Abschlussarbeiten

Laser & Elektronik

Laser & Elektronik

1. „Entwicklung eines Aufbaus zur spektralen Vermessung von Kunststoffteilen“

Zu einem bestehenden Spektrometer soll ein Messaufbau / Ablauf ausgearbeitet werden, mit dem Kunststoffteile verschiedener Geometrie sowohl auf ihre Transmissivität als auch auf ihre Reflektivität hin untersucht werden können.

Ziel der Arbeit ist es, ein kompaktes, variables Konzept, bestehend aus Spektrometer, Lichtquelle, Messaufbau sowie Messeablauf, zu erstellen.

Schwerpunkte:

1. Recherche und Einarbeitung in die Grundlagen der spektralen Vermessung

2. Auswahl einer geeigneten Lichtquelle

3. Konstruktion eines Messaufbaus

4. Versuchsreihen und Evaluation mit verschiedenen Kunststoff-Materialien

 

2. „Entwicklung und Aufbau einer Flash-, Kalibrier- und Testeinrichtung für die Kleinserienproduktion von Beleuchtungssteuerungen“

Schwerpunkte:

1. Konzeptentwicklung

2. Mechanische Konstruktion und elektrische Hardwareplanung

3. Auslegung und Integration geeigneter Mess- und Prüftechnik

4. Mechanische und elektrische Montage

5. Programmierung und Test eines Produktionsablaufs

 

3. „Entwicklung einer Auswerteelektronik für eine Kalibriereinrichtung mit Kraft- und Wegsensor“

Schwerpunkte:

1. Auswahl und Design der Elektronikkomponenten

2. Elektrischer Aufbau

3. μC-Programmierung zur Messwerterfassung, Auswertung, Visualisierung, Bedienung und Kommunikation an einem PC

Hochsprachenprogrammierung

Hochsprachenprogrammierung

1. Datenarchiv für Bildverarbeitungsergebnisse

Viele Kunden von GEFASOFT fordern eine Langzeitarchivierung von bauteilbezogenen Bildverarbeitungsergebnissen. Dazu werden derzeit kundenspezifisch SQL-Datenbanken (SQL Server) oder NoSQL-Datenbanken (MongoDB) verwendet.

In Zukunft möchten wir die Archivierung als Standardfeature von Viper.NET anbieten. In dieser Arbeit soll ein Konzept für die Langzeitarchivierung erarbeitet und mit einer Beispielimplementierung verifiziert werden.

Inhalt:

1. Einarbeitung in Viper.NET

2. Evaluierung von Datenbanksystemen bzgl. Performance, Speicher- und Hardwarebedarf und Auswertungsmöglichkeiten

3. Konzept für eine performante Datenspeicherung (OR-Mapper, Raw SQL…)

4. Beispielimplementierung in einem Viper.NET Plugin

 

2. Allgemeine textbasierte Schnittstelle für die Kommunikation mit SPS- bzw. Robotersystemen

Für die TCP- bzw. UDP-basierte Kommunikation mit SPS- und Robotersystemen wird ein generisches Protokoll benötigt, das sowohl auf dem PC als auch in der Steuerung leicht zu implementieren ist und gleichzeitig flexibel und erweiterbar ist.

Ziel der Arbeit ist die Definition eines solchen allgemeinen Protokolls sowie die Implementierung sowohl auf der PC-Seite als auch auf einem SPS- oder Robotersystems.

Inhalt:

1. Einarbeitung in Viper.NET und in ein SPS- oder Robotersystem

2. Spezifikation einer textbasierten Protokollschnittstelle

3. Beispielimplementierung in .NET und einem SPS- oder Robotersystem

 

3. Evaluierung OPC-UA-Integration für Viper.NET

OPC Unified Architecture (OPC UA) gilt heute als Kommunikationsprotokoll als eine der wichtigsten Grundlagen der Industrie 4.0. Viper.NET soll zukünftig optional OPC UA auf Basis eines kommerziellen OPC-UA-Stacks unterstützen. Im Rahmen dieser Arbeit sollen die Grundlagen für die Integration von OPC UA gelegt werden.

