Bubble Wrap Painter: 8 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

ULB meistrikursuse "Mehhatroonika 1 - MECA -Y403" raames paluti meil kavandada konkreetse funktsiooni täitev robot ja luua veebisait, mis võtab kokku roboti disaini, alustades materjalide valikust, modelleerimine, realiseerimine ja kogu süsteemi tööd võimaldav kood. Kogu rühm otsustas üksmeelselt realiseerida roboti "Bubble Wrap Painter".

"Bubble Wrap Painter" on seade, mis on võimeline süstima värvi mõnesse mullikile mällu arvuti toitepinge juhtseadmest. Esialgu pidi robot saama vedeliku süstida 2D -tasapinnale, et tekitada punktjoonis. Kuid majanduslikel ja praktilistel põhjustel on rühm taandunud 1D trajektoorile värvi süstimiseks. Robot töötab järgmiselt: ussikruvisüsteemi kasutatakse algselt värviga täidetud süstla kolvi vajutamiseks. Süstal on ühendatud painduva polüpropüleenist toruga, mis võimaldab värvi juhtida mobiilse mooduli külge kinnitatud metallist otsa. See moodul on võimeline libisema piki horisontaaltelge, uuesti ussisüsteemi abil. Seevastu ots on kinnitatud lineaarse elektromagneti külge, mis on samuti kinnitatud mobiilmooduli külge. Elektromagnetit kasutatakse vertikaalsele plaadile kinnitatud mullikile mähkimiseks. Kui mull on läbistatud, süstitakse värv sinna sisse ja nii edasi.

Samm: osade ja tööriistade kirjeldus

OST

2 talaühendust 5 mm kuni 6 mm

1 10 ml (7,5 cm pikkune) süstal

1 toru painduvast polüpropüleenist läbimõõduga 4 mm

1 nõel koos kaitsekorgiga

Veega lahjendatud guašš

2 keermestatud varda: läbimõõt 6 mm ja 18, 5 cm pikk

2 siledat varda läbimõõduga 8 mm ja pikkusega 21 cm

2 siledat varda läbimõõduga 8 mm ja pikkusega 10 cm

Mullikile

ELEKTROONIKA

1 leivalaud

1 arduino

1 samm -mootor

1 samm -mootor RS PRO hübriid, püsimagnet -samm -mootor 1,8 °, 0,22 Nm, 2,8 V, 1,33 A, 4 traati

2 mikrolülitit V-156-1C25

1 elektromagnet ZYE1-0530

Toiteallikas

2 banaanipistikut

45 hüppaja juhet

6 juhtivat kaablit

Diood 1N4007

Transistor IRF5402

3 takistit 4, 7 kohm

2 draiverit DRV8825

1 vajutusnupp

Kruvi, mutrid ja kinnitused

42 kruvi M3 16 mm pikad

4 kruvi M3 10 mm pikk

4 kruvi M4 16 mm pikad

2 kruvi M2, 5 16 mm pikad

52 vastavat pähklit

2 terasest tavalist pesurit M3

KASUTATUD TÖÖRIISTAD

Laserlõikamismasin

3D -printer (Ultimaker 2 või Prusa)

Kruvikeeraja

Samm: CAD -failid

LASERLÕIKE paksusega 3 mm

-tugiplaadid

-tugi lüliti tõstmiseks

-nõela liikuv tugi

-mullide hoidja

-4 tõstetugi

3D -PRINT

-mootori tugi

-toeta keermestatud varda

-süstla pump

-nõela tugi

-süstla tugi

3. samm: kokkupanek

Alustuseks kujundasime puidust aluse, mis koosnes kolmest erinevast elemendist: põhjaplaat, vertikaalne plaat ja kolmnurkne plaat, et hoida kõike koos.

Pildilt on näha, et erinevatel plaatidel on korduvad T-kujulised mustrid. Neid mustreid kasutatakse sõlme kinnitamiseks ja aluse tugevaks muutmiseks. Kaks lülitit asetatakse kolvile ja mobiilmoodulile. See võimaldab anda vastavalt viite kolvi maksimaalsele laienemisele ja viite mobiilmooduli parempoolses asendis.

Lisaks on samm-mootorid kinnitatud nelja kruviga 3D-printeriga loodud toele. Sellel toel võimaldavad vertikaalse plaadi külge kinnitada kaks risti asetsevat ava. Mootorite kahe pöörlemisteljega ühendatud keermestatud vardad ja neli siledat latti hoiavad lisatoed, mis asuvad mootorite antipoodil. Lisaks kasutatakse pistikuid keermestatud varda kinnitamiseks samm-mootorite pöörlemisteljele.

Samuti on süstal kinnitatud kronsteiniga, mis on kruvitud horisontaalsele plaadile. Selle kolbi saab vajutada trapetsikujulise detaili abil, mis pöörlemisel kulgeb mööda keermestatud varda. Selle osa sisemuses on auk, mis on varustatud mutriga. See mutter võimaldab trapetsikujulisel osal liikuda.

Toru ühendatakse süstlaga, lihtsalt ühendades selle süstla otsa. Toru teine ots on kinni jäänud väikese valge PLA tüki rõngasse. Metallist ots, mis oli algselt süstla osa, on ka toru otsa klõpsatud. Lisasime nõelale süstla korgi, et paremini täita valge tüki läbimõõt. Korgi lõpus on auk, mis võimaldab nõelaotsa läbida. See väike valge osa kruvitakse kahe kruviga mobiilse mooduli libisevale plaadile.

