Bubble Wrap Painter: 8 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Bilang bahagi ng aming kursong "Mechatronics 1 - MECA-Y403" Master 1 sa ULB, hiniling sa amin na magdisenyo ng isang robot na gumaganap ng isang tukoy na pagpapaandar at lumikha ng isang web site na nagbubuod sa disenyo ng robot, nagsisimula sa pagpili ng mga materyales, ang pagmomodelo, ang pagsasakatuparan at ang code na nagpapahintulot sa buong system na gumana. Ang buong pangkat ay nagkakaisa pumili ng mapagtanto ang robot na "Bubble Wrap Painter".

Ang "Bubble Wrap Painter" ay isang aparato na may kakayahang mag-iniksyon ng pintura sa ilang mga bula ng bubble wrap mula sa isang control ng boltahe na ibinigay ng computer. Sa una, ang robot ay kailangang makapag-injection ng likido sa isang 2D na eroplano upang makabuo ng isang pagguhit ng lugar. Gayunpaman, para sa matipid at praktikal na mga kadahilanan, ang grupo ay nag-atras upang mag-iniksyon ng pintura sa isang 1D trajectory. Gumagana ang robot tulad ng sumusunod: isang sistema ng worm screw ang ginagamit upang pindutin ang plunger ng isang hiringgilya na paunang napuno ng pintura. Ang hiringgilya ay konektado sa isang nababaluktot na polypropylene tube na nagbibigay-daan sa pintura na isagawa sa isang metal na tip na nakakabit sa mobile module. Ang module na ito ay magagawang dumulas kasama ng isang pahalang na axis, muli sa pamamagitan ng isang sistema ng bulate. Ang tip, sa kabilang banda, ay nakakabit sa isang linear electromagnet na nakakabit din sa mobile module. Ginagamit ang electromagnet upang tumusok ang bubble wrap na naayos sa isang patayong plato. Kapag ang butas ay natusok, ang pintura ay na-injected dito at iba pa.

Hakbang 1: Paglalarawan ng Mga Bahagi at Mga Tool

PURCHASE

2 Beam Couplings 5mm hanggang 6mm

1 syringe ng 10 ML (7, 5 cm ang haba)

1 tubo sa kakayahang umangkop polypropylene na may diameter na 4mm

1 karayom kasama ang kanyang cap ng kaligtasan

Ang dilaw na dilute ng tubig

2 sinulid na tungkod: diameter 6mm at 18, 5cm ang haba

2 makinis na tungkod na 8mm diameter at 21 cm ang haba

2 makinis na tungkod na 8mm diameter at 10 cm ang haba

Balot ng bubble

Elektroniko

1 pisara

1 arduino

1 stepper motor

1 stepper motor RS PRO Hybrid, Permanenteng Magnet Stepper Motor 1.8 °, 0.22Nm, 2.8 V, 1.33 A, 4 Wires

2 micro switch V-156-1C25

1 electromagnet ZYE1-0530

Supply ng kuryente

2 mga konektor ng saging

45 mga wire ng lumulukso

6 na conductive cable

Diode 1N4007

Transistor IRF5402

3 resistors 4, 7 kohm

2 mga driver ng DRV8825

1 push button switch

SCREW, NUTS AT FIXATIONS

42 na turnilyo M3 16 mm ang haba

4 na tornilyo na M3 10 mm ang haba

4 na turnilyo M4 16 mm ang haba

2 turnilyo M2, 5 16 mm ang haba

52 kaukulang mani

2 bakal na washer na M3

GAMIT NG GAMIT

Laser cutting machine

3D printer (Ultimaker 2 o Prusa)

Screwdriver

Hakbang 2: Mga CAD File

LASER CUTTING na may kapal na 3 mm

-suporta sa mga plate

-suporta para sa pag-angat ng switch

-paglipat ng suporta para sa karayom

-bubble hawak

-4 nagpapataas ng suporta

3D PRINTING

-suporta para sa motor

-suportahan ang sinulid na tungkod

-syringe pump

-suporta para sa karayom

-suporta para sa hiringgilya

Hakbang 3: Assembly

Upang magsimula, nagdisenyo kami ng isang kahoy na base na binubuo ng 3 magkakaibang mga elemento: isang ilalim na plato, isang patayong plato at isang tatsulok na plato upang magkasama ang lahat.

Maaari mong makita sa larawan na ang iba't ibang mga plato ay may paulit-ulit na mga pattern na hugis T. Ang mga pattern na ito ay ginagamit upang ayusin ang pagpupulong at payagan ang base na maging matatag. Ang dalawang switch ay inilalagay sa piston at sa mobile module. Pinapayagan nitong magbigay ayon sa pagkakabanggit ng isang sanggunian sa maximum na pagpapalawak ng piston at isang sanggunian sa matinding tamang posisyon ng mobile module.

Bilang karagdagan, ang mga stepp-motor ay naayos na may apat na mga turnilyo sa isang suporta na nilikha sa isang 3D printer. Sa suporta na ito, pinapayagan ng dalawang patayo na butas ang pag-aayos sa patayong plate. Ang mga sinulid na tungkod na konektado sa dalawang pag-ikot ng mga palakol ng mga motor pati na rin ang apat na makinis na bar ay hawak ng mga karagdagang suporta na matatagpuan sa antipode ng mga motor. Bilang karagdagan dito, ginagamit ang mga konektor upang ayusin ang sinulid na tungkod sa axis ng pag-ikot ng mga stepp-motor.

Ang hiringgilya ay naayos din sa isang bracket na naka-turnilyo sa pahalang na plato. Ang plunger nito ay maaaring mapindot sa pamamagitan ng isang piraso ng trapezoidal na tumatakbo kasama ang sinulid na pamalo habang umiikot ito. Ang bahaging ito ay may butas sa loob nito na nilagyan ng isang nut. Pinapayagan ng nut na ito na ilipat ang bahagi ng trapezoidal.

Ang tubo ay konektado sa hiringgilya sa pamamagitan lamang ng pagsaksak nito sa dulo ng hiringgilya. Ang kabilang dulo ng tubo ay naipit sa singsing ng isang maliit na puting piraso ng PLA. Ang tip ng metal na orihinal na bahagi ng hiringgilya ay na-snap din sa dulo ng tubo. Naidagdag namin ang takip ng syringe sa karayom upang mas mahusay na punan ang diameter ng puting piraso. Ang takip ay may butas sa dulo upang payagan ang dulo ng karayom. Ang maliit na puting bahagi na ito ay na-screwed ng dalawang mga turnilyo sa sliding plate ng mobile module.

Ang module ng mobile ay binubuo ng isang hanay ng mga kahoy na bahagi na naayos sa parehong paraan tulad ng mga plato na bumubuo sa base. Bumubuo ang module ng isang kahon na may tatlong butas upang tanggapin ang dalawang makinis na bar at ang sinulid na tungkod. Sa loob ng kahon na ito ay ang dalawang mga mani na pinapayagan ang module na ilipat. Ang tuktok na plato ng module ay dumulas sa dalawang makinis na bar. Sa panloob na gitna ng module doon, ang isang nakapirming plate ay humahawak ng linear electromagnet. Pinapayagan nito ang sliding plate upang gumawa ng linear na paggalaw pabalik-balik.

Mayroong dalawang mga bracket na kahoy na pinapayagan ang dalawang butas na dila na maiayos nang direkta sa patayong plato gamit ang mga washer na hinarangan ng mga turnilyo. Ang dalawang tab na ito ay nakakabit ng isang piraso ng bubble wrap sa kanilang gitna. Ang bubble paper dito ay naglalaman ng pitong mga bula na naaayon sa 7 bits na naka-encode ng computer.

Sa kabilang panig ng patayong plato ay ang PCB at ang arduino. Ang PCB ay nakadikit sa pahalang na plato sa pamamagitan ng isang sistema ng pagdikit na paunang naroroon at ang arduino ay naka-screw sa ilalim ng plato. Bilang karagdagan sa ito, mayroong isang resistive divider na konektado sa PCB na kung saan ay naka-screw sa kahoy na tatsulok na bahagi. (LARAWAN: likod ng system)

* Ang bawat isa sa mga tornilyo na bahagi ng system ay pinagsama-sama ng mga naaangkop na bolts.

Hakbang 4: Electronics at Sensors

Kailangan nating malaman ang posisyon ng itaas na stepper motor kapag sinimulan ang pintor ng bubble wrapper upang maabot ang eksaktong posisyon ng mga bula. Ito ang layunin ng unang switch. Sa bawat oras na ang aparato ay gumuhit ng isang linya, umiikot ang motor hanggang sa magbago ang estado.

