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Session 7: ProjektvorstellungTransferprojekt itsowl-TT-kapela18. August 2015, Gütersloh
© it‘s OWL Clustermanagement GmbH | 18.08.15 2
Einführung
Zielsetzung
Ergebnisse
Agenda Abschlusspräsentation
itsowl-TT -kapela
Resümee und Ausblick
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EinführungHANNING ELEKTRO-WERKE GmbH & Co.KG
� Familienunternehmen
� Hauptsitz in Oerlinghausen (Entwicklung und Produktion)
� 5 Produktionsstandorte weltweit
� Hohe Fertigungstiefe
� Umsatz > 130 Mio. €
� Exportanteil > 55%
� Mitarbeiter weltweit: rd. 1.500
� Geschäftsbereiche / Produkte:
� Antriebstechnik: Kundenspezifische industrielle Antriebssysteme aus Motor, Elektronik & Software bis 7,5kW
� Gerätetechnik: Kundenspezifische Pumpen-, Motoren- und Elektronik-lösungen
� Verstelltechnik: Kundenspezifische Antriebssysteme aus Linearantrieben, Bedienelementen, Elektronik und Software
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� CIIT - Deutschlandweit erstes Science-to-Business-Center der industriellen Automation
� Forschungsinstitute und Technologieunternehmen unter einem Dach
� inIT ist eines von zwei Instituten
� Gemeinsamer Forschungskern: Industrielle Informationstechnik
� 7 Professoren1)
� 65 Mitarbeiter1)
� Über 3,0 Mio. Euro Drittmittel pro Jahr
EinführungInstitut Industrial IT – HS OWL
1) Im Jahr 2015
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EinführungMotivation / Ausgangssituation für das Transferprojekt
� Industrielle Strickmaschinen werden zu Betriebsbeginn per Hand von Experten eingestellt
� Pro Maschine einige Dutzend Antriebe
� Forderung nach lokaler und unabhängiger Durchführung von Teilaufgaben durch autonome und intelligente Subsysteme (� Antriebe)
� Modellanwendung: Überwachung eines Strickprozesses, indem über einen Antrieb der Materialabzug in Strickmaschinen gesteuert wird
� Qualitätsmerkmal: Porenöffnungen
� Heute: Dehnung wird ermittelt, indem der Experte die Spannung des Textils per Hand erfühlt (Porenöffnungen zu klein für Sichtprüfung)
Quelle Grafik: T.Gries, D.Veit B.Wulfhorst, Textile Fertigungsverfahren - Eine Einführung, Carl Hanser Verlag München, 2014
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Einführung
Zielsetzung
Ergebnisse
Resümee und Ausblick
Agenda Abschlusspräsentation
itsowl-TT -kapela
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ZielsetzungKamerabasierte Produktdiagnose in elektrischen Antrieben
� Optische Messung der Gestrickqualität bei der Herstellung textiler Produkte über die Materialdehnung
� Regelgröße zur Einstellung der Zugkraft über den Antrieb bereitstellen (Fadenzug)
� Fühlender und sehender Antrieb im Sinne eines Cyber-Physical-Systems
• Smart-Kamerasystem mit BV-Hardware und Software
� Ziel: Demonstrator mit Kamerasystem und Antrieb
Zielsetzung
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Vorgehensweise
Definition der HardwareDefinition der Hardware
Realisierung Applikationssoftware
Realisierung Applikationssoftware
Aufbau DemonstratorAufbau Demonstrator
Phase / Meilensteine Aufgaben / Methoden Resultate
AP1AP1
AP2AP2
AP3AP3
Umsetzungsfähiges Hardware-LastenheftUmsetzungsfähiges Hardware-Lastenheft
Software realisiertSoftware realisiert
Funktionierender Demonstrator / Abschluss
Funktionierender Demonstrator / Abschluss
11
22
33
� Erstellung Applikationslastenheft� Erstellung Hardwarelastenheft� Beschaffung Hardwarekomponenten
� Umsetzung Betriebssystem, Informationsprozessor und Bildverarbeitung
� Umsetzung Kommunikation zum Antrieb
� Realisierung und Operationalisierung des Gesamtsystems
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Einführung
Zielsetzung
Ergebnisse
Resümee und Ausblick
Agenda Abschlusspräsentation
itsowl-TT -kapela
© it‘s OWL Clustermanagement GmbH | 18.08.15 10
� Fokus auf verfügbare Massenhardware
� Lösung mit Entwicklungsboard
� Betriebssystem: Android
