese Kurven werden im R3 berechnet, und dann als Punktmenge vorgegeben. eine Bahnregelung, wie bei großen Systemen, findet nicht statt, weil wir keine Winkelaufnehmer an den achsen haben, und so keine Vorwärts-Transformation vom den gemessenen Werten zum aktuellen Raumpunkt rechnen können.

3) Einarbeitung in die Bewegungsbefehle, Mathematik im R3 (Gerade, Kreis, Parabel)
4) Programmierung eines Interpreters, der Syntaxfehler im Skript findet, und Bewegungskurven in Punktreihen umsetzt.

Technisch soll das alles auf einem Arduino laufen, objektorientiert in c++, der ist seriell mit einem Raspi verbunden. der Raspi kann auch rechnen helfen (den interpreter z.b.) oder nur die Kommunikation mit dem Leitrechner in Opcua übernehmen.

Eine sehr IT- und Mathematik-betonte Arbeit (Rechnung von Kurven im Raum, Programmierung in Linux/Raspbian, Ardunio-Programmierung in C++). Projektbearbeiter : Viktor Haferstein

 

 

Quadrocopter autonom

Ein kommerziell verfügbarer Quadrocopter soll mit einem Mikrocontroller so erweitert werden, daß Regel- und Steuerfunktionen während des Fluges auf autonomen Betrieb umgeschalten werden können. Hierzu ist die Elektronik des Flugkörpers so umzubauen, daß der Controller Signale in den Fernsteuerkanal einmischen kann (vermutlich ein PPM-Summensignal). Dann muß für die jeweilige Steuerachse (z.b. Höhe) eine Senorik entwickelt werden, die auf digitaler Basis (digitale Signalverarbeitung im Controller, digitale Filter usw.) ein brauchbares Istwert-Signal für einen Regler bereitstellt. Dieser Regler (digitaler PID-Regler auf dem Controller) hält dann die Achse autonom auf Position oder fährt eine gewünschte Profillinie ab.

1) Einarbeitung in die Theorie (Flugdynamik, Steuerelektronik, Sensoren,Mikrocontroller)

2) Beschaffung, Aufbau und "Fliegen-Lernen" eines mittelgroßen Quadrokopters.

3) Umbau der Bordelektronik, Einbau Mikrocontroller, Sensorik

4) Software ( C++ ) zur Meßwerterfassung, Aufbereitung und Einmischen in Steuerkanal.

 

Bearbeiter : Thomas Dinkel, Eric Singelmann, Florian Eich?