Prof. J. Walter - Informationstechnik, Mikrocomputertechnik, Digitale Medien Morphologie
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Entwicklung eines Seilroboters zur Beschriftung von Oberflächen
Development of a Cable Robot for Plotting on Surfaces
Sommersemester 2019
jato1016

Morphologie

Im folgenden Morphologischen Kasten werden die verschiedenen Lösungsalternativen aufgeführt
             
(1) Elektronik
    Lösungskomponenten  
     
  Teilfunktion LK 1 LK 2 LK 3 LK 4 LK 5
             
1A Systemspannung 12V 24V      
1B Spannungsversorgung Netzteil Lithium-Akkus
(18650) + DC/DC
Bleiakku modular (Buchse zur
Spannungsversorgung)
 
1C Mikrocontroller Arduino Uno Arduino Mega Arduino Due ESP32  
1D Shield/PCB Uno GRBL
Shield
RAMPS 1.4 RADDS Custom PCB  
1E Schrittmotortreiber ULN 2003 RAPS128 TMC
(Stepstick-Format)
TMC (Chip) A4988
1F Kühlung
Schrittmotortreiber
passiv Lüfter Flüssigkühlung    
1G Endstops optisch
(Lichtschranke)
Hall-Sensor Taster über
Schrittmotortreiber
keine
(2) Mechanik
(2) Mechanik 
    Lösungskomponenten  
     
Teilfunktion LK 1 LK 2 LK 3 LK 4 LK 5
             
2A Motortyp DC + Encoder Schrittmotor Schrittmotor +
Encoder
2B Motor Größe NEMA 14 NEMA 17 NEMA 23    
2C Anzahl Motoren 2 3 4    
2D Einstellung
Seilspannung
Gondelgewicht 2 Gewichte an
 Seilen + Umlenkung
Federseilspanner manuell
(an den Motoren)
automatisch
(an den Motoren)
2E Messung
 Seilspannung
"Augenmaß" über Wägezelle akustisch
(Riemenschwingung)
   
2F Typ Wägezelle          
2G Art der Seilförderung Riemenscheibe Winde über Linearaktuator verdrillung der Seile  
2H Seil bzw. Riemen "Perlenkette" +
Riemenscheibe
GT2-Riemen +
Riemenscheibe
Angelschnur + Winde Stoffriemen + Winde Drahtseil +
Winde
2I Anzahl Riemen
pro Motor
1 2
2J Breite GT2-Riemen (mm) 6 8 10 12  
2K Befestigung
Motormodule
fest an
Whiteboard/Brett
Schraubklemme
Manfrotto
magnetische Klemme Fenstersauger modular
2L loses Riemenende Federspanner
(aufwickeln)
Gewicht dran hängen Kettensack Riemenspanner nach "Maslow"-Prinzip  
(3) Gondel
(3) Gondel
    Lösungskomponenten  
     
  Teilfunktion LK 1 LK 2 LK 3 LK 4  
             
3A Absenkung Stift Servo Schrittmotor Magnetaktuator Seilspannung  
3B Material Carbon Acryl  3D-Druck kombiniert  
3C Anzahl Stifte 1 2 3 4  
3D Modularität Gondel wechselbar Gondelbestückung
wechselbar
nicht modular    
3E Aufhängung Gondel Riemen fest an den Ecken (4-Punkt) Riemen fest
(2-Punkt)
Pantograph-Prinzip Ringlager-Prinzip  
(4) Software
 (4) Software
    Lösungskomponenten  
     
  Teilfunktion LK 1 LK 2 LK 3 LK 4  
             
4A Datenübertragung
(GCODE -> uC)
SD-Karte Seriell
(USB-Kabel an Host-PC)
Server APP
4B Firmware Polargraph McConney PenPlotter customised
Repetier FW 2.0
selbst geschrieben  
4C Server Octoprint Repetier Server keiner    
4D Einmessen der
Maschinendimensionen
manuell über Endstops,
automatisch
über Foto/App,
 automatisch
über Wegsensor
 (z.B. GameTrak-Prinzip)
 
             
(5) Schrittmotortreiber
   
ULN 2003 RAPS128 TMC 2130 (Stepstick-Format) TMC 2660 (Chip) TMC5160 A4988
5-12V 10-25V 5.5 - 45V 9-30V 10-35V 8-35V
500mA phase 2,2A motor 1,2A motor 2.8A phase 3A RMS 1A
1/8 1/128 1/16 mit 1/256 Interpolator 1/16 mit 1/256 Interpolator 1/16 mit 1/256 Interpolator 1/16
nein ja ja nein ja ja
nein Poti SPI SPI SPI/UART Poti
nein nein ja ja ja nein 
nein nein ja ja ja nein 
nein nein ja ja ja nein 


  Mit Unterstützung von Prof. J. Walter Sommersemester 2019