Piktori i mbështjelljes me flluska: 8 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:17

Si pjesë e kursit tonë "Mechatronics 1 - MECA -Y403" Master 1 në ULB, na u kërkua të krijojmë një robot që kryen një funksion specifik dhe të krijojmë një faqe në internet që përmbledh modelin e robotit, duke filluar me zgjedhjen e materialeve, modelimi, realizimi dhe kodi duke lejuar që i gjithë sistemi të funksionojë. I gjithë grupi zgjodhi njëzëri të realizojë robotin "Bubble Wrap Painter".

"Piktori i mbështjelljes së flluskave" është një pajisje e aftë të injektojë bojë në disa flluska të mbështjellësit të flluskave nga një kontroll tensioni i furnizuar nga kompjuteri. Fillimisht, roboti duhej të ishte në gjendje të injektonte lëngun në një aeroplan 2D në mënyrë që të gjeneronte një vizatim në vend. Sidoqoftë, për arsye ekonomike dhe praktike, grupi është tërhequr për të injektuar bojë në një trajektore 1D. Roboti funksionon si më poshtë: një sistem vidash me krimba përdoret për të shtypur kumarxhiun e një shiringe të mbushur fillimisht me bojë. Shiringa është e lidhur me një tub polipropileni fleksibël që lejon ngjyrën të ngjitet në një majë metalike të bashkangjitur në modulin celular. Ky modul është në gjendje të rrëshqasë përgjatë një aksi horizontal, përsëri me anë të një sistemi krimbash. Maja, nga ana tjetër, është e bashkangjitur në një elektromagnet linear i cili është i lidhur edhe me modulin celular. Elektromagneti përdoret për të shpuar mbështjellësin e flluskave të fiksuar në një pllakë vertikale. Pasi flluska është shpuar, bojë është injektuar në të dhe kështu me radhë.

Hapi 1: Përshkrimi i pjesëve dhe mjeteve

Blerje

2 Lidhës rrezesh 5mm deri 6mm

1 shiringë prej 10 ml (7, 5 cm e gjatë)

1 tub në polipropilen fleksibël me një diametër 4mm

1 gjilpërë me kapakun e tij të sigurisë

Gouache i holluar me ujë

2 shufra të filetuar: diametri 6mm dhe 18, 5cm i gjatë

2 shufra të lëmuar me diametër 8 mm dhe të gjatë 21 cm

2 shufra të lëmuar me diametër 8mm dhe 10 cm të gjatë

Mbështjellës me flluska

ELEKTRONIKA

1 dërrasë buke

1 arduino

1 motor stepper

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

2 ndërprerës mikro V-156-1C25

1 elektromagnet ZYE1-0530

Furnizimi me energji elektrike

2 lidhje banane

45 tela kërcyes

6 kabllo përçues

Dioda 1N4007

Transistor IRF5402

3 rezistente 4, 7 kohm

2 drejtues DRV8825

1 ndërprerës butoni

VIDE, ARDHURAT DHE FIKSIMET

42 vida M3 16 mm të gjata

4 vida M3 10 mm e gjatë

4 vida M4 16 mm të gjata

2 vida M2, 5 16 mm të gjata

52 arra përkatëse

2 rondele çeliku të thjeshtë M3

MJETET E PERDORUR

Makinë prerëse me lazer

Printer 3D (Ultimaker 2 ose Prusa)

Kaçavidë

Hapi 2: Skedarët CAD

PRISJE LASER me trashësi 3 mm

-pllaka mbështetëse

-mbështetje për ngritjen e çelësit

-mbështetje lëvizëse për gjilpërën

-mbajtës flluskë

-4 mbështetje ngritëse

PRINTIM 3D

-mbështetje për motorin

-mbështet shufrën e filetuar

-pompë silingu

-mbështetje për gjilpërën

-mbështetje për shiringën

Hapi 3: Montimi

Për të filluar, ne krijuam një bazë prej druri të përbërë nga 3 elementë të ndryshëm: një pjatë e poshtme, një pjatë vertikale dhe një pjatë trekëndore për të mbajtur gjithçka së bashku.

