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== Spielstangen-Aktorik ==
== Aktorik ==


Eine große Herausforderung bei der Umsetzung des Projekts war die Realisierung der Antriebe für die überlagerte Dreh- und Längsbewegung der Spielstangen. Die Rotation wird von einem elektrischen Servomotor (Typ: [http://beckhoff.de/ Beckhoff] AM3032-0D30-0000) bewerkstelligt, die Linearbewegung übernimmt ein Linearmotor mit zylindrischer Achse (Typ: [http://www.copleycontrols.com/ Copley] STA2504P-516-S-S3F). Pro Spielstange ist jeweils ein Rotations- und ein Linearmotor verbaut, dies ergibt insgesamt acht Motoren die von vier Zweikanal-Servoverstärkern (Typ: [http://beckhoff.de/ Beckhoff] AX5206 mit Safety-Option AX5801 ) gespeist werden. Die Drehung der Rotationsmotoren wird auf ein ein Vierkant-Rohr übertragen, in dem sich die Spielstange teleskopisch bewegt.
Eine große Herausforderung bei der Umsetzung des Projekts war die Realisierung der Antriebe für die überlagerte Dreh- und Längsbewegung der Spielstangen. Die Rotation wird von einem elektrischen Servomotor (Typ: [http://beckhoff.de/ Beckhoff] AM3032-0D30-0000) bewerkstelligt, die Linearbewegung übernimmt ein Linearmotor mit zylindrischer Achse (Typ: [http://www.copleycontrols.com/ Copley] STA2504P-516-S-S3F). Pro Spielstange ist jeweils ein Rotations- und ein Linearmotor verbaut, dies ergibt insgesamt acht Motoren die von vier Zweikanal-Servoverstärkern (Typ: [http://beckhoff.de/ Beckhoff] AX5206 mit Safety-Option AX5801) gespeist werden. Die Drehung der Rotationsmotoren wird auf ein ein Vierkant-Rohr übertragen, in dem sich die Spielstange teleskopisch bewegt.


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Datei:Aktorik_Zeichnung.jpg|Modell
Datei:Prock_overview_mechanik.JPG|Aktorik
Datei:Prock_overview_mechanik.JPG|Gesammtansicht
Datei:Rotation.JPG|Rotationsmotoren
Datei:Rotation.JPG|Rotationsmotoren
Datei:Translation.JPG|Linearmotoren
Datei:Translation.JPG|Linearmotoren
Datei:Verstaerker.JPG|Servoverstärker
Datei:Verstaerker.JPG|Servoverstärker
Datei:Aktorik_Zeichnung.jpg|Zeichnung
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== Gegner-Erkennung ==
== Gegnererkennung ==


Die Stellungen der Spielstangen des menschlichen Spielers ermitteln wir jeweils mit Hilfe von zwei Laser-Distanz-Sensoren (Typ: [http://www.baumer.com Baumer] OADM 13U7480/S35A). Dafür sind an den Enden der Stangen Kunststoff-Schnecken angebracht. Die Schnecken werden mit einem Sensor an der Fläche in der Mitte und mit dem anderen Sensor an der umlaufenden schiefen Ebene abgetastet. Aus der Distanz zwischen Laser-Sensor und der Mitte der Schnecke, bestimmen wir die Position der Stange in Längsrichtung. Aus der Differenz der Distanz in der Mitte und der Distanz zur umlaufenden Ebene berechnen wir den Winkel der Spielstange.
Die Stellungen der Spielstangen des menschlichen Spielers ermitteln wir jeweils mit Hilfe von zwei Laser-Distanzsensoren (Typ: [http://www.baumer.com Baumer] OADM 13U7480/S35A). Dafür sind an den Enden der Stangen Kunststoff-Schnecken angebracht. Mit den Sensoren messen wir die Distanzen zum Schneckenmittelpunkt und zur umlaufenden Ebene. Aus der Distanz zwischen Laser-Sensor und dem Schneckenmittelpunkt, bestimmen wir die lineare Position der Stange. Aus der Differenz der beiden gemessenen Distanzen berechnen wir den Winkel der Spielstange.


Übrigens, die Schnecken wurden im hausinternen [http://www.me.hm.edu/fakultaet/verbundlabore/kca/rpm Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing Labor] gefertigt.
Übrigens, die Schnecken wurden im hausinternen [http://www.me.hm.edu/fakultaet/verbundlabore/kca/rpm Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing Labor] gefertigt.


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Datei:Gegnererkennung_neu.jpg|Gegner-Erkennung mit Laser-Distanzsensoren
Datei:Gegnererkennung_neu.jpg|Gegnererkennung mit Laser-Distanzsensoren
Datei:Schnecke isometrisch.png|CAD-Zeichnung einer Schnecke
Datei:Schnecke isometrisch.png|CAD-Zeichnung einer Schnecke
Datei:Schnecken alt neu.JPG|Vergleich altes und neues Design der Schnecken
Datei:Schnecken alt neu.JPG|Vergleich altes und neues Design der Schnecken
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== Ballerkennung ==
== Ballerkennung ==


Um die Position des Balles zu bestimmen, haben wir zwei Kameras (Typ: [http://www.vrmagic.com VRmagic] VRmFC-12/BW) in zwei Ecken des Spielfeldes montiert. Diese beobachten das Spielfeld durch einen schmalen Schlitz in der Bande. Bereits auf den Kameras selbst werden die Bilder vor bearbeitet, so dass die [[Software#Ballerkennung|Software]] nur noch einen schmalen schwarzen Streifen mit einem weißen Fleck (Ball) auswerten muss.
Um die Position des Balles zu bestimmen, haben wir Kameras (Typ: [http://www.vrmagic.com VRmagic] VRmFC-12/BW) in zwei Ecken des Spielfeldes montiert. Diese beobachten das Spielfeld durch einen schmalen Schlitz in der Bande. Bereits auf den Kameras selbst werden die Bilder vor bearbeitet, so dass die [[Software#Ballerkennung|Software]] nur noch einen schmalen schwarzen Streifen mit einem weißen Fleck (Ball) auswerten muss. Dies geschiet mittels Triangolation.


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== Spielstandanzeige ==
== Spielstandanzeige ==


Damit der Kicker nicht nur technisch, sondern auch optisch was hermacht, haben wir eine Spielstandanzeige gebaut. Sie kann zwei zweistellige 7-Segment-Ziffern darstellen und besteht aus 336 LEDs. Während des Spiels wird natürlich der Spielstand (Mensch:Computer) angezeigt, wenn gerade nicht gespielt wird, wird die Uhrzeit dargestellt. Angesteuert wird das Ganze von der SPS, über digitale I/O-Klemmen.
Damit der Kicker nicht nur technisch, sondern auch optisch was hermacht, haben wir eine Spielstandanzeige gebaut. Sie kann zwei zweistellige 7-Segment-Ziffern darstellen und besteht aus 336 handverlöteten LEDs. Während des Spiels wird natürlich der Spielstand (Mensch:Computer) angezeigt, wenn gerade nicht gespielt wird, wird die Uhrzeit dargestellt.


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Aktuelle Version vom 2. Oktober 2013, 13:36 Uhr

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Aktorik

Eine große Herausforderung bei der Umsetzung des Projekts war die Realisierung der Antriebe für die überlagerte Dreh- und Längsbewegung der Spielstangen. Die Rotation wird von einem elektrischen Servomotor (Typ: Beckhoff AM3032-0D30-0000) bewerkstelligt, die Linearbewegung übernimmt ein Linearmotor mit zylindrischer Achse (Typ: Copley STA2504P-516-S-S3F). Pro Spielstange ist jeweils ein Rotations- und ein Linearmotor verbaut, dies ergibt insgesamt acht Motoren die von vier Zweikanal-Servoverstärkern (Typ: Beckhoff AX5206 mit Safety-Option AX5801) gespeist werden. Die Drehung der Rotationsmotoren wird auf ein ein Vierkant-Rohr übertragen, in dem sich die Spielstange teleskopisch bewegt.

Gegnererkennung

Die Stellungen der Spielstangen des menschlichen Spielers ermitteln wir jeweils mit Hilfe von zwei Laser-Distanzsensoren (Typ: Baumer OADM 13U7480/S35A). Dafür sind an den Enden der Stangen Kunststoff-Schnecken angebracht. Mit den Sensoren messen wir die Distanzen zum Schneckenmittelpunkt und zur umlaufenden Ebene. Aus der Distanz zwischen Laser-Sensor und dem Schneckenmittelpunkt, bestimmen wir die lineare Position der Stange. Aus der Differenz der beiden gemessenen Distanzen berechnen wir den Winkel der Spielstange.

Übrigens, die Schnecken wurden im hausinternen Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing Labor gefertigt.

Ballerkennung

Um die Position des Balles zu bestimmen, haben wir Kameras (Typ: VRmagic VRmFC-12/BW) in zwei Ecken des Spielfeldes montiert. Diese beobachten das Spielfeld durch einen schmalen Schlitz in der Bande. Bereits auf den Kameras selbst werden die Bilder vor bearbeitet, so dass die Software nur noch einen schmalen schwarzen Streifen mit einem weißen Fleck (Ball) auswerten muss. Dies geschiet mittels Triangolation.

Spielstandanzeige

Damit der Kicker nicht nur technisch, sondern auch optisch was hermacht, haben wir eine Spielstandanzeige gebaut. Sie kann zwei zweistellige 7-Segment-Ziffern darstellen und besteht aus 336 handverlöteten LEDs. Während des Spiels wird natürlich der Spielstand (Mensch:Computer) angezeigt, wenn gerade nicht gespielt wird, wird die Uhrzeit dargestellt.

Sicherheitstechnik

Wie in der Industrie, muss auch unser Kicker - als autonomes System - mit entsprechender Sicherheitstechnik ausgerüstet sein. Am Gerät befinden sich insgesamt vier Notaus-Schalter, zwei vorne am Spieltisch, einen an der Bedieneinheit und einen frei platzierbaren. Eine Lichtschranke (Typ: sick miniTwin2) über dem Spielfeld sorgt dafür dass alle Motoren sofort ausgeschaltet werden wenn jemand ins Spielfeld greift. Alle Sicherheitselemente werden über ein spezielles Sicherheitsrelais (Typ: pilz PNOZ XV2) geschaltet.

Torerkennung

Die gefallenen Tore werden bei uns automatisch gezählt. Hierfür sind in jedem Tor Lichtschranken verbaut, die beim Passieren eines Balles unterbrochen werden. Die Auswertung der Lichtschranke erfolgt mit der SPS.