Steuerungs-, Regelungssoftware für eine Fertigungsmaschine von Miniaturstiften

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1 Steuerungs-, Regelungssoftware für eine Fertigungsmaschine von Miniaturstiften Markus Zauner M.Sc. Researcher CTR Carinthian Tech Research AG Competence Centre for Advanced Sensor Technologies

2 Agenda (I) CTR Carinthian Tech Research AG Kurze Beschreibung des Unternehmens Projekt Beschreibung Beschreibung der Anforderungen und Richtlinien für die Entwicklung Der mechanische Aufbau der Fertigungsmaschine Beschreibung und Übersicht der verwendeten Sensoren und Aktoren Übersicht LabView Software Beschreibung Front, Block Panel und Zusatzpanels Steuerprozesse Übersicht Beschreibung der Steuerungsprozesse

3 Agenda (II) Steuerprozess Detailbeschreibung Beschreibung des Ablängungs- und Bewegungsprozesses Ressourcenzugriff Beschreibung und Lösung des Problems Längenregelung Beschreibung der implementierten Regelung Demonstrationsvideo Demonstration des entwickelten Prototypen 10 Zusammenfassung

4 CTR Carinthian Tech Research a reliable partner for industrial R&D in intelligent sensorics Founded 1997 Employees 50 Shareholders Network Entwicklungsagentur Kärnten Fraunhofer Gesellschaft IV Kärnten City of Villach Forschung Austria, AG Sensorik AG Innovation IV, me2c Cluster TU Vienna, TU Delft, TU Dresden, TU Freiburg, AAU

5 CTR Carinthian Tech Research MEMS integration MOEMS integration Magnetic MEMS System design HiPoLas High Power Pulsed Laser Aeronautics plasma ignition Astronautics plasma ignition Mobile LIPS/LIBS Bringing into RFID identification Temperature measurement Force & pressure sensor Strain & torque sensor UV-VIS-NIR-MIR Spectral imaging Raman imaging Terahertz imaging

6 CTR Carinthian Tech Research Ziel-/Problemdefinition Machbarkeitsstudien Konzeption und Design Entwicklung und Prototyping Ist-Analyse Technologiemonitoring Proof of concept Prototyping Lastenheft Literature recherchen Simulationen Smart System Integration Pflichenheft Patentrecherchen Entwürfe Verifikation & Validation Projektpartnerwahl Testmessungen Plausibilitätsprüfung Optimierung

7 Projektbeschreibung Entwicklung einer Maschine zur: Herstellung und Bewegung von Miniaturstifte Stifteigenschaften: d =30 µm bis 75 µm l = 5 mm bis 8 mm

8 Ist Stand Stand vor Projektbeginn Stifte wurden von Hand mit einer Hilfskonstruktion von einer Endlosrolle abgeschnitten Stichprobenartige Längenkontrolle Weiterverarbeitung von Hand Dauer der Arbeit pro Stift ca. 5 Minuten Hohe Ausfallrate durch Handling der Stifte

9 Projektbeschreibung Projektziel Erstellung einer Fertigungsmaschine die: Vollautomatisch Qualitätsgesichert Standardisiert Beschichtete Miniatur-Drahtstiften herstellt Spezifikationen: Durchmesser der Drahtstifte 30µm bis 75µm Länge der Stifte einstellbar zwischen 5mm bis 8mm mit einer Genauigkeit von ±5 µm

10 System Übersicht Sensoren 3 Firewire Kameras 12 Näherungssensoren 1 Durchflusssensor 1 Drucksensor Aktoren 6 Schrittmotoren 3 Wälzpumpen 1 Drehgeber 1 Hubzylinder Steuerung 1 PC mit LabView Software 1 WAGO 750 (Soft-SPS) 6 Nanotec Motorsteuerungen 1 2 3

11 Main VI Übersicht Front Panel Ablaufsteuerung Sortierung Programmeinstellungen Prozessüberwachung Programmüberwachung Längenmessung

12 Panels für Einstellungen Allgemeine Einstellungen Motoren I/O Übersicht

13 Main VI Übersicht Blockdiagram Handling Loop (P2) Main Loop (P1) Vision Loop GUI Loop - Greifen - Bewegen - Init - Ablängen - Visualisierung - Eventgesteuert

14 Steuerprozess Übersicht Unterteilung in 2 Prozesse: P1: Miniaturstifte ablängen P2: Miniaturstifte bewegen & sortieren

15 Ablängen der Miniaturstifte (I) Draht wird zugeführt bis die Drahtspitze mittels Bildverarbeitung erkannt wird.

16 Ablängen der Miniaturstifte (II) Ablängen von der Rolle Draht

17 Ablängen der Miniaturstifte (III) Schwenkarm in Kontrollposition und Messung der Länge mittels elektronischen Kontaktflächen A + -

18 Bewegunsgsprozess des Miniaturstifte (I) Greifen des Miniaturstifts mittels Vakuum Stift Galvanik Greifer Auffangeinheit

19 Bewegunsgsprozess des Miniaturstifte (II) Sortierung der Stifte in Auffangeinheit d= 20 mm Beleuchtet von unten LabView Bilderkennung (IMAQ) 650 Löcher Erkennung der Löcher und Berechnung der Koordinaten

20 Ressourcenzugriff Problem: Mehrfachverwendung von Ressourcen Lösung: Semaphoren zur Zugriffskontrolle

21 Längenregelung Verstärkung

22 Demonstrationsvideo

23 Zusammenfassung Entwicklung von 2 Prototypen Projektdauer 1/2 Personejahre Herstellung 60 Miniaturstifte in 1h Fehlerrate 2,4 %

24 Danke für Ihre Aufmerksamkeit

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