Jobs: Unterschied zwischen den Versionen
Stehr (Diskussion | Beiträge) Aktualisierung der Aufgaben |
Stehr (Diskussion | Beiträge) Gehäuse / Zuverlässigkeit bei hohen Temperaturen |
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== Werkstudententätigkeiten == |
== Werkstudententätigkeiten == |
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=== Torjubel === |
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==== Torjubel ==== |
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=== Spiel bis 10 Tore === |
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Zurzeit dauert ein Spiel beliebig lange. Bei 10 Toren soll eine Partie zu Ende sein. Wenn der Automat gewinnt, sollten die Spieler einen kleinen Freudentanz aufführen. Danach wird der Torzähler zurückgesetzt, und es kann ein neues Spiel beginnen. |
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Die Ballerkennung reagiert empfindlich auf Schwankungen in der Beleuchtung und auf Störungen wie z.B. Staub auf der Spielfläche. In der Software gibt es Filterparameter, die jedoch statisch eingestellt sind. |
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Eine dynamische Anpassung dieser Parameter dürfte die Robustheit der Ballerkennung erhöhen. |
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=== Mechanische Arbeiten === |
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* Erstellung eines Gehäuses für die elektrischen Komponenten auf dem Baldachin |
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==== Reparatur des Torzählers ==== |
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Der Torzähler funktioniert momentan nicht zuverlässig. Manchmal werden Tore nicht erkannt, manchmal erhöht sich die Torzahl, obwohl kein Ball bewegt wurde. |
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Die Fehlfunktion soll analysiert und korrigiert werden. |
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==== Anpassung der Spielgeschwindigkeit ==== |
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Der Kicker bekommt seine Spielstärke von seiner Geschwindigkeit. Es soll ermöglicht werden, die Spielstärke durch Anpassung der Geschwindigkeit einzustellen. |
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=== Performance-Optimierung === |
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In den vergangenen Semestern wurde die Software für die Ballerkennung und für die Spielsteuerung vollständig in Python neu geschrieben. Dabei wurde die Kommunikationsarchitektur auf MQTT umgestellt und ein durchgängig modulares Konzept realisiert. Dabei ging es vor allem darum, die Funktionalität sauber umzusetzen. Der Kicker ist inzwischen zwar wieder spielbereit, reagiert aber nicht mehr so spritzig wie zuvor. Deswegen sind Defizite in der Spielsteuerung zu anzugehen. Das umfasst offensichtliches Fehlverhalten in bestimmten Spielsituationen und vor allem aber ein Profiling, um Performance-Engpässe zu identifizieren und zu beheben. |
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Die beiden Kameras zur optischen Erkennung der Ballposition befinden sich auf einem Stativ, dessen Einstellung sich als recht wackelig erwiesen hat. Es soll eine neue Halterung entworfen werden, die gut einzustellen ist und robust genug ist, damit sie sich bei den Erschütterungen des laufenden Betriebs nicht verstellt. |
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=== Überarbaeitung der SPS-Software === |
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==== Dokumentation des elektrischen Aufbaus des Kickers ==== |
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Ziel ist es, die aktuelle Elektroinstallation des Kickers mit einem Stromlaufplan darzustellen, für den eine veraltete Version als Startpunkt dienen soll. |
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* Analyse und Behebung sporadischer Ausfälle der Antriebsmotoren |
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Anschließend soll der physische Aufbau in 2D oder 3D modelliert werden. |
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* Optimierung der Trajektorienplanung durch realistischere mechanische Charakterisierung der Antriebssysteme |
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Die Arbeiten sollen mit dem CAD-Werkzeug [https://www.eplan.de/loesungen/eplan-electric-p8/ EPLAN] durchgeführt werden. Kenntnisse zu diesem Werkzeug sind von Vorteil. |
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* Analyse von Zuverlässigkeitsproblemen bei hoher Umgebungstemperatur |
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=== EMV === |
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Der Kicker emittiert wie jede Maschine elektromagnetische Störungen in die Stromversorgung und in den umgebenden Raum. |
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==== Steuerung zweier Elektromotoren per SPS ==== |
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Im Rahmen dieser Arbeit sollen etwaige Probleme identifiziert, Gegenmaßnahmen getroffen und abschließend durch Messungen in einem EMV-Labor die Normkonformität gezeigt werden. |
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Auf dem Baldachin des Kickers befinden sich zur Dekoration zwei Fußbälle, die sich langsam drehen. Die zugehörigen Elektromotoren lassen sich bislang nur über mechanische Schalter ein- und ausschalten. Da sich diese Schalter auf dem Baldachin befinden, ist zur Bedienung eine Leiter notwendig. |
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Auf dem Baldachin befindet sich bereits eine SPS, welche die Anzeige für den Spielstand steuert. Die beiden Motoren sollen über diese SPS schaltbar gemacht werden. |
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==== Einbau eines Hauptschalters ==== |
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Der Kicker wird durch Umlegen der Leitungsschutzschalter in Betrieb genommen. Es soll ein Hauptschalter eingebaut werden, der den ganzen Kicker zentral startet. |
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=== Aufbau eines physikalischen Modells === |
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== Projekte (Pflichtprojekte Elektrotechnik und Informationstechnik im sechsten Semester oder WP2-Fach) == |
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Um eine neue Steuerung der Spielstrategie simulationsbasiert entwerfen zu können, wird ein physikalisch realistisches Computermodell des Kickertisches benötigt. |
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=== Aktualisierung der Steuer-PCs === |
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Dabei soll ein Interface realisiert werden, welches aus Software-Sicht mit dem echten Kickertisch kompatibel ist. |
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Der zur Zeit verwendete Steuer-PC ist in die Jahre gekommen. Ziel ist es, das System auf eine neue Hardware (Standard-PC in Kombination mit [https://www.beckhoff.com/de-de/produkte/ipc/embedded-pcs/cx20x0-intel-celeron-core-i7/cx2040.html Embedded PC]) zu portieren und dabei auch die Software zu aktualisieren. Der Embedded PC soll dabei die Software mit Echtzeit-Anforderungen abarbeiten, während der Standard-PC die übrigen Aufgaben wie Ballerkennung und Anzeige übernimmt. Bislang läuft die gesamte Software auf einem einzigen PC. |
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Dies würde auch das gegenseitige Training zweier KI-Steuerungen ermöglichen. |
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Mögliche Physik-Engines wären z.B. [https://pybullet.org/wordpress/ Bullet], [https://www.machineering.com/en/products/iphysics iPhysics] oder [https://developer.nvidia.com/isaac NVIDIA Isaac] |
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Die Aufgabe umfasst folgende Aspekte: |
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* Mechanischer Einbau des Embedded PC |
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* Ansteuerung des Embedded PC vom Standard-PC aus |
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* Portierung des C++-Codes auf eine aktuelle Compilerversion |
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=== Entwurf und Implementierung einer Kühlung === |
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Im Dauerbetrieb bei geschlossener Vitrine muss eine Lüftung die warme Luft abführen. Die momentane Realisierung ist laut und ungeregelt, was bei Vorführungen störend wirkt. |
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Es soll eine temperaturgeregelte und leise Lüftung entworfen und implementiert werden. |
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=== Einbau einer modernen Gaming Engine === |
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Das Software-Modul zur Spielstrategie liefert eine animierte und abstrahierte Darstellung des Kickertisches mit den beweglichen Spielstangen. |
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Im Rahmen dieser Arbeit soll eine moderne Gaming Engine eingebaut werden, die folgende Aspekte modernisieren soll: |
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* Grafische Darstellung des animierten Kickers |
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* Spielstrategie |
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* ggf. Ballerkennung |
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=== Konzeption und Realisierung einer verbesserten Ballerkennung === |
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Zur Ballerkennung beobachten zwei Kameras das Spielfeld durch einen Schlitz. Durch Triangulation wird die Ballposition bestimmt. Bei der momentanen Realisierung gibt es auf dem Spielfeld "blinde Flecken", in denen der Ball nicht zuverlässig erkannt wird. Um das gesamte Spielfeld durch den Schlitz beobachten zu können, wurden die Ecken abgesenkt, so dass Bälle in den Ecken mitunter liegen bleiben. |
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Ziel ist es, ein neues Konzept zu entwerfen, das mit angehobenen Ecken funktioniert und die Ballposition zuverlässig und weitgehend robust gegenüber Beleuchtungsschwankungen oder Schmutz auf dem Spielfeld erkennt. Es steht ein neuer Kickertisch zur Verfügung, der entsprechend ausgerüstet werden soll. |
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=== KI-basierte Spielstrategie === |
=== KI-basierte Spielstrategie === |
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Zurzeit ist die Spielstrategie des Kickers recht einfach: Decken und sobald es geht aufs Tor schießen. Der Kicker kann sich weder auf die Spielweise und Spielstärke des menschlichen Gegners einstellen, noch kann er z.B. mit Bande spielen oder den Ball etappenweise Spielreihe für Spielreihe nach vorne bringen, um auf eine günstige Spielsituation zu lauern. |
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Auch wird die Spielposition der menschengesteuerten Spielstangen zwar erfasst, aber nicht ausgewertet. Hier ist sehr viel Raum für zusätzliche Spielintelligenz. |
Auch wird die Spielposition der menschengesteuerten Spielstangen zwar erfasst, aber nicht ausgewertet. Hier ist sehr viel Raum für zusätzliche Spielintelligenz. |
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Aktuelle Version vom 2. Oktober 2026, 21:04 Uhr
Jobs
Werkstudententätigkeiten
Torjubel
Momentan ist der Kicker noch stumm. Nachdem ein Tor erzielt wurde, soll ein Torjubel eingespielt werden.
Spiel bis 10 Tore
Zurzeit dauert ein Spiel beliebig lange. Bei 10 Toren soll eine Partie zu Ende sein. Wenn der Automat gewinnt, sollten die Spieler einen kleinen Freudentanz aufführen. Danach wird der Torzähler zurückgesetzt, und es kann ein neues Spiel beginnen.
Mechanische Arbeiten
- Erstellung eines Gehäuses für die elektrischen Komponenten auf dem Baldachin
Projekte / Bachelorarbeiten / Masterarbeiten
Performance-Optimierung
In den vergangenen Semestern wurde die Software für die Ballerkennung und für die Spielsteuerung vollständig in Python neu geschrieben. Dabei wurde die Kommunikationsarchitektur auf MQTT umgestellt und ein durchgängig modulares Konzept realisiert. Dabei ging es vor allem darum, die Funktionalität sauber umzusetzen. Der Kicker ist inzwischen zwar wieder spielbereit, reagiert aber nicht mehr so spritzig wie zuvor. Deswegen sind Defizite in der Spielsteuerung zu anzugehen. Das umfasst offensichtliches Fehlverhalten in bestimmten Spielsituationen und vor allem aber ein Profiling, um Performance-Engpässe zu identifizieren und zu beheben.
Überarbaeitung der SPS-Software
- Portierung der SPS-Software von Beckhoff TwinCAT 2 auf TwinCAT 3
- Analyse und Behebung sporadischer Ausfälle der Antriebsmotoren
- Optimierung der Trajektorienplanung durch realistischere mechanische Charakterisierung der Antriebssysteme
- Analyse von Zuverlässigkeitsproblemen bei hoher Umgebungstemperatur
EMV
Der Kicker emittiert wie jede Maschine elektromagnetische Störungen in die Stromversorgung und in den umgebenden Raum. Im Rahmen dieser Arbeit sollen etwaige Probleme identifiziert, Gegenmaßnahmen getroffen und abschließend durch Messungen in einem EMV-Labor die Normkonformität gezeigt werden.
Neue mechanische Aufhängung des Baldachins
Der Baldachin, der die Beleuchtung des Spielfelds trägt, lässt sich zurzeit nur recht umständlich und nicht ganz ungefährlich montieren. Es soll eine Mechanik entworfen und umgesetzt werden, die die einfachen und gefahrlosen Montage des Baldachins ermöglicht.
Aufbau eines physikalischen Modells
Um eine neue Steuerung der Spielstrategie simulationsbasiert entwerfen zu können, wird ein physikalisch realistisches Computermodell des Kickertisches benötigt. Dabei soll ein Interface realisiert werden, welches aus Software-Sicht mit dem echten Kickertisch kompatibel ist. Dies würde auch das gegenseitige Training zweier KI-Steuerungen ermöglichen. Mögliche Physik-Engines wären z.B. Bullet, iPhysics oder NVIDIA Isaac
KI-basierte Spielstrategie
Zurzeit ist die Spielstrategie des Kickers recht einfach: Decken und sobald es geht aufs Tor schießen. Der Kicker kann sich weder auf die Spielweise und Spielstärke des menschlichen Gegners einstellen, noch kann er z.B. mit Bande spielen oder den Ball etappenweise Spielreihe für Spielreihe nach vorne bringen, um auf eine günstige Spielsituation zu lauern. Auch wird die Spielposition der menschengesteuerten Spielstangen zwar erfasst, aber nicht ausgewertet. Hier ist sehr viel Raum für zusätzliche Spielintelligenz.
