Automatyczny pasek: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Celem tego projektu jest stworzenie taniego zautomatyzowanego systemu sprzedaży napojów do użytku w zaawansowanych zastosowaniach konsumenckich i komercyjnych. Tradycyjne systemy automatyzacji prętów wykorzystują serwomotory i duże sztywne szyny z platformami napędzanymi pasami. Chociaż świetny projekt dla każdego, te systemy mogą być nieopłacalne, opracowaliśmy więc bardziej przystępny, przyjazny dla twórców projekt.

Cechy

• Skalowalny do dowolnego asortymentu alkoholi/miksera
• Integracja z Google API do zamawiania głosowego
• Rozległa indeksowana baza przepisów

Sprzęt komputerowy

• Raspberry Pi 3 Model B
• Niedroga aluminiowa konstrukcja wytłaczania
• Drukowane w 3D oprawy PLA
• Serwo siłowniki 9g

Krok 1: Lista części i zasoby

Wymagania sprzętowe zostały wyodrębnione i wstępnie zaprojektowane dla Ciebie. Jednak nadal potrzebujesz dostępu do niektórych zasobów, które nie zawsze są łatwo dostępne.

Będziesz potrzebować dostępu do:

• drukarka 3d
• Dremel lub piła taśmowa
• Lutownica

Uwaga: poniższe części i ceny podane są w GBP, a witryny internetowe mogą być skoncentrowane na Wielkiej Brytanii, jednak te części są łatwo dostępne w większości obszarów. Niektóre materiały będą tańsze, jeśli zostaną zamówione z Chin

Elementy ramy

• 8 x Beaumont Spirit Optic & Stand 25 ml: 18,32 £ - CaterSpeed/Alibaba
• 5 metrów x rura PCV (6 mm x 8 mm): 5,29 £ - eBay
• 20 x wsporniki do wytłaczania 90 °: 7,16 £ - ebay
• 20 x nakrętka T Drop: 3,36 £ - eBay
• 20 x M5 10mm: 3,39 £ - eBay
• Sztywny drut: 1,49 £ - eBay
• 4 metry x profil aluminiowy (20 mm x 20 mm): 22,96 £ -RS

• 1 x czujnik GP2Y0D805Z0F, odległość, 50mm, cyfrowy: 3,14 £ - Farnell

Części elektroniczne

• Ogniwo obciążnikowe 1 x 1 kg: 2,21 £ - Amazon
• 8 x Micro Servo: 11,25 £ - eBay
• 1 x czujnik zbliżeniowy - czujnik GP2Y0D805Z0F, odległość, 50 mm, cyfrowy: 3,14 £ - Farnell
• Komponenty na małą skalę można znaleźć tutaj.

Krok 2: Elektronika i PCB

Pełne schematy PCB, fotomaski i BOM są dostępne za pośrednictwem społeczności Altium CircuitMaker tutaj.

Ostateczne płyty są dwuwarstwowe, poniżej 100x100mm i można je uzyskać za 0,20 USD za sztukę za pośrednictwem usługi prototypowania JLCPCB.

Zaludniona tablica zapewniała następujące podstawowe funkcje:

• 8x kanały Servo
• 1x wejście wzmacniacza ogniwa obciążnikowego
• 1x wejście cyfrowego czujnika zbliżeniowego
• 2x debugowanie pinów GