Robot Marker

Roboter zur automatischen Positionierung von Magneten für Koordinatennetze

Autonombetrieb
Web-Basierte Benutzeroberfläche
Platform Unterstützung – Win, iOS, Android
Zeitersparnis im Vergleich zum manuellen Einsatz
Genauigkeit der Markierung 2mm
geringeres Gewicht
Einsatzbereit in 2 Minuten
Easy to us

Arbeitspakete

Die Entwicklung eines Roboters ist ein komplexer Prozess, der eine Vielzahl von Disziplinen und Fachbereichen umfasst. Hier ist eine detaillierte Beschreibung der verschiedenen Schritte, die bei der Entwicklung des Markierungs-Roboters durchgeführt wurden, einschließlich Konzeptdefinition, Umsetzung der Steuerung im Robot Operating System (ROS2), Definition und Umsetzung der Kommunikation mit einer geodätischen Totalstation, Entwicklung der Benutzerschnittstelle und vollständiger Systementwicklung (Software, mechanische Hardware, elektrische Hardware):

1. Konzeptdefinition

Anforderungsanalyse:

Identifizieren der spezifischen Anforderungen und Ziele des Roboters.
Definition der Einsatzumgebung und der zu lösenden Aufgaben.
Festlegung der funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen.

Machbarkeitsstudie:

Technologische Machbarkeit: Untersuchung verfügbarer Technologien und Komponenten.
Wirtschaftliche Machbarkeit: Kostenanalyse und Budgetplanung.
Zeitliche Machbarkeit: Erstellung eines Zeitplans und Meilensteine.

Systemarchitektur:

Grobentwurf der Systemarchitektur, einschließlich Hardware- und Softwarekomponenten.
Festlegung der Kommunikationsschnittstellen und Interaktionen zwischen den Komponenten.

2. Umsetzung der Steuerung im Robot Operating System (ROS2)

Einrichtung der Entwicklungsumgebung:

Installation und Konfiguration der ROS2-Entwicklungsumgebung.
Auswahl geeigneter ROS2-Distributionen basierend auf den Projektanforderungen.

Modellierung des Roboters:

Erstellung eines URDF (Unified Robot Description Format) Modells zur Beschreibung der physikalischen Struktur des Roboters.
Simulation des Roboters in Gazebo.

Entwicklung der Steuerungsalgorithmen:

Implementierung der Basissteuerung für Antriebe und Sensoren.
Nutzung von ROS2-Nodes zur modularen Strukturierung der Steuerungssoftware.
Umsetzung der Pfadplanungalgorithmen.

Test und Validierung:

Durchführung von Tests in der Simulationsumgebung und in dem realen Betrieb.
Verifikation der Steuerungsalgorithmen und Anpassungen basierend auf den Testergebnissen.

3. Definition und Umsetzung der Kommunikation mit der geodätischen Totalstation

Schnittstellendefinition:

Analyse der Kommunikationsprotokolle der geodätischen Totalstation.
Festlegung des Kommunikationsprotokols

Implementierung der Kommunikationsschnittstelle:

Entwicklung von ROS2-Nodes zur Kommunikation mit der Totalstation.
Verarbeitung der empfangenen Daten und Integration in die Steuerungsalgorithmen des Roboters.

Kalibrierung und Synchronisation:

Kalibrierung der Totalstation und des Roboters, um präzise Positionsdaten zu gewährleisten.
Synchronisation der Zeitstempel, um die Datenintegrität sicherzustellen.

Test und Validierung:

Test der Kommunikationsschnittstelle in der realen Umgebung.
Überprüfung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Positionsdaten.

4. Entwicklung der Benutzerschnittstelle

Anforderungsanalyse:

Definition der Benutzeranforderungen und -erwartungen.
Festlegung der Funktionen und des Designs der Benutzerschnittstelle.

Prototyping:

Erstellung von Mockups und Wireframes der Benutzerschnittstelle.
Durchführung von Benutzerstudien und Einholen von Feedback.

Implementierung:

Entwicklung der Benutzerschnittstelle unter Verwendung JScript und Angular Technologien
Integration der Benutzerschnittstelle mit der ROS2-Steuerungssoftware.

Test und Validierung:

Durchführung von Usability-Tests mit Endnutzern.
Anpassungen basierend auf Benutzerfeedback.

5. Komplette Systementwicklung (Software, mechanische Hardware, elektrische Hardware)

Mechanische Hardwareentwicklung:

Detailliertes Design und Konstruktion der mechanischen Komponenten des Roboters.
Fertigung und Montage der mechanischen Teile.
Durchführung von Belastungstests und Anpassungen.

Elektrische Hardwareentwicklung:

Entwurf der elektronischen Schaltpläne und Leiterplattenlayouts.
Herstellung und Bestückung der Leiterplatten.
Integration der Sensoren, Aktoren und Steuerungseinheiten.

Softwareentwicklung:

Integration aller Softwaremodule (Steuerungsalgorithmen, Kommunikationsschnittstellen, Benutzerschnittstelle).
Durchführung umfangreicher Tests und Debugging.
Optimierung der Software hinsichtlich Leistung und Zuverlässigkeit.

Systemintegration:

Zusammenbau aller Komponenten (mechanische, elektrische und Software).
Durchführung von Systemtests zur Überprüfung der Gesamtfunktionalität.
Kalibrierung und Feineinstellung des gesamten Systems.

Validierung und Verifikation:

Durchführung umfangreicher Tests in der Zielumgebung.
Sicherstellung, dass alle Anforderungen erfüllt werden und der Roboter zuverlässig funktioniert.

Dokumentation und Übergabe:

Erstellung der technischen Dokumentation und Benutzerhandbücher.
Schulung der Endanwender und Übergabe des Systems an den Kunden.

WebMes

System für kontaktlose Belastungsmessung von Industriemaschinen in der Echtzeit.

Real-Time-Messung der Aktivität der Maschinenanlagen
Datenübertragung mit Hilfe kabelloser Technologie
Speichern der gemessenen Daten in der Cloud-Datenbank
Darstellung der gemessenen Daten
Datenexport in verschiedene Formate (Excel, PDF, png, CSV…)
Produktivitätserhöhung der Vorrichtung
Bessere Zeitplanung
Herstellungskostenübersicht
Optimierung der technologischen Pausen

Arbeitspakete

Entwurf und Entwicklung der HW und SW Architektur
Definition der Kommunikationsschnittstelle zwischen HW und SW
Programierung des Steuer-/ Messgeräts in C
Programmierung der Benutzeroberfläche und der Schnittstelle zur Datenbank in Java
Gemessene Daten wurden in MySQL Datenbank gespeichert und bearbeitet

Remote Desktop (Konzept)

Universal-Datenlogger mit Bluetooth

Implizite Messung der Temperatur und der relativen Feuchtigkeit
Möglichkeit der Erweiterung um Sensoren – Druck, Gassensor, Temperatur …. nach Kundenwünschen
Kommunikation mittels Bluetooth (Bluetooth Low Energy)
Messperiode 2 Sekunden – 1 Tag
Minimalverbrauch
Möglichkeit des Anschlusses einer externen Quelle
Kompaktmaßen

Arbeitspakete

Architektur Server – Client
C – Programmierung der Firmware des Bluetoothchips Cypress (Server)
Als Steuergerät wurde Cypress PSoC (programmable system-on-chip) verwendet – alle notwendige Schnittstellen sind bereits im Chip integriert und sind auch konfigurierbar – niedrigere Entwicklungskosten und höhere Flexibilität im Fall der Änderungen
Programmierung des Clients in Java
Komplette HW-Entwicklung und Prototypherstellung

Magnet Finder

Vorrichtung für die richtige Bestimmung der Polarität eines Magneten im Netz des Koordinatensystems

Akustische und visuelle Signalisierung beim Defekt eines Magneten
Fortgeschrittener Algorithmus zur Bestimmung der Lage des Magneten
Indikation der Fläche und der Intensität des Magneten mittels eines Displays
Einfache Bedienung
Produktivitätserhöhung bei der Installation von Magneten
Minimierung potentieller Fehler

Arbeitspakete

Processor ATmega328 wurde als Steuergerät verwendet
C – Programmierung der Firmware
Entwurf und Entwicklung der Elektronik und Sensorik
Komplette Herstellung der machanischen Teilen