Ju mund të shihni në foto se pllakat e ndryshme kanë modele të përsëritura në formë T. Këto modele përdoren për të rregulluar montimin dhe për të lejuar që baza të jetë e fortë. Dy ndërprerësit vendosen në piston dhe në modulin e lëvizshëm. Kjo ju lejon të jepni përkatësisht një referencë mbi zgjerimin maksimal të pistonit dhe një referencë në pozicionin ekstrem të djathtë të modulit celular.

Për më tepër, motorët stepë fiksohen me katër vida në një mbështetës të krijuar me një printer 3D. Në këtë mbështetje, dy vrima pingul lejojnë fiksimin në pllakën vertikale. Shufrat e filetuara të lidhura me dy akset e rrotullimit të motorëve si dhe katër shiritat e lëmuar mbahen nga mbështetës shtesë të vendosur në antipodën e motorëve. Përveç kësaj, lidhësit përdoren për të fiksuar shufrën e filetuar në boshtin e rrotullimit të motorëve stepë.

Shiringa është gjithashtu e fiksuar me një kllapa që është e dehur në pllakën horizontale. Kumarxhi i tij mund të shtypet me anë të një pjese trapezoidale që kalon përgjatë shufrës së filetuar ndërsa rrotullohet. Kjo pjesë ka një vrimë në brendësi të saj e cila është e pajisur me një arrë. Ky arrë lejon që pjesa trapezoidale të lëvizë.

Tubi lidhet me shiringën thjesht duke e futur atë në fund të shiringës. Fundi tjetër i tubit është i mbërthyer në unazën e një pjese të vogël të bardhë PLA. Maja metalike që ishte fillimisht pjesë e shiringës është kapur gjithashtu në fund të tubit. Ne kemi shtuar kapakun e shiringës në gjilpërë për të mbushur më mirë diametrin e pjesës së bardhë. Kapaku ka një vrimë në fund për të lejuar që maja e gjilpërës të kalojë. Kjo pjesë e vogël e bardhë është e dehur me dy vida në pllakën rrëshqitëse të modulit celular.

Moduli celular përbëhet nga një grup pjesësh prej druri të fiksuara në të njëjtën mënyrë si pllakat që përbëjnë bazën. Moduli formon një kuti me tre vrima për të pranuar dy shiritat e lëmuar dhe shufrën e filetuar. Brenda kësaj kutie janë dy arra që lejojnë lëvizjen e modulit. Pllaka e sipërme e modulit rrëshqet përgjatë dy shiritave të lëmuar. Në qendrën e brendshme të modulit atje, një pllakë fikse mban elektromagnetin linear. Kjo lejon që pllaka rrëshqitëse të bëjë lëvizje lineare mbrapa dhe me radhë.

Ekzistojnë dy kllapa druri që lejojnë që dy gjuhë të shpuara të fiksohen drejtpërdrejt në pllakën vertikale duke përdorur rondele të bllokuara nga vidhat. Këto dy skeda lidhin një rrip mbështjellës me flluska në qendër të tyre. Letra flluskë këtu përmban shtatë flluska që korrespondojnë me 7 bitët e koduar nga kompjuteri.

Në anën tjetër të pllakës vertikale janë PCB dhe arduino. PCB është ngjitur në pllakën horizontale me anë të një sistemi ngjitjeje që ishte fillimisht i pranishëm dhe arduino është i dehur në pllakën e poshtme. Përveç kësaj, ekziston një ndarës rezistent i lidhur me PCB i cili është i dehur në pjesën trekëndore prej druri. (FOTO: pjesa e pasme e sistemit)

*Secila prej vidhave që janë pjesë e sistemit konsolidohet me bulona të përshtatshme.

Hapi 4: Elektronikë dhe Sensorë

Ne duhet të dimë pozicionin e motorit të sipërm stepper kur piktori i mbështjelljes së flluskave fillon të arrijë pozicionet e sakta të flluskave. Ky është objektivi i ndërrimit të parë. Sa herë që pajisja po tërheq një vijë, motori rrotullohet derisa ndërruesi të ndryshojë gjendjen.

