Diplom- und Abschlussarbeiten (2021/22)

Konzeption eines „Internet of Things“ (IoT) Gerätes zum Messen und Übertragen von Temperatur-, Luftfeuchte- und Luftdruck-Daten in der Produktionsumgebung eines Metall verarbeitenden Betriebes.



Projektleiter

Marvin Seidl

Marvin Seidl führte die Recherche zu Sensoren durch, programmierte den Mikroprozessor zum Erfassen von Messwerten und beschäftigte sich mit der Analyse von Messergebnissen. Er war außerdem auch als Projektleiter für das Projektmanagement zuständig.

Mitarbeiter

Lorenz Steiner

Lorenz Steiner programmierte den Raspberry Pi zur automatischen Programmierung von weiteren Messgeräten. Er beschäftigte sich außerdem mit der Konzeption und Umsetzung eines Gehäuses, was auch das Löten der Schnittstellen beinhaltete.


Zielsetzung

Das Ziel dieser Arbeit war die Konzeption und Herstellung eines funktionsfähigen Prototyps, der die Umgebungswerte Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck misst und über serielle Schnittstelle mit dem System der Julius Blum GmbH kommuniziert. Dazu gehört auch die Dokumentation des Projekts, um eine Serienfertigung in Zukunft zu ermöglichen.

Problemstellung

Die Julius Blum GmbH möchte ihre Produktionsprozesse in Zukunft mit einem Machine Learning-Modell optimieren. Wie gut so ein Modell dann funktioniert, ist von der Vollständigkeit der Einflussgrößen – den sog. Features – abhängig. Zu diesen Features zählen unter anderem Umgebungswerte wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck. Diese müssen erfasst und an das System übermittelt werden.

Ergebnisse

Im Zuge dieser Diplomarbeit wurde für die Julius Blum GmbH ein Prototyp eines Multisensor Geräts (incl. Gehäuse und der Möglichkeit zur Firmware-Programmierung via Raspberry Pi) zum Ermitteln von Umgebungswerten entwickelt. Durch die ausführliche Dokumentation im Confluence, dem internen Unternehmens-Wiki, hat die Julius Blum GmbH die Möglichkeit, dieses Gerät in großen Stückzahlen nachzubauen. Dies könnte der nächste Schritt zu einer moderneren Produktion darstellen. Durch das ständige Ermitteln von Daten in der Produktion kann ein Machine-Learning-Modell entwickelt werden, das die Mitarbeiter unterstützt und Prozesse optimiert.

Prototype

Der Prototyp beinhaltet den Mikrocontroller ("ESP32"), verkabelt mit zwei Sensorgeräten und ein Gehäuse mit Deckel.

Prototyp zum Messen von Umgebungswerten

Technologien

Visual Studio Code

Visual Studio Code ist eine Entwicklungsumgebung zur Bearbeitung von Quelltext, die von Microsoft zur Verfügung gestellt wird. Durch unterschiedlichste Erweiterungen ist Visual Studio Code vielseitig anwendbar.

Git

Git wurde verwendet, um Versionen des Codes zu verwalten und um ein gemeinsames Arbeiten am selben Visual Studio Code-Projekt zu ermöglichen.

Raspberry Pi

Ein Raspberry Pi ist ein minimalistischer Computer, bei dem sich alle Komponenten auf einer Platine befinden. Solch ein Computer wurde bei der Arbeit als Programmiergerät verwendet, um das Erstellen von weiteren IoT-Devices zu vereinfachen.

PlatformIO

PlatformIO ist ein Tool zur Programmierung von Mikrocontrollern. Es ist plattformübergreifend und wurde bei der Arbeit in Form einer Visual Studio Code-Erweiterung verwendet.