Buborékcsomagoló festő: 8 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Az ULB "Mechatronics 1 - MECA -Y403" Master 1 tanfolyamának részeként felkértünk, hogy tervezzünk meg egy adott funkciót ellátó robotot, és hozzunk létre egy weboldalt, amely összefoglalja a robot tervezését, kezdve az anyagválasztással, modellezés, a megvalósítás és az egész rendszer működését lehetővé tevő kód. Az egész csoport egyhangúlag a "Bubble Wrap Painter" robot megvalósítását választotta.

A "Bubble Wrap Painter" egy olyan eszköz, amely képes festéket fecskendezni a buborékfólia néhány buborékába a számítógép által biztosított feszültségszabályozóból. Kezdetben a robotnak képesnek kellett lennie arra, hogy a folyadékot 2D síkba fecskendezze, hogy pontrajzot készítsen. Gazdasági és gyakorlati okokból azonban a csoport visszavonult, hogy festéket injektáljon az 1D pályára. A robot a következőképpen működik: egy féregcsavaros rendszerrel nyomjuk le az eredetileg festékkel töltött fecskendő dugattyúját. A fecskendő rugalmas polipropilén csőhöz van csatlakoztatva, amely lehetővé teszi a festék elvezetését a mobil modulhoz rögzített fémhegyhez. Ez a modul képes vízszintes tengely mentén csúszni, ismét féregrendszer segítségével. A hegy viszont egy lineáris elektromágneshez van rögzítve, amely szintén a mobil modulhoz van rögzítve. Az elektromágnes segítségével a függőleges lemezre rögzített buborékfóliát szúrják. Miután a buborékot átszúrták, a festéket fecskendezik bele és így tovább.

1. lépés: Alkatrészek és eszközök Leírás

VÁSÁRLÁS

2 gerendacsatlakozó 5 mm -től 6 mm -ig

1 db 10 ml -es fecskendő (7,5 cm hosszú)

1 cső rugalmas polipropilénből, 4 mm átmérőjű

1 tű a védőkupakjával

Gouache vízzel hígítva

2 menetes rúd: 6 mm átmérőjű és 18, 5 cm hosszú

2 sima rúd 8 mm átmérőjű és 21 cm hosszú

2 sima rúd 8 mm átmérőjű és 10 cm hosszú

Buborékfólia

ELEKTRONIKA

1 kenyértábla

1 arduino

1 léptetőmotor

1 léptetőmotor RS PRO hibrid, állandó mágneses léptetőmotor 1,8 °, 0,22 Nm, 2,8 V, 1,33 A, 4 vezeték

2 mikrokapcsoló V-156-1C25

1 ZYE1-0530 elektromágnes

Tápegység

2 banán csatlakozó

45 jumper vezeték

6 vezető kábel

Dióda 1N4007

IRF5402 tranzisztor

3 ellenállás 4,7 kohm

2 DRV8825 illesztőprogram

1 nyomógombos kapcsoló

CSavar, anya és rögzítés

42 M3 csavar 16 mm hosszú

4 csavar M3 10 mm hosszú

4 csavar M4 16 mm hosszú

2 db M2 csavar, 5 16 mm hosszú

52 megfelelő dió

2 acél sima alátét M3

HASZNÁLT ESZKÖZÖK

Lézervágó gép

3D nyomtató (Ultimaker 2 vagy Prusa)

Csavarhúzó

2. lépés: CAD fájlok

LÉZERVÁGÁS 3 mm vastagsággal

-alátámasztó lemezek

-a kapcsoló felemelésének támogatása

-a tű mozgatható támogatása

-buboréktartó

-4 felemelő támogatás

3D NYOMTATÁS

-a motor támogatása

-támassza alá a menetes rudat

-fecskendő szivattyú

-a tű támogatása

-a fecskendő támogatása

3. lépés: Összeszerelés

Először egy fa alapot terveztünk, amely 3 különböző elemből áll: egy alsó lemezből, egy függőleges lemezből és egy háromszög alakú lemezből, hogy mindent egyben tartson.