� Für die technische Umsetzung wurde das Odroid-C1-Board ausgesucht: Leistungsstarker Prozessor und Kompatibilität zu Android
� Preisgünstige USB-2.0-Kamera gewählt: 1280 x 720 Pixel, 30 Bilder / Sec., was für den Strickprozess ausreichend ist (2-3 Meter Gestrick / Minute)
� Bildübertragung: USB-Controller
Ergebnisse
Definition der HardwareBildverarbeitungshardware
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� Diffuse Durchlichtbeleuchtung gewählt: Dadurch werden Schattenbildung und Reflexionen vermieden
� Die Kamera befindet sich auf der einen Seite und die Beleuchtung auf der anderen Seite des Objekts (siehe Bild)
� Porenöffnungen sind hell und Fäden dunkel
� Dieser Sachverhalt wird für die Segmentierung genutzt
� Verbesserung der Aufnahme durch Vorverarbeitung:� Rauschunterdrückung: Medianfilter� Kontrastanpassung
Ergebnisse
Realisierung der ApplikationssoftwareVorverarbeitung
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Realisierung Applikationssoftware Segmentierung
� Entscheidung, ob ein Pixel zu einer Porenöffnung oder zu einem Faden gehört
� Auswahl eines schwellwertbasierten Verfahrens, da Öffnungen hell und Fäden dunkel sind
� Grundlage ist das Grauwertbild des Textils: Berechnung einer Schwelle, sodass die Varianz der Grauwerte innerhalb einer dieser Klassen möglichst klein ist
� Gleichzeitig: Varianz zwischen den Klassen möglichst hoch
� Alle Werte unter der Schwelle erhalten Wert 0 (Schwarz), alle Pixel, über dem Schwellwert, bekommen den Wert 255 (Weiß) � Binäres Bild
Ergebnisse
Original
Grauwertbild
Binäres Bild
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Realisierung Applikationssoftware Segmentierung
Textil 1
Textil 2Original
Original
Grauwertbild (Vorverarbeitet)
Grauwertbild (Vorverarbeitet)
Binäres Bild
Binäres Bild
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� Vergrößerungen der Poren des Textils in Dehnrichtung; Verkleinerung senkrecht dazu
� Messung: Kleinstes Rechteck, welches alle Pixel der Fläche beinhaltet
� Bestimmung der linken, oberen Ecke
� Bestimmung der Breite und der Höhe
� Verhältnis �
�, Fläche � ∙ �
� Mindestgröße für Maschen
� Berechnung der durchschnittlichen Höhen und Breiten
� Dehnung : ������
� ����
Ergebnisse
Realisierung Applikationssoftware Dehnungsmessung
H
B
Textil 1 Textil 2
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� Realisierung auf dem ausgewähltem Entwicklungsboard mit preisgünstiger Kamera Android-Betriebssystem
� Reproduzierbare Messungen wurden mit dem Demonstrator durchgeführt (Bild rechts)
� Demonstrator besteht im Wesentlichen aus einem gestricktem Band, das dehnbar ist und um zwei gegenüberliegende Wellenpaare gespannt ist.
� Ein Wellenpaar ist beweglich, sodass der Abstand verändert werden kann.
� Durch die Änderung des Abstandes wird die Dehnung des Bandes geändert
� Verschiedene Dehnungen können eingestellt und die dazugehörigen Messwerte ermittelt werden
Ergebnisse
Demonstrator
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Einführung
Zielsetzung
Ergebnisse
Resümee und Ausblick
Agenda Abschlusspräsentation
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� Das Ziel einer kamerabasierten Produktdiagnose mit ressourcenbeschränkter, günstiger Bildverarbeitungs-hardware wurde erreicht
� Untersuchungen eines Strickprozesses haben gezeigt, dass dies möglich ist
� Eine Realisierung als Demonstrator inkl. Entwicklungs-board mit preisgünstiger Kamera und einem Android-Betriebssystem ist erfolgt
� Kopplung mit einem elektrischen Antrieb konnte aus Zeitgründen nicht umgesetzt werden
Resümee und Ausblick
Resümee
� Industrialisierung über die HANNING-Entwicklung
� Reglung eines Antriebs auf Basis der vom Smart-Kamerasystem zur Verfügung gestellten Daten über die Porendehnung
� Verwendung des Ansatzes für andere (textile) Prozesse werden ermittelt und ggf. anwendungsspezifisch angepasst
Ausblick
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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