Mobiilne moodul koosneb puidust osade komplektist, mis on fikseeritud samamoodi nagu alusplaadid. Moodul moodustab kolme auguga karbi kahe sileda varda ja keermestatud varda vastuvõtmiseks. Selle kasti sees on kaks mutrit, mis võimaldavad moodulit liigutada. Mooduli ülemine plaat libiseb mööda kahte siledat riba. Mooduli sisekeskuses hoiab fikseeritud plaat lineaarset elektromagnetit. See võimaldab libiseval plaadil teha lineaarseid liigutusi edasi -tagasi.

Seal on kaks puidust kronsteini, mis võimaldavad kruvidega blokeeritud seibide abil kinnitada kaks perforeeritud keelt otse vertikaalse plaadi külge. Need kaks sakki kiiluvad oma keskele mullikile riba. Siin olev mullpaber sisaldab seitset mullit, mis vastavad arvuti poolt kodeeritud 7 bitile.

Vertikaalse plaadi teisel poolel on trükkplaat ja arduino. PCB liimitakse horisontaalse plaadi külge algselt liimimissüsteemi abil ja arduino kruvitakse põhjaplaadi külge. Lisaks on trükkplaadiga ühendatud takistusjagur, mis on kruvitud puidust kolmnurkse osa külge. (PILT: süsteemi tagakülg)

*Kõik süsteemi osad kruvid on kinnitatud sobivate poltidega.

Samm: elektroonika ja andurid

Peame teadma ülemise astmemootori asendit, kui mullikilevärvija on alustatud mullide täpsete asukohtade saavutamiseks. See on esimese lüliti eesmärk. Iga kord, kui seade tõmbab joont, pöörleb mootor, kuni lüliti muudab olekut.

Vajame teist lülitit, et teada saada, millal süstalt suruv samm on jõudnud kolvi otsa. Teist lülitit kasutatakse süsteemi peatamiseks, kui süstal on tühi. Kolmas valikuline lüliti võib jätkata värvimist, kui süstal on täidetud. Need lülitid kasutavad madalat pinget ja neid saab arduino otse toita. Kaks samm -mootorit ja magnet vajavad rohkem energiat ning neid toidab 12V ja 1A toiteallikas. Kaks samm -mootoriga DRV8825 muundavad arduino signaalid mootorite vooluks. Need draiverid tuleb kalibreerida. Kalibreerimine toimub nii, et üks samm liigub konstantsel kiirusel ja reguleeritakse kruvi, kuni pöördemoment on nõela ja toe sujuvaks liigutamiseks piisav. Viimane element on elektromagnet. Mosfeti lähtestamiseks kasutatakse ühte tõmbetakistit, kui arduino ei saada voolu. Muude elektroonikaseadmete kaitsmiseks lisatakse elektromagnetile ka tagasilöögidiood. Mosfet lülitab magneti kõrge ja madala oleku vahel.

Samm: Pythoni kood

Arvuti ja arduino vahelise suhtluse jaoks pythoni abil lähtusime sellel foorumil esitatud koodidest:

Sammumootori juhtimiseks oli see sait väga kasulik: https://www.makerguides.com/drv8825-stepper-motor-driver-arduino-tutorial/ Ja arduino põhitõdede mõistmiseks oli ka arduino projektide raamat väga abivalmis. Koodil on kaks osa: esimene on python -kood, mis teisendab ascii -binaarkoodi tähe ja saadab selle haaval arduinole, ja teine on arduino -kood, mis läheb vastavatesse mullidesse. Järgmine vooskeem selgitab arduino koodi põhimõtet:

6. samm: video

Tööprojekt!

7. samm: täiustused

Projekti saab täiustada mitmel viisil. Esiteks saab mullide arvu liinil hõlpsalt suurendada. Seda saab teha, võttes pikemaid binaarkoode, kirjutades kirje juurde näiteks kaks tähte ühe asemel. ASCII kood on siis kaks korda pikem.

Kõige olulisem täiustus oleks mullide täitmine mitte ainult mööda x-, vaid ka y-telge. Mullide täitmine oleks seega 1D asemel 2D. Lihtsaim viis seda teha on muuta mullpaberi kõrgust, selle asemel, et mootorit tõsta ja langetada. See ei tähendaks mullpaberihoidja serva riputamist plaadile, vaid 3D -prinditud toele. See tugi oleks ühendatud keermestatud vardaga, mis on ise ühendatud samm -mootoriga.

8. samm: ilmnenud probleemid

Peamine probleem, millega pidime tegelema, on elektromagnet. Tõepoolest, et vältida kohmakat ja rasket kolmandat mootorit, tundus elektromagnet olevat ideaalne kompromiss. Pärast mõningaid katseid osutus jäikus pidevalt liiga madalaks. Seega tuli lisada teine vedru. Lisaks suudab see liigutada ainult väga kergeid koormusi. Erinevate elementide paigutus tuli üle vaadata.

Probleemiks oli ka süstlapump. Esiteks tuli modelleerida osa, mille saaks lõputu varda külge haakida ja kolbi samal ajal suruda. Teiseks oli pingejaotus oluline, et vältida osa purunemist. Pealegi ei ole kaks samm -mootorit ühesugused: neil pole samad omadused, mis sundis meid lisama pingejaoturit. Tuli kasutada vesivärvi (meie puhul lahjendatud guašš), sest liiga paks värv ei lähe nõelast läbi ja põhjustab torus liigset rõhukadu.