Legosortiermaschine Separierung

Teammitglieder: Madlen Bartnick, Jerome Wolf,

Dies ist ein Unterartikel von der Legoteil_Zählmaschine, welcher den genauen Aufbau der Separierung beschreibt.

Einleitung

Abbildung 1: Aufbau der Legosortiermaschine

Die Separierung ist die erste Teilaufgabe der Legosortiermaschine. Sie sorgt dafür, dass die Legoteile einzeln und zentriert in die Bildverarbeitungsbox fallen, da dort nur einzelne Teile erkannt werden können.

Der Aufbau der Separierung besteht aus einem Steigförderband mit Bunker (Abbildung 1 Position 1). Dort werden die zu sortierenden Legoteile dem System zugeführt. Das Steigförderband transportiert eine Teilmenge der zugeführten Legoteile auf ein darunterliegendes Förderband (Abbildung 1 Position 2). Über diesem Förderband ist eine Vereinzelungsbox mit Kamera und Druckluftdüsen angeordnet (Abbildung 1 Position 3). Die in der Vereinzelungsbox integrierte Kamera liefert Momentaufnahmen der auf dem Transportband beförderten Legoteile. Mittels Bildverarbeitung wird die Anzahl der auf dem Band liegenden Teile in einem festgelegten Bereich ermittelt. Falls sich mehrere Teile in diesem Bereich befinden, werden diese mit Hilfe von Druckluftdüsen zurückbefördert. Somit werden die Teile neu angeordnet und bewegen sich anschließend erneut durch die Vereinzelungsbox. Befinden sich die Legoteile bereits vereinzelt auf dem Förderband, werden sie in die Bildverarbeitungsbox weitergeleitet (Abbildung 1 Position 4).

Bei der ersten Inbetriebnahme der Legosortiermaschine, so wie sie vom Vorsemester hinterlassen wurde, haben sich einige Schwachstellen aufgezeigt, die durch eine verbesserte Separierung und Zentrierung der Teile optimiert werden können:

• Die Legoteile verklemmen sich zwischen Bunkerverkleinerung und Abstreifer, sodass das Steigförderband blockiert (siehe Vereinzelungskonzept WS17/18).
• Das Steigförderband fördert zu viele Teile auf einmal auf das Förderband, sodass diese durch die Vereinzelungsbox nicht ausreichend vereinzelt werden können.
• Die Druckluftdüsen innerhalb der Vereinzelungsbox führen selten zur Separierung der Teile auf dem Förderband, meistens werden die Teile lediglich nach hinten verschoben.
• Die Legoteile werden in den äußeren Bereichen des Transportbandes sowie in der Bildverarbeitungbox oftmals nicht erkannt.
• Nicht erkannte Teile werden dem Prozess nicht erneut zugeführt.

Die Optimierung des Legosortierprozesses durch eine verbesserte Separierung der Teile soll Inhalt dieses Artikels sein.

Konzept der Separierung

Die Separierung lässt sich weiterhin in vier Unterkategorien einteilen:

• Vorvereinzelung
• Zentrierung
• Vereinzelung nach Bildverarbeitung
• Rückführung nicht erkannter Teile

Abb. 2: Morphologischer Kasten

Abb. 3: Morphologischer Kasten mit Auswertung

Anforderungen

Die folgende Tabelle zeigt eine Übersicht der im SS18 zu realisierenden Anforderungen zur Behebung der erkannten Schwachstellen.

