Anturiprotolaite Smart Factory -tuotannonvalvontajärjestelmään

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoitteena on valmistaa laiteprototyyppi, jolla testataan kiihtyvyys- ja muiden anturien toimivuutta ja käyttöä tuotantokoneissa. Anturien tarkoituksena on tuottaa dataa tehtaiden automaattista valvontaa varten esimerkiksi koneiden käyttöasteen parantamiseksi ja valmistuvien tuotteiden laadun mittaamiseksi.

Opinnäytetyön toimeksiantaja on mekaniikan ja elektroniikan sopimusvalmistukseen erikoistunut monikansallinen yhtiö Stera Technologies Oy. Työ liittyy yrityksen kehityksessä olevaan Smart Factory -tuotannonvalvontajärjestelmään.

Työssä testattiin kiihtyvyysanturin käyttöä levytyökeskuksessa, infrapuna-anturin ja MEMS-mikrofonin toimintaa, Li-Po-akun riittävyyttä ja latausta sekä erilaisia kommunikaatiorajapintoja. Testauksia varten rakennettiin prototyyppi, johon suunniteltiin kytkennät ja piirrettiin piirilevykuvat valittuun koteloon sopivaksi.

Valmistetun protolaitteen avulla testatuista asioista saatiin runsaasti tietoa systeemin jatkokehitystä varten. Antureille löydettiin monia käyttökohteita, kuten iskujen laskeminen, tuotantokoneiden yleisen käyttöasteen mittaus, koneen liikkuvuus, valmistuvien kappaleiden laskeminen ja yleisen taustamelu- ja valotason mittaus. Työn pohjalta saatiin myös uusia ideoita jatkokehitykseen.

Tämä työ osoitti myös ongelmakohtia, joihin voidaan jatkossa kiinnittää huomiota. Näitä olivat esimerkiksi kiihtyvyysanturin tuottaman datan määrä, RF-suunnittelun tärkeys ja akun suojaus.

The goal of this bachelor’s thesis is to manufacture a proto device, which allows the testing and usage of an accelerometer and other types of sensors in production machines. The purpose of the sensors is to produce automatically data that can be used to improve the utilization rate of the machines, and to measure the quality of manufactured products.

This thesis has been called by a multinational company specialized in contract manufacturing of mechanics and electronics named Stera Technologies Oy. This thesis relates to a research and development of a production monitoring system called Smart Factory.

Things tested in the thesis are the usage of accelerometer in a punching machine, the operation of an infrared sensor and a MEMS microphone, charging and sufficiency of a Lithium-Polymer battery, and a few different communication interfaces. For the tests a prototype device was assembled, for which a schematic diagram and a layout picture were drawn and produced as a PCB.

The vast amount of information gained from the tested things influences further development of the system. Many different kind of uses were defined, such as the counting of shock impulses, utilization rate measuring, mobility of devices, counting the amount of finished products, and overall background noise and light level measuring. This thesis also brought up new ideas for further development.

A number of problems that need to be revised, was found during the making of this thesis. These were in example the protection of the battery, the importance of a proper RF-design and the amount data an accelerometer can produce.