A képen látható, hogy a különböző lemezeken T-alakú minták vannak. Ezeket a mintákat a szerelvény rögzítésére használják, és lehetővé teszik az alap szilárdságát. A két kapcsoló a dugattyúra és a mobil modulra van helyezve. Ez lehetővé teszi, hogy referenciát adjunk a dugattyú maximális tágulására, és referenciát adjunk a mobil modul jobb szélső helyzetére.

Ezenkívül a léptetőmotorokat négy csavarral rögzítik egy 3D nyomtatóval létrehozott tartóhoz. Ezen a tartón két merőleges lyuk teszi lehetővé a függőleges lemezhez való rögzítést. A motorok két forgástengelyéhez csatlakoztatott menetes rudakat, valamint a négy sima rudat a motorok antipódusán elhelyezett kiegészítő tartók tartják. Ezenkívül csatlakozókat használnak a menetes rúd rögzítésére a léptetőmotorok forgástengelyéhez.

A fecskendőt egy konzol is rögzíti, amelyet a vízszintes lemezre csavaroznak. A dugattyúja egy trapéz alakú darab segítségével nyomható meg, amely a menetes rúd mentén fut, miközben forog. Ennek az alkatrésznek egy lyuk van a belsejében, amely anyával van ellátva. Ez az anya lehetővé teszi a trapéz alakú rész mozgását.

A csövet a fecskendőhöz kell csatlakoztatni, egyszerűen bedugva a fecskendő végébe. A cső másik vége egy kis fehér PLA darab gyűrűjében ragadt. A fémcsúcs, amely eredetileg a fecskendő része volt, szintén a cső végére pattant. A fecskendő kupakját hozzáadtuk a tűhöz, hogy jobban kitöltse a fehér darab átmérőjét. A kupak végén lyuk van, amely lehetővé teszi a tű hegyének áthaladását. Ezt a kis fehér részt két csavarral csavarják a mobil modul csúszólapjára.

A mobil modul faelemekből áll, amelyek ugyanúgy vannak rögzítve, mint az alapot alkotó lemezek. A modul három lyukú dobozt képez a két sima rúd és a menetes rúd befogadására. Ebben a dobozban két anya található, amelyek lehetővé teszik a modul mozgatását. A modul felső lapja két sima rúd mentén csúszik. A modul belső középpontjában egy rögzített lemez tartja a lineáris elektromágnest. Ez lehetővé teszi, hogy a csúszó lemez lineáris mozgásokat végezzen oda -vissza.

Két fa konzol van, amelyek lehetővé teszik két perforált nyelv rögzítését közvetlenül a függőleges lemezhez a csavarokkal blokkolt alátétek segítségével. Ez a két fül egy buborékfólia csíkot ékel a közepébe. Az itt található buborékpapír hét buborékot tartalmaz, amelyek a számítógép által kódolt 7 bitnek felelnek meg.

A függőleges lemez másik oldalán a PCB és az arduino található. A NYÁK -t a vízszintes lemezhez ragasztórendszerrel ragasztják, amely eredetileg jelen van, és az arduino -t az alsó lemezhez csavarják. Ezenkívül van egy rezisztív elválasztó a PCB -hez, amely a fa háromszög alakú részhez van csavarozva. (KÉP: a rendszer hátulja)

*A rendszer részét képező csavarokat megfelelő csavarok rögzítik.

4. lépés: Elektronika és érzékelők

Tudnunk kell a felső léptetőmotor helyzetét, amikor a buborékfóliás festőt elkezdjük elérni a buborékok pontos pozíciójához. Ez az első kapcsoló célja. Minden alkalommal, amikor a készülék vonalat húz, a motor addig forog, amíg a kapcsoló állapota megváltozik.

Szükségünk van egy másik kapcsolóra, hogy tudjuk, mikor a fecskendőt nyomó léptető elérte a dugattyú végét. A második kapcsoló a rendszer leállítására szolgál, amikor a fecskendő üres. A harmadik opcionális kapcsoló folytathatja a festést, amikor a fecskendőt betöltötték. Ezek a kapcsolók alacsony feszültséget használnak, és közvetlenül az arduino -tól kaphatók. A két léptetőmotor és a mágnes több energiát igényel, és 12V és 1A tápegységet szolgáltat. Két DRV8825 léptetőmotor -meghajtó átalakítja az arduino jeleit a motorok áramává. Ezeket az illesztőprogramokat kalibrálni kell. A kalibrálás úgy történik, hogy egy léptetőt állandó sebességgel forgatnak, és addig állítják be a meghajtó csavart, amíg a forgatónyomaték nem elegendő a tű és a tartó egyenletes mozgatásához. Az utolsó elem az elektromágnes. Egy lehúzható ellenállást használnak a mosfet alaphelyzetbe állítására, ha az arduino nem küld áramot. A többi elektronikai alkatrész védelme érdekében egy flyback diódát is hozzáadnak az elektromágneshez. A mosfet mágnest vált a magas és az alacsony állapot között.

5. lépés: Python -kód

A számítógép és az arduino közötti kommunikációhoz a python használatával a fórumon megadott kódokra alapoztuk:

A léptetőmotor vezérléséhez ez az oldal nagyon hasznos volt: https://www.makerguides.com/drv8825-stepper-motor-driver-arduino-tutorial/ Az arduino alapjainak megértéséhez az „arduino projektek könyve” is nagyon hasznos. A kódnak két része van: az első egy python -kód, amely egy betűt konvertál az ascii bináris kódban, és apránként elküldi az arduino -nak, a második pedig egy arduino -kód, amely a megfelelő buborékokban lapul. A következő folyamatábra elmagyarázza az arduino kód elvét:

6. lépés: Videó

A működő projekt!

7. lépés: Javítások

A projekt számos módon javítható. Először is, a buborékok száma egy vonalon könnyen növelhető. Ezt úgy teheti meg, hogy hosszabb bináris kódokat vesz fel, például két betűt ír be a bejegyzéshez, például egy helyett. Az ASCII kód ekkor kétszer hosszabb lesz.

A legfontosabb javulás az lenne, ha a buborékokat nem csak az x, hanem az y tengely mentén is meg tudnánk tölteni. A buborékfeltöltést ezért az 1D helyett 2D -ben végezzük. Ennek legegyszerűbb módja a buborékpapír magasságának változtatása, a motor felemelése és leengedése helyett. Ez azt jelentené, hogy a buborékpapír tartó szélét nem a tányérra akasztaná, hanem egy 3D nyomtatott tartóra. Ez a tartó menetes rúdhoz lenne csatlakoztatva, maga pedig egy léptetőmotorhoz.

8. lépés: Felmerült problémák

A fő probléma, amellyel foglalkoznunk kellett, az az elektromágnes. Valóban, annak érdekében, hogy ne legyen nehézkes és nehéz harmadik motor, az elektromágnes tökéletes kompromisszumnak tűnt. Néhány vizsgálat után a merevség folyamatosan túl alacsonynak bizonyult. Tehát egy második rugót kellett hozzáadni. Ezenkívül csak nagyon könnyű terheléseket képes mozgatni. Felül kellett vizsgálni a különböző elemek elrendezését.

A fecskendőpumpa is gondot okozott. Először egy alkatrészt kellett modellezni, amelyet a végtelen rúdra lehet akasztani, és egyidejűleg nyomni a dugattyút. Másodszor, a feszültségeloszlás fontos volt az alkatrészek törésének elkerülése érdekében. Ezenkívül a két léptetőmotor nem azonos: nem rendelkeznek azonos jellemzőkkel, ami arra kényszerített minket, hogy feszültségosztót adjunk hozzá. Vízfestéket (esetünkben hígított gouache) kellett használnunk, mert a túl vastag festék nem jut be a tűbe, és túl nagy nyomásveszteséget okoz a csőben.