PROJEKT: TISCHTENNIS-ROBOTER ARTEMI MIHAJLUK, DENNIS GEIL & STEPHAN GÄRTNER Schule: BBS1 Mainz Schulform: Fachschule für Automatisierungstechnik Klasse: FSA PD13 und FSA PZ13 Lernmodul: 15 - Projektarbeit Betreuer: T. Löser / M. Musielack / B. Peter Projekt-Zeitraum: 04.07.2016 bis 04.02.2017 Abgabetermin: 09.01.2017
INHALTSVERZEICHNIS Inhalt 1. Ausgangssituation... 1 1.1.1. Aufgabenstellung... 1 1.1.2. Vorhandene Komponenten... 1 1.1.3. Benötigte Komponenten... 1 1.1.4. Kostenplanung... 1 2. Zielsetzung... 2 2.1.1. Allgemeine Beschreibung... 2 2.2. Produkteinsatz... 3 2.3. Funktionale Anforderungen... 3 2.4. Nichtfunktionale Anforderungen... 3 3. Planung... 4 3.1. Termine... 4 3.2. Aufgabenverteilung... 5 3.2.1. Artemi Mihajluk... 5 3.2.2. Dennis Geil... 5 3.2.3. Stephan Gärtner... 5 3.2.4. Allgemeine Aufgaben... 6 3.3. Zeitplanung... 6 4. Allgemeines... 7 4.1. Lieferumfang... 7 4.1.1. Anlage... 7 4.2. Bauteile... 7 4.3. Anforderungen an den Kunden... 7 4.3.1. Energieversorgung... 7 4.4. Quellen... 7
AUSGANGSSITUATION 1. Ausgangssituation 1.1.1. Aufgabenstellung Eine Handhabungseinrichtung soll vollautomatisch auf Tischtennisbälle reagieren, welche ihr von einem Menschen zugespielt werden. Hierzu stellt uns die Schule eine Handhabungseinrichtung der Firma Denso zur Verfügung. Diese können und wollen wir auch nutzen. Die Objekterfassung soll kameragestützt realisiert werden. Eine Software soll die Kameradaten verarbeiten und dem Roboter entsprechende Zielkoordinaten übermitteln. Optional wären verschiedene Spielmodi denkbar. 1.1.2. Vorhandene Komponenten Rittal Schaltschrank 500x500mm Denso Roboter des Typs VS-6577E/GM-B Denso Roboter Controller RC7M-VSG6BA-BP Phoenix Contact 24V-Netzteil 1.1.3. Benötigte Komponenten Tischtennisplatte mit Netzteil Tischtennisbälle Tischtennisschläger Sicherheitszelle Türkontakte mit Verriegelung Hauptschalter Zwei Kameras Computer (zur Steuerung) Netzwerkswitch Sicherheitsrelais Hauptschütze Not-Aus-Schalter Network-I/O 1.1.4. Kostenplanung Das Ziel ist es, dass gesamte Projekt mit Sponsoring auf die Beine zu stellen, dies wird jedoch eine große Herausforderung, da die benötigten Komponenten ca. einen Gesamtwert von 6.000 7.000 haben. Seite 1
ZIELSETZUNG 2. Zielsetzung 2.1.1. Allgemeine Beschreibung Neuaufbau der Anlage Tischtennis-Roboter im Raum W1 der Berufsbildenden Schule 1 Mainz. Ziel ist es, dass ein Industrie-Roboter auf Tischtennisbälle reagiert, welche ihm von einem Menschen zugespielt werden. Die Bedienung der Anlage soll über einen Touchscreen ermöglicht werden. Zentrales Herzstück ist der Roboter Typ VS-6577E/GM-B der Firma Denso Robotics, welcher die Tischtennisbälle zurück spielen soll. Die gesamte Steuerung soll ein in C++ geschriebenes Programm auf einem Computer übernehmen. Die Sicherheit des Benutzers soll mittels einer Sicherheitszelle aus Stahl- Einfassprofilen samt Wellengitter, welche den Roboter und die Hälfte der Tischtennisplatte umfasst, gewährleistet werden. Die hier eingebaute Tür wird mit einem Verriegelungsschalter geschlossen und überwacht. Links und rechts der Tischtennisplatte sollen zwei Not-Aus-Schalter installiert werden. Die Schutzorgane sollen mit Hilfe zweier unabhängiger Sicherheitskreise (Not-Aus und Schutztür) abgefragt werden. Weiterer Bestandteil der Projektaufgabe ist, die Einrichtung und Pflege einer zu Teilen zweisprachigen Webseite sowie der Dreh eines Videos das die Entstehung und die Funktion darstellt. Seite 2