Spezifikations-ID	Anforderungs-ID	Anforderungstitel	Beschreibung der Spezifikation	Links
0100	REQ10.2200	Vereinzelung der Legoteile	Untersuchungen zu Umsetzbarkeit und Mehrwert eines modifizierten Förderbandes
0110	REQ10.2200	Vereinzelung der Legoteile	Evaluieren des Mehrwerts einer Vibrationsförderrinne als Vereinzelung und Zentrierung der Legoteile
0102	REQ10.2200	Vereinzelung der Legoteile	Recherche und ggf. Tests zur Steuerung des Luftdrucks der Vereinzelung
0107	REQ10.2200	Vereinzelung der Legoteile	Die Luftdüsen schießen zusammenliegende Teile außeinander
0108	REQ10.2200	Vereinzelung der Legoteile	Marktrecherche Förderbänder und Stollen zur Modifikation des Steigförderbandes
0110.1	REQ10.2210	Zentrierung der Legoteile	Planung der Modifikation des Steigförderbandes
0110.2	REQ10.221o	Zentrierung der Legoteile	Einholen der Angebote zur Vibrationsförderrinne und Anpassung des Steigbandgurtes
0110.3	REQ10.2210	Zentrierung der Legoteile	Planung des Bandumbaus zur Integrtion der Vibrationsförderrinne

Vereinzelung der Legoteile

Da die Vereinzelung der Teile nach dem vorangegangenen Prinzip nur sehr unzuverlässig funktionierte, wurden anfangs Optionen untersucht, um das vorhandene System zu verbessern. Hierzu wurde zunächst mit der Ausrichtung der Düsen experimentiert, was jedoch nicht zu einem merklichen Unterschied führte.

Als nächster Schritt wurde dann eine variable Steuerung des Luftdrucks in Abhängigkeit von der Größe der erkannten Teile auf ihre Praktikabilität hin überprüft. So wurde bei kleinen Teilen manuell der Luftdruck verringert und bei großen Teilen erhöht. Jedoch schien auch an dieser Stelle nicht mehr viel optimiert werden zu können, da auch bei höherem Druck die großen Teile meist nur nach hinten geschoben würden und somit einen Stau verursachten. Daher wurde auch dieser Ansatz bald verworfen und soll im späteren Verlauf in modifizierter Form nurmehr zum Auswurf der Teile auf das Rückführband dienen.

Die Tatsächliche Vereinzelung sollte nun mittels eines modifizierten Bunkerbandes erfolgen, welcher bisher durch die breiten Lamellen trotz des Abstreifers in Form eines Besens oft große Menge von Teilen auf einmal auf das Förderband brachte, was das Problem der angehäuften Legoteile überhaupt verursachte. Um dieses Verhalten zu verbessern, wurde eine Versuchsreihe durchgeführt, um ein deutlich besseres Lamellenmuster zu ermitteln. Die Ergebnisse sind in folgender Tabelle dargelegt.

Auswertung der Bunkerbänder

Muster:	Muster 1	Muster 2	Muster 3	Muster 4
Beschreibung	Standardmuster mit breiten Lamellen	Abwechselnd Lamellen links und rechts + kleine Stollen über die komplette Breite	Treppenähnliche Anordnung kleiner Lamellen	Abwechselnd kleine Lamellen links und rechts + in der Mitte
Bild:
Vorteile:	Bereits vorhanden und ohne Aufwand verwendbar	Teile werden teilweise gut vereinzelt	Kleine Teile werden alleine gut vereinzelt	Teile aller Größen werden gut gefördert und vereinzelt
Nachteile:	Es werden sehr viele Teile auf einmal in einer Reihe gefördert	Große Teile stauen sich an auf den kleinen Stollen	Breite Teile bilden schräge Lamellen	Teile häufen sich selten auch auf den kleinen Lamellen
Bewertung:	--	-	+	++

Da hierbei nur das alte Förderband mit den vorhandenen Lamellen zu Verfügung stand, wurden die darauf befindlichen Teile stets per Hand zurück in den Bunker befördert. Nach einiger auf diese Weise durchgeführten Tests fiel die Wahl somit auf das Bandmuster 4, welches nun auch bestellt werden soll. Dabei sollen auf ein leeres Band die Lamellen entsprechend aufgeklebt werden, um gegebenenfalls noch Anpassungen zu ermöglichen. Sollten trotz des optimierten Bandes und der im Folgenden beschriebenen Vibrationsrinne noch Teileanhäufungen entstehen, werden diese bald schlicht ausgeworfen und können in den Bunker zurückgeführt werden.

Autoren

Dies ist ein Unterartikel von der Legoteil_Zählmaschine, welcher den genauen Aufbau der Separierung beschreibt.