Aktuelle Version vom 30. August 2024, 20:03 Uhr

Jobs

Werkstudententätigkeiten

Torjubel

Zur Zeit ist der Kicker noch stumm. Nachdem ein Tor erzielt wurde, soll ein Torjubel eingespielt werden.

Optimierung der optischen Ballerkennung

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. Eine dynamische Anpassung dieser Parameter dürfte die Robustheit der Ballerkennung erhöhen.

Neue Belechtung

Die Beleuchtung mit vier Leuchtstoffröhren belastet den Baldachin mit einem beträchtlichen Gewicht, was den Aufbau erschwert. Der Einbau moderner LED-Beleuchtung sollte deutliche Gewichtsvorteile bringen.

Neue Steckkontakte

Am Kicker gibt es drei USB-Schnittstellen, die recht instabil sind. Diese sollen ausgetauscht werden. Die Steuerflasche ist mit einem Stecker vom Typ D-Sub DB-25 angebunden. Da der Kontakt nicht mehr zuverlässig ist, soll eine andere Steckverbindung aus dem Umfeld der Industrieautomatisierung ausgewählt und eingebaut werden.

Projekte / Bachelorarbeiten / Masterarbeiten

Aktualisierung der Steuer-PCs

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 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.

Die Aufgabe umfasst folgende Aspekte:

Mechanischer Einbau des Embedded PC
Ansteuerung des Embedded PC vom Standard-PC aus
Portierung der SPS-Software von Beckhoff TwinCAT 2 auf TwinCAT 3
Portierung des C++-Codes auf eine aktuelle Compilerversion

Neue mechanische Aufhängung des Baldachins

Der Baldachin, der die Beleuchtung des Spielfelds trägt, lässt sich zur Zeit 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.

Entwurf und Implementierung einer Kühlung

Im Dauerbetrieb bei geschlossener Vitrine muss eine Lüftung die warme Luft abführen. Die momentane Realisierung besteht nur aus einem einfachen Zeipunktregler, und die Drehzahl im Betrieb ist konstant. Es soll eine adaptive temperaturgeregelte Lüftung entworfen und implementiert werden, die möglichst leise arbeitet.

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.

Dokumentation der Software-Struktur

Die Software des Kickerprojekts ist historisch gewachsen, und die Wissensträger haben die Hochschule verlassen. Um die Software verstehen und gut weiter entwickeln zu können, ist zunächst eine Analyse und Dokumentation des aktuellen Software-Stands erforderlich.

Marketing-Konzept

Der Computerkicker ist ein Aushängeschild der Fakultät. Bislang fehlt jedoch ein Konzept für Marketing und Außendarstellung, welches den Kicker als einerseits als eigenständiges Projekt und andererseits als Teil der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Hochschule München darstellt. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein konsistentes Erscheinungsbild des Kickers entwickelt und mit geeigneten Mitteln (Wiki, Flyer, Merchandise, etc.) realisiert werden.

Einbau einer modernen Gaming Engine

Das Software-Modul zur Spielstrategie liefert eine animierte und abstrahierte Darstellung des Kickertisches mit den beweglichen Spielstangen. Im Rahmen dieser Arbeit soll eine moderne Gaming Engine eingebaut werden, die folgende Aspekte modernisieren soll:

Grafische Darstellung des animierten Kickers
Spielstrategie
ggf. Ballerkennung

Konzeption und Realisierung einer verbesserten Ballerkennung

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. 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.

KI-basierte Spielstrategie

Zur Zeit 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.

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 = Jobs =
 == Werkstudententätigkeiten ==
+=== Torjubel ===
-=== Noch offen ===
-==== Torjubel ====
 Zur Zeit ist der Kicker noch stumm. Nachdem ein Tor erzielt wurde, soll ein Torjubel eingespielt werden.
-==== Optimierung der optischen Ballerkennung ====
+=== Optimierung der optischen Ballerkennung ===
 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.
 Eine dynamische Anpassung dieser Parameter dürfte die Robustheit der Ballerkennung erhöhen.
-==== Reparatur des Torzählers ====
+=== Neue Belechtung ===
-Der Torzähler funktioniert momentan nicht zuverlässig. Manchmal werden Tore nicht erkannt, manchmal erhöht sich die Torzahl, obwohl kein Ball bewegt wurde.
-Der Sensor liefert ohne Unterbrechung der Lichtschranke ein Signal: Die Fehlfunktion hängt also höchstwahrscheinlich mit einem gebrochenen Kabel oder einer defekten Lötstelle zusammen.
-==== Anpassung der Spielgeschwindigkeit ====
-Der Kicker bekommt seine Spielstärke von seiner Geschwindigkeit. Es soll ermöglicht werden, die Spielstärke durch Anpassung der Geschwindigkeit einzustellen.
-==== Neue Belechtung ====
 Die Beleuchtung mit vier Leuchtstoffröhren belastet den Baldachin mit einem beträchtlichen Gewicht, was den Aufbau erschwert. Der Einbau moderner LED-Beleuchtung sollte deutliche Gewichtsvorteile bringen.
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 Die Steuerflasche ist mit einem Stecker vom Typ D-Sub DB-25 angebunden. Da der Kontakt nicht mehr zuverlässig ist, soll eine andere Steckverbindung aus dem Umfeld der Industrieautomatisierung ausgewählt und eingebaut werden.
+== Projekte / Bachelorarbeiten / Masterarbeiten ==
-==== Beschriftung ====
-Auf der Breitseite des Kickertisches soll der Schriftzug "HM - Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik" angebracht werden.
-==== Sockel für Kickertisch ====
-Der Kickertisch und die Vitrine müssen auf der gleichen Höhe eingestellt sein. Zur Zeit müssen die Schwerlastfüße des Kickertisches sehr weit herausgedreht werden, was die Stabilität reduziert.
-Es sollen vier ca. 2cm hohe Sockel hergestellt werden, die unter die Schwerlastfüße passen.
-==== Höhenverstellung Vitrine ====
-Den Schwerlastfüßen fehlt am Ende im Einsteckbereich das Gewinde. Es sollen in die Profile der Vitrine Gewinde geschnitten und neue neue Schwerlastfüße zu beschafft werden, um eine saubere Höhenverstellung zu ermöglichen.
-=== Gerade in Arbeit ===
-==== Optimierung der Kamerahalterung ====
-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.
-==== Dokumentation des elektrischen Aufbaus des Kickers ====
-Ziel ist es, die aktuelle Elektroinstallation des Kickers mit einem Stromlaufplan darzustellen, für den eine veraltete Version als Startpunkt dienen soll.
-Anschließend soll der physische Aufbau in 2D oder 3D modelliert werden.
-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.
-=== Erledigt ===
-==== Steuerung zweier Elektromotoren per SPS ====
-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.
-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.
-==== Einbau eines Hauptschalters  ====
-Der Kicker wird durch Umlegen der Leitungsschutzschalter in Betrieb genommen. Es soll ein Hauptschalter eingebaut werden, der den ganzen Kicker zentral startet.
-== Projekte (Pflichtprojekte Elektrotechnik und Informationstechnik im sechsten Semester oder WP2-Fach) ==
 === Aktualisierung der Steuer-PCs ===
 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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 * Portierung der SPS-Software von Beckhoff TwinCAT 2 auf TwinCAT 3
 * Portierung des C++-Codes auf eine aktuelle Compilerversion
 === Neue mechanische Aufhängung des Baldachins ===
 Der Baldachin, der die Beleuchtung des Spielfelds trägt, lässt sich zur Zeit 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.
 === Entwurf und Implementierung einer Kühlung ===
-Im Dauerbetrieb bei geschlossener Vitrine muss eine Lüftung die warme Luft abführen. Die momentane Realisierung ist laut und ungeregelt, was bei Vorführungen störend wirkt.
+Im Dauerbetrieb bei geschlossener Vitrine muss eine Lüftung die warme Luft abführen. Die momentane Realisierung besteht nur aus einem einfachen Zeipunktregler, und die Drehzahl im Betrieb ist konstant.
-Es soll eine temperaturgeregelte und leise Lüftung entworfen und implementiert werden.
+Es soll eine adaptive temperaturgeregelte Lüftung entworfen und implementiert werden, die möglichst leise arbeitet.
-== Bachelorarbeiten / Masterarbeiten ==
+=== 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.
+=== Dokumentation der Software-Struktur ===
+Die Software des Kickerprojekts ist historisch gewachsen, und die Wissensträger haben die Hochschule verlassen.
+Um die Software verstehen und gut weiter entwickeln zu können, ist zunächst eine Analyse und Dokumentation des aktuellen Software-Stands erforderlich.
+=== Marketing-Konzept ===
+Der Computerkicker ist ein Aushängeschild der Fakultät. Bislang fehlt jedoch ein Konzept für Marketing und Außendarstellung, welches den Kicker als einerseits als eigenständiges Projekt und andererseits als Teil der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Hochschule München darstellt.
+Im Rahmen dieser Arbeit soll ein konsistentes Erscheinungsbild des Kickers entwickelt und mit geeigneten Mitteln (Wiki, Flyer, Merchandise, etc.) realisiert werden.
 === Einbau einer modernen Gaming Engine ===
 Das Software-Modul zur Spielstrategie liefert eine animierte und abstrahierte Darstellung des Kickertisches mit den beweglichen Spielstangen.
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 * Spielstrategie
 * ggf. Ballerkennung
 === Konzeption und Realisierung einer verbesserten Ballerkennung ===
 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.
 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.
 === KI-basierte Spielstrategie ===
 Zur Zeit 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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