ZIELSETZUNG 2.2. Produkteinsatz Die Anlage soll am 04.02.2016 im Rahmen des Informationstages der Berufsbildenden Schule 1 in Mainz vorgestellt werden. Die Vorstellung wird vom Projektteam, vertreten durch A. Mihajluk, D. Geil und S. Gärtner, durchgeführt werden. 2.3. Funktionale Anforderungen Bedienung der allgemeinen Funktionen über ein Touch-Display. Not-Aus und Quittierung über elektromechanische Komponenten. Im Automatikbetrieb reagiert der Industrie-Roboter auf jeden ihm zugespielten Ball innerhalb seiner Reichweite. 2.4. Nichtfunktionale Anforderungen Das Design der Anlage sollte einladend wirken und wird nach Möglichkeit mit attraktiven Effekten noch verfeinert werden. Seite 3
PLANUNG 3. Planung 3.1. Termine 05.09.2016 Kick-Off der Projektarbeit 07.11.2016 Zwischenpräsentation 09.01.2016 Abgabe der Dokumentation 16.01.2016 Fachgespräche Teil 1 23.01.2016 Fachgespräche Teil 2 04.02.2016 Abschlusspräsentation im Rahmen des Infotages der BBS1 06.02.2016 Projektübergabe an die Projektleiter Seite 4
PLANUNG 3.2. Aufgabenverteilung 3.2.1. Artemi Mihajluk Planung der Sicherheitszelle Konstruktion der Sicherheitszelle Planung des Robotersockels Konstruktion des Robotersockels Programmierung des C++ Programms (Initialisierung) 3.2.2. Dennis Geil Logo erstellen Konzeptzeichnungen erstellen Planung der Sicherheitskreise Installation der Sicherheitskreise Planung des Kamerasystems Installation des Kamerasystems Programmierung des C++ Programms (Visualisierung & Net-I/O) 3.2.3. Stephan Gärtner Aufbau der Webseite Konstruktion der Sicherheitskreise Modelauswahl der Tischtennisplatte Installation des Kamerasystems Einrichten des zentralen Computers Programmierung des C++ Programms (OpenCV & bcap) Pflichtenheft Seite 5
PLANUNG 3.2.4. Allgemeine Aufgaben Konzepterstellung Blogpflege Übersetzung der Webseite ins Englische Konzept der Sicherheitszelle Konzept des Robotersockels Konzept des Kamerasystems Sponsorensuche Tätigkeitsbericht Projektdokumentation erstellen Videos und Bilder zur Projektphase und dem Ergebnis 3.3. Zeitplanung Siehe Anhang. Seite 6
ALLGEMEINES 4. Allgemeines 4.1. Lieferumfang 4.1.1. Anlage Die Anlage wird in Modulbauweise konstruiert, um sie gegebenenfalls leicht ab- und aufbauen zu können. 4.2. Bauteile Sicherheitszelle (mit einer Tür) Tischtennisplatte Schaltschrank Industrie-Roboter Robotersockel zwei Kameras Netzwerk-Switch Touch-Display Sicherheitseinrichtungen 4.3. Anforderungen an den Kunden 4.3.1. Energieversorgung 1x Steckdose Typ CEE 7/4 (abgesichert mit 16A) 4.4. Quellen Alle Grafiken stammen vom Projektteam. Seite 7