Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει να κάνει με το πρόβλημα που αντιμετωπίζουν βιομηχανίες στη συσκευασία των προϊόντων τους. Τα κύρια προβλήματα που αντιμετωπίζουν έχουν να κάνουν με την αξιοπιστία των σταθμών παραγωγής, την δυνατότητα να προσαρμοστεί σε κάποια αλλαγή στο προϊόν αλλά και φυσικά την ταχύτητα παραγωγής. Μέχρι σήμερα, το μεγαλύτερο κομμάτι των γραμμών παραγωγής ελέγχεται από προγραμματιζόμενους λογικούς ελεγκτές (PLC) ή απλά ηλεκτρικά κυκλώματα. Η 4η βιομηχανική επανάσταση (Industry 4.0) άλλαξε τις απαιτήσεις στις σύγχρονες γραμμές παραγωγής με το βασικότερο από όλα να είναι η σύνδεση στο διαδίκτυο. Συνδέοντας τη γραμμή παραγωγής στο διαδίκτυο οι επιπρόσθετες δυνατότητες είναι πάρα πολλές αλλά και πολύ σημαντικές για τη βιομηχανία. Η συλλογή δεδομένων, η γρήγορη και έγκυρη ενημέρωση καθώς και η απομακρυσμένη λειτουργία, ήταν διαχρονικές ανάγκες των γραμμών παραγωγής, όμως ένας παράγοντας ήταν απαγορευτικός για την κάλυψη τους, το κόστος. Η εξέλιξη της τεχνολογίας, μειώνοντας το κόστος σε διάφορα εξαρτήματα αλλά και υπηρεσίες πλέον έδωσαν την δυνατότητα για εξέλιξη σε αυτόν τον τομέα. Στοχεύοντας λοιπόν σε έναν από τους παράγοντες που κρατούσε πίσω όλα αυτά τα χρόνια τη βιομηχανία, στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η λύση του προβλήματος πλήρωσης στερεών προϊόντων προς συσκευασία χρησιμοποιώντας ένα φθηνό μικροελεγκτή τύπου Arduino και έναν υπολογιστή τσέπης τύπου Raspberry Pi. Εκτός από το κόστος, πλεονέκτημα των μικροελεγκτών Arduino είναι πως υπάρχει πάρα πολύ μεγάλη κοινότητα που γράφει προγράμματα και τα ανεβάζει στο διαδίκτυο με στόχο να γίνουν πιο διαδεδομένοι και να κατακτήσουν μεγαλύτερο κομμάτι της αγοράς. Περνώντας στο Raspberry Pi, το λειτουργικό που υποστηρίζει είναι διάφορες εκδόσεις linux και υποστηρίζει διάφορες γλώσσες προγραμματισμού, μια από τις δημοφιλέστερες που χρησιμοποιήθηκε επίσης για την ανάπτυξη του συστήματος αλληλεπίδρασης μηχανής - χρήστη (Human - machine interface HMI) είναι η “Python” με την χρήση της βιβλιοθήκης “tkinter”. Η κατασκευή των μηχανολογικών εξαρτημάτων έγινε χρησιμοποιώντας ένα σχεδιαστικό πρόγραμμα με τρισδιάστατη απεικόνιση και τη δυνατότητα εξαγωγής “αρχείων κοπής” για την παραγωγή των εξαρτημάτων. σε εργαλειομηχανές (laser, στράντζα) καθώς και σε τρισδιάστατους εκτυπωτές. Δοκιμάζοντας την κατασκευή, τα πρώτα αποτελέσματα ήταν ικανοποιητικά. Η επικοινωνία λειτουργούσε άψογα, η ακρίβεια και η επαναληψιμότητα του συστήματος ήταν υπεράνω των αποδεκτών ορίων και η ταχύτητα του συστήματος υπερβαίνει τις απαιτήσεις. Εُλάσσονα προβλήματα παρουσιάστηκαν λόγω του υλικού (πλαστικό) καθώς δεν είχε τις κατάλληλες μηχανικές ιδιότητες ώστε να αντέξει τα φορτία που δεχόταν. Αποτέλεσμα ήταν μερικές μικρές δυσλειτουργίες.
This thesis deals with the filling problem of packaging lines. The main problems they are facing are reliability, adaptability and capacity. Till now, the majority of packaging lines are using PLCs and basic electronics. Industry 4.0 brought the capability to the packaging lines of internet connectivity. By this ability, numerous benefits have been developed that are really important for the industry. Data collection, fast and safe update, and remote control are requirements that packaging lines missed for a long time, but the main burden that no solution could be achieved was the cost. Technology improvement brought cost reduction and nowadays cheaper solutions may fit to our needs. This thesis will deal with the use of arduino and raspberry pi for developing a filling station. Apart from the arduino price, arduino’s users community is also a crucial factor since they contribute open source software. Raspberry Pi is a small size computer which works with linux OS and can be programmed using various programming languages. One of the most popular, “python”, was used for development in this thesis. The human machine interface (HMI) was developed by using the tkinter library. Finally, Solidworks was used for mechanical 3D modeling and production of the real model and both CNC - Laser, 3D printer and manual machines. Tests were successful, communication worked properly and the system's accuracy and repeatability was at a good level, additionally the system's speed was above the limits. A minor problem was faced due to the material of the guides (plastic), which had not the proper mechanical properties to handle the forces and sometimes (rarely) made the system unreliable.