Inhalt:

1. Einarbeitung in Viper.NET und OPC UA

2. Evaluierung und Auswahl eines OPC-UA -Stacks für .NET

3. Identifikation von möglichen Datenquellen für OPC UA in Viper.NET

4. Beispielimplementierung: Bereitstellung von Bildverarbeitungsergebnissen über OPC UA

 

 

4. C#-Script-Editor mit Code Completion und Debugging

In Viper.NET wird C#-Scripting als Alternative bzw. Ersatz für die bestehende IronPython-Integration benötigt. Microsoft hat mit Roslyn die Grundlagen geschaffen, um C#-Skripte einfach zu integrieren. Mit dieser Arbeit soll ein möglichst funktionaler C#-Script-Editor entwickelt sowie ein Konzept für die Scriptverwaltung erstellt werden.

Inhalt:

1. Einarbeitung in C#-Scripting und Viper.NET

2. Implementierung eines C#-Script-Editors mit Code-Completion und Support für Debugging

3. Konzept für die Verwaltung von Skripten in Viper.NET

 

5. Matching von 3D-CAD-Modellen in 2D-Bildern

GEFASOFT hat in mehreren Projekten erfolgreich die Lage von Objekten in 2D-Bildern ermittelt, deren Geometrie mittels CAD-Daten importiert wurde. Dafür wurden fertige Funktionen der Bildverarbeitungsbibliothek Halcon von MVTec verwendet.

Der Import bzw. die Aufbereitung der CAD-Daten erfordert derzeit aber noch viel Handarbeit bzw. es ist viel projektspezifischer Code erforderlich. Mit dieser Arbeit soll zunächst der Ist-Stand analysiert und anschließend Tools spezifiziert und implementiert werden, die den Import-Prozess vereinfachen und standardisieren.

Inhalt:

1. Einarbeitung in Viper.NET und MVTec Halcon

2. Analyse Ist-Stand-Lageerkennung mittels CAD-Daten

3. Implementierung eines Tools für einen einfachen Import und Verwaltung der CAD-Daten

Industrielle Bildverarbeitung

Industrielle Bildverarbeitung

1. „Evaluierung der Verwendung von Encoderklemmen zur Generierung von Triggersignalen bei Zeilenkameraapplikationen mit Beckhoff TwinCat“

In diversen GEFASOFT-Anlagen werden rotatorische und lineare Servomotoren verbaut. Die verwendeten Encoder eignen sich nicht zur Signalgenerierung für Zeilenkameras, da diese ein A/B-Signal benötigen. Mithilfe von Encoderklemmen lassen sich diese Signale wegsynchron erzeugen. Ziel ist der Aufbau eines Prototypen, um die Genauigkeit und Grenzen des Systems zu evaluieren.

Inhalt:

1. Einarbeitung TwinCat 3.X (Ansteuerung der Achsen)

2. Aufbau einer Zeilenkameraapplikation für Viper.NET / Cognex VisionPro

3. Versuchsreihen zur Messgenauigkeit

 

2. „Aufbau eines Laborsystems zur Deflektometrie-Messung“

Halcon 17.12 bietet Algorithmik zur Deflektometrie-Messung. Damit können bereits aufgenommene Bilder ausgewertet werden. Es soll ein Laboraufbau zur Generierung und Auswertung von Deflektometrie-Bildern erstellt werden.

Inhalt:

1. Einarbeitung in Halcon

2. Aufbau eines Versuchsaufbaus zur Deflektometrie-Messung.

 

3. „Depth from focus“ mithilfe Flüssigkeitslinsen

Mithilfe einer Flüssigkeitslinse soll das Verfahren, hinsichtlich Genauigkeit und Wiederholbarkeit untersucht werden. Auch ein Vergleich zu einem achsbasierten System mit einer JennyScience-Achse soll geprüft werden.

Inhalt:

1. Einarbeitung in Halcon

2. Aufbau zur Depth-from-focus-Bildgenerierung mit Flüssigkeitslinse und Achsportal

3. Messreihen und Auswertung

 

4. „Entwicklung eines Kalibrierassistenten für die intrinsische Kalibrierung von Kameras für die HUD Prüfung“

Für die Kalibrierung bzw. Vermessung von HUD-Systemen werden kalibrierte Kameras verwendet. Bei den aktuellen Bildgrößen und Abständen werden die Kameras auf einem Prüfaufbau intrinsisch kalibriert. Dabei kann die Kalibrierplatte wiederholgenau vor der Kamera positioniert werden. Bei großen Bildfeldern und Abständen ist dies mechanisch nicht mehr möglich.