Ne kemi nevojë për një ndërprerës tjetër për të ditur kur hapi që shtyn mbi shiringën ka arritur në fund të pistonit. Çelësi i dytë përdoret për të ndaluar sistemin kur shiringa është bosh. Një ndërprerës i tretë opsional mund të vazhdojë pikturimin kur të jetë mbushur shiringa. Këta ndërprerës përdorin tensione të ulëta dhe mund të furnizohen drejtpërdrejt nga arduino. Dy motorët stepper dhe magneti kanë nevojë për më shumë energji dhe furnizohen nga një gjenerator i energjisë që furnizon 12V dhe 1A. Dy drejtues të motorëve stepper DRV8825 transformojnë sinjalet nga arduino në një rrymë për motorët. Këta drejtues duhet të kalibrohen. Kalibrimi bëhet duke e bërë një hap të rrotullohet me shpejtësi konstante dhe duke rregulluar vidën e shoferit derisa çift rrotullues të jetë i mjaftueshëm për të lëvizur pa probleme gjilpërën dhe mbështetësen. Elementi i fundit është elektromagneti. Një rezistencë tërheqëse përdoret për të rivendosur mosfetin kur asnjë rrymë nuk dërgohet nga arduino. Për të mbrojtur pjesët e tjera elektronike, një diodë kthyese shtohet gjithashtu në elektromagnet. Mosfet po kalon magnetin midis gjendjeve të larta dhe të ulëta.

Hapi 5: Kodi Python

Për komunikimin midis kompjuterit dhe arduino duke përdorur python, ne u bazuam në kodet e dhëna në këtë forum:

Për të kontrolluar motorin stepper, kjo faqe ishte shumë e dobishme: https://www.makerguides.com/drv8825-stepper-motor-driver-arduino-tutorial/ Dhe për të kuptuar bazat e arduino, "libri i projekteve arduino" ishte gjithashtu shume e dobishme. Ekzistojnë dy pjesë të kodit: e para është një kod pitoni që shndërron një shkronjë në kodin binar ascii dhe e dërgon atë pak nga pak në arduino, dhe e dyta është një kod arduino që shpërthen në flluskat përkatëse. Grafiku i mëposhtëm i rrjedhës shpjegon parimin e kodit arduino:

Hapi 6: Video

Projekti i punës!

Hapi 7: Përmirësimet

Projekti mund të përmirësohet në një numër mënyrash. Së pari, numri i flluskave në një linjë mund të rritet lehtësisht. Kjo mund të bëhet duke marrë kode binare më të gjata, duke shkruar dy shkronja në hyrje në vend të një për shembull. Kodi ASCII do të jetë dy herë më i gjatë.

Përmirësimi më i rëndësishëm do të ishte të jesh në gjendje të mbushësh flluskat jo vetëm përgjatë boshtit x, por edhe përgjatë boshtit y. Mbushja e flluskave do të bëhej pra në 2D në vend të 1D. Mënyra më e lehtë për ta bërë këtë është të ndryshoni lartësinë e letrës së flluskës, në vend që të ngrini dhe ulni motorin. Kjo do të thotë të mos varni skajin e mbajtësit të letrës me flluska në pjatë, por në një mbështetës të printuar 3D. Kjo mbështetje do të lidhej me një shufër të filetuar, e lidhur vetë me një motor stepper.

Hapi 8: Problemet e hasura

Problemi kryesor me të cilin duhet të përballemi është elektromagneti. Në të vërtetë, për të shmangur të pasurit një motor të tretë të rëndë dhe të rëndë, elektromagneti dukej të ishte kompromisi i përsosur. Pas disa testeve, ngurtësia vazhdimisht rezultoi të ishte shumë e ulët. Kështu që një pranverë e dytë duhej shtuar. Për më tepër, ai mund të lëvizë vetëm ngarkesa shumë të lehta. Rregullimi i elementeve të ndryshëm duhej të rishikohej.

Pompa e shiringës ishte gjithashtu një problem. Së pari, një pjesë duhej modeluar që mund të lidhej me shufrën e pafund dhe të shtynte kumarxhin në të njëjtën kohë. Së dyti, shpërndarja e stresit ishte e rëndësishme për të shmangur prishjen e pjesës. Për më tepër, 2 motorët stepper nuk janë të njëjtë: ata nuk kanë të njëjtat karakteristika, ajo që na detyroi të shtojmë një ndarës të tensionit. Ne duhej të përdornim bojë uji (gouache e holluar në rastin tonë), sepse një bojë shumë e trashë nuk do të kalonte në gjilpërë dhe do të shkaktonte shumë humbje presioni në tub.