Ausgangslage
Die schweizerische Post sortiert jährlich über 1,6 Milliarden Briefe pro Jahr. Diese werden in Briefbehältern gelagert und transportiert. Anhand der Barcodes können Informationen über den Wareninhalt und den Zielort ausgelesen und für den automatisierten Transport der Fördertechnik verwendet werden. Wenn die Informationen fehlen, müssen die Briefbehälter manuell weitergeleitet werden.
Um die Datenauslesung zu erhöhen, soll ein Prototyp entwickelt werden, der die Ausrichtung der Barcodescanner erleichtert und Daten zum Zustand der Briefbehälterbarcodes sollen gesammelt werden. Durch die Auswertung der gesammelten Daten soll überprüft werden, ob die Barcodes der Briefbehälter in einem guten Zustand sind.
Vorgehen
Für die Umsetzung der Diplomarbeit habe ich das 4-Phasenmodell angewendet. Nach Abschluss der Projektinitialisierung und der Projektplanung wurden Informationen zu möglichen Komponenten für die Realisierung gesammelt. Durch die Evaluierung verschiedener Varianten habe ich mich für folgende Komponenten entschieden (Bild "Materialliste").
Hardware
Anhand der Materialliste wurde der Aufbau schematisch festgehalten (Bild "Schema"). Nach der Hardwareplanung konnte der Aufbau umgesetzt werden (Bild "Aufbau).
Software
Für die Programmierung habe ich den Einstellungsmodus für die Ausrichtung der Barcodescanner und den Betriebsmodus zur Überprüfung der Barcodes programmiert. Der Modus kann durch einen Schiebeschalter aktiviert werden. Für die Programmierung wurde der Arduino Mega 2560 verwendet.
Einstellungsmodus:
Der Ultraschallsensor misst die Distanz zwischen dem Barcodescanner und dem Briefbehälter. Der Beschleunigungssensor misst den Neigungswinkel des Barcodescanners. Die optimale Ausrichtung ist eine Distanz von 20-25 cm und einen Neigungswinkel von 45 Grad. Die Messwerte werden auf dem Display angezeigt (Bild "Anzeige Einstellungsmodus").
Betriebsmodus:
Wenn der Ultraschallsensor einen Briefbehälter erkennt, wird der Barcode abgescannt. Wenn der Barcode erkannt wurde, wird die Anzahl der erkannten Barcodes auf dem Display aktualisiert (Bild" Anzeige Betriebsmodus"). Zur Signalisierung leuchtet die grüne LED auf (Bild "Erkannter Barcode"). Wenn der Barcode nicht erkannt wurde, wird die Anzahl der nicht erkannten Barcodes auf dem Display aktualisiert. Zur Signalisierung leuchtet die rote LED auf (Bild "Nicht erkannter Barcode").
Datenüberprüfung
Zielanpassung:
Die nicht erkannten Barcodes sollten für die Auswertung fotografiert werden. Das Kamera-Modul konnte nicht rechtzeitig realisiert werden. Für die Datensammlung wurde das Ziel angepasst. Der Vorgang soll aufgezeichnet werden. Durch den Abgleich der Leuchtdioden und der Barcodes werden die Daten kontrolliert (Video "Barcodeüberprüfung").
Datenauswertung
Die gesammelten Daten wurden in einer Statistik festgehalten (Bild "Auswertung Statistik"). Wenn der Anteil der erkannten Briefbehälterbarcodes unter 99,4 % liegt, werden die Vorgaben nicht erfüllt und Massnahmen müssen ergriffen werden.
Veranschaulichung
Ergebnis
Das Endergebnis meiner Diplomarbeit ist ein mobiler Barcodescanner mit Einstellungsfunktion. Der kompakte Aufbau gewährleistet eine mobile Nutzung.
Durch eine eigens erstellte Anleitung kann der Prototyp von Drittpersonen bedient werden.
Die Barcodescanner können mithilfe der Anzeige optimal und ohne zusätzliche Messungen ausgerichtet werden.
Die Briefbehälterbarcodes können automatisch abgescannt und anhand des Videomaterials ausgewertet werden.
Die Auswertung der gesammelten Daten hat ergeben, dass 96,03% der Barcodes lesbar waren. Folglich müssen Massnahmen ergriffen werden, um den Zustand der Barcodes zu verbessern.
Das vorgegebene Budget von 300.00 CHF wurde eingehalten.
Reflexion
Herausforderungen
Ein Projekt dieses Umfangs war eine Herausforderung. Die Programmierung des Betriebsmodus wurde deutlich unterschätzt. Die Funktionsweise des Barcodescanners und des Kamera-Moduls musste während der Realisierung recherchiert werden.
Weg zum Ziel
Als Meilensteine wurden die Materialbestellung und der Programmcode des Betriebsmodus definiert. Ich war auf eine fristgerechte Lieferung angewiesen und ohne Betriebsmodus hätte ich keine Barcodes überprüfen können.
Lessons learnt
Die Projektablaufplanung hat mir geholfen, den Überblick zu behalten und Termine einzuhalten. Trotzdem sollte am Schluss ein Zeitfenster für Verzögerungen eingeplant werden. Ich habe gelernt, Schaltpläne anzufertigen, Datenblätter zu lesen und Fehler im Programmcode zu suchen. Mein Wissen für die Programmierung von Arduino wurde vertieft. Ein strukturierter Programmcode mit verständlichen Kommentaren ist für die Bearbeitung sehr nützlich. Die Recherche muss gründlicher durchgeführt werden. Projektkritische Arbeiten sollten so früh wie möglich realisiert werden, um Zeit für Anpassungen zu schaffen. Auch Störfaktoren, wie in meinem Fall die Fördergeschwindigkeit, müssen berücksichtigt werden.
Ausblick
Die Nutzung zur Einstellung und Überprüfung soll weitergeführt werden. Der Prototyp ist für Zusatzfunktionen ausgelegt und bietet Erweiterungsmöglichkeiten. Es muss eine Lösung zur Verbesserung der Barcodezustände gefunden werden.
Optimierungsbedarf
- Die Betriebsdauer im Betriebsmodus ist mit 3 Stunden ausbaufähig.
- Barcodes sollen auch während der Bewegung erkannt werden können.
- Das Kameramodul soll zur Überprüfung noch eingebunden werden.