Es soll ein Kalibriersystem entwickelt werden, mit dem die Position einer zu kalibrierenden Kamera in Bezug zur Kalibrierplatte bestimmt werden kann, um die Wiederholbarkeit der Messung zu gewährleisten. Das System besteht aus einem Aufbau aus 1-2 Lokalisierungskameras und einer Software, die dem Nutzer die Position der Kamera vorgibt und die Bilddaten generiert.

Inhalt:

1. Einarbeiten in Halcon

2. Einarbeitung in HUD-Kamerakalibrierung

3. Entwicklung eines Prototypen zur Kamerakalibrierung

4. Entwicklung einer Software zur Benutzerführung während der Kalibrierung

5. Messreihen und Auswertung der Versuchsreihen

Mechanische Konstruktion

Mechanische Konstruktion

1. Entwicklung eines Biegewerkzeugkonzepts für fertig bestückte biegsame Leiterplatten, integriert in eine Rundteller-Pressfit-Anlage

In einer Rundteller-Pressfit-Anlage werden fertig bestückte Leiterplatten mit ihrem Steckergehäuse verbunden. Anschließend wird die Steckerseite der biegsamen Leiterplatte um 90° gebogen. Dabei verrastet das Steckergehäuse mit der Leiterplatte.

Es soll ein Werkzeugkonzept entwickelt werden, das in eine weitere Station der Rundteller-Anlage integriert werden kann. Der Biegeprozess soll dabei überwacht und protokolliert werden.

2. Entwicklung einer integrierten servoelektrischen Presseinheit

Entwickeln einer servoelektrischen Presseinheit mit diesen Eckdaten:

• Maximale Presskraft 60,0 kN

• Nutzhub 200,0 mm

• Max. Hubgeschwindigkeit 150 mm/s

• Max. Exzentrizität der Last 100 mm

• Wiederholgenauigkeit ±0,02 mm

 

In die Presse soll eine Kraft-Weg-Überwachung mit einer Kraftauflösung von 0,5% integriert werden. Die Presse soll in eine Rundteller-Anlage integriert werden.

Steuerungstechnik

Steuerungstechnik

1.Kraftgeregelte Ansteuerung einer Beckhoff-Servoachse mit dynamischer Vorgabe eines Kraftsollwerts.

In vielen automatisierten Prozessen ist es erforderlich vorgegebene Kraftprofile abzufahren. Dies soll mittels kraftgeregelter Servomotoren bewerkstelligt werden, die mit einem Achstreiber von einer SPS angesteuert werden. Ziel der Arbeit ist es den Achstreiber um diese Funktion zu erweitern.

Inhalt:

1. Einarbeiten in die Entwicklungsumgebung Beckhoff TwinCat3

2. Umsetzung einer kraftgeregelten Servoachse an einem Testsystem

3. Erweiterung der Kraftregelung für Sollwertkurven

4. Auswertung des aufgebauten Systems

 

2. Positionsgeregelte Ansteuerung einer Beckhoff-Servoachse mit dynamischer Vorgabe eines Positionssollwerts.

Die meisten Servoachsbewegungen sind sogenannte „Point-to-Point“-Bewegungen, bei denen eine Achse mit einer vorgegebenen Dynamik auf eine bestimmte Position gefahren wird. Manchmal ist es jedoch erforderlich Achsen einer Bahn folgen zu lassen oder gar an einen Istwert einer anderen Achse zu koppeln.

Inhalt:

1. Einarbeiten in die Entwicklungsumgebung Beckhoff TwinCat3

2. Erfassen und abwägen verschiedener Methoden zur Umsetzung

3. Aufbau und Test an einem Testsystem

4. Auswertung des aufgebauten Systems

 

3. Aufbau und Analyse eines „Pick-and-Place“-Deltaachssystems mit Beckhoff-Achskinematik

Eine sehr häufige Anwendung an Produktionslinien ist das Umsetzen von Bauteilen. Dazu verwendet man verschiedene Techniken wie Achsportale oder Scararoboter. Immer öfter sind auch sogenannte Deltakinematiken im Einsatz, die den Teiletransport übernehmen.

In dieser Arbeit soll anhand eines zu erstellenden Versuchsaufbaus diese Technologie untersucht werden.

Inhalt:

1. Einarbeiten in die Entwicklungsumgebung Beckhoff TwinCat3

2. Erstellen und Inbetriebnahme eines Deltaroboter-Testsystems

3. Systemanalyse

4. Vergleich der Deltakinematik mit anderen konventionellen Systemen