Kailangan namin ng isa pang switch upang malaman kung ang stepper na tumutulak sa hiringgilya ay umabot sa dulo ng piston. Ang pangalawang switch ay ginagamit upang ihinto ang system kapag ang syringe ay walang laman. Ang isang pangatlong opsyonal na switch ay maaaring magpatuloy sa pagpipinta kapag ang hiringgilya ay napunan. Ang mga switch na ito ay gumagamit ng mababang boltahe at maaaring direktang ibigay ng arduino. Ang dalawang stepper motor at ang magnet ay nangangailangan ng mas maraming lakas at ibinibigay ng isang power generator na naghahatid ng 12V at 1A. Dalawang DRV8825 stepper motor driver ang nagbabago ng mga signal mula sa arduino sa isang kasalukuyang para sa mga motor. Ang mga driver na ito ay kailangang i-calibrate. Ang pagkakalibrate ay ginagawa sa pamamagitan ng paggawa ng isang stepper na paikutin sa pare-pareho ang bilis at pag-aayos ng turnilyo ng driver hanggang sa ang metalikang metalikang kuwintas ay upang maayos na ilipat ang karayom at suporta. Ang huling elemento ay ang electromagnet. Ang isang pull down risistor ay ginagamit upang i-reset ang mosfet kapag walang kasalukuyang ipinadala ng arduino. Upang maprotektahan ang iba pang mga bahagi ng electronics, idinagdag din ang isang flyback diode sa electromagnet. Ang mosfet ay lumilipat ng magnet sa pagitan ng mataas at mababang estado.

Hakbang 5: Python Code

Para sa komunikasyon sa pagitan ng computer at ng arduino gamit ang python, ibinase namin ang aming sarili sa mga code na ibinigay sa forum na ito:

Upang makontrol ang stepper motor, ang site na ito ay lubhang kapaki-pakinabang: https://www.makerguides.com/drv8825-stepper-motor-driver-arduino-tutorial/ At upang maunawaan ang mga pangunahing kaalaman sa arduino, ang 'arduino proyektong aklat' ay din napaka matulungin. Mayroong dalawang bahagi ng code: ang una ay isang python code na nagko-convert ng isang titik sa binary binary code at ipinapadala ito ng paunti-unti sa arduino, at ang pangalawa ay isang code ng arduino na nagpapaligid sa mga kaukulang bula. Ipinapaliwanag ng sumusunod na flowchart ang prinsipyo ng arduino code:

Hakbang 6: Video

Ang gumaganang proyekto!

Hakbang 7: Mga Pagpapabuti

Ang proyekto ay maaaring mapabuti sa isang bilang ng mga paraan. Una, ang bilang ng mga bula sa isang linya ay madaling madagdagan. Magagawa ito sa pamamagitan ng pagkuha ng mas matagal na mga binary code, sa pamamagitan ng pagsulat ng dalawang titik sa entry sa halip na isa halimbawa. Ang ASCII code pagkatapos ay magiging mas mahaba nang dalawang beses.

Ang pinakamahalagang pagpapabuti ay upang mapunan ang mga bula hindi lamang kasama ang x-axis kundi pati na rin ang y-axis. Ang pagpuno ng bubble samakatuwid ay gagawin sa 2D sa halip na 1D. Ang pinakamadaling paraan upang magawa ito ay ang pag-iba-iba ng taas ng bubble paper, sa halip na itaas at babaan ang motor. Mangangahulugan ito na hindi isinasabit ang gilid ng may hawak ng bubble paper sa plato ngunit sa isang naka-print na suporta sa 3D. Ang suportang ito ay konektado sa isang sinulid na tungkod, na konektado mismo sa isang stepper motor.

Hakbang 8: Mga Suliraning Naiharap

Ang pangunahing problema na kinailangan naming harapin ay ang electromagnet. Sa katunayan, upang maiwasan ang pagkakaroon ng isang mahirap at mabigat na pangatlong makina, ang electromagnet ay tila perpektong kompromiso. Pagkatapos ng ilang mga pagsubok, ang tigas ay patuloy na napatunayan na masyadong mababa. Kaya't dapat na idagdag ang isang pangalawang tagsibol. Bukod dito, maaari lamang nitong ilipat ang napakagaan ng pag-load. Ang pagsasaayos ng iba't ibang mga elemento ay kailangang baguhin.

Ang syringe pump ay isang problema din. Una, ang isang bahagi ay kailangang ma-modelo na maaaring mai-hook sa walang katapusang tungkod at itulak ang plunger nang sabay. Pangalawa, ang pamamahagi ng stress ay mahalaga upang maiwasang masira ang bahagi. Bukod dito, ang 2 mga motor na stepper ay hindi pareho: wala silang magkatulad na mga katangian, kung ano ang pinilit kaming magdagdag ng isang divider ng boltahe. Kailangan naming gumamit ng pintura ng tubig (dilute gouache sa aming kaso), dahil ang isang sobrang makapal na pintura ay hindi pumasa sa karayom at magiging sanhi ng sobrang pagkawala ng presyon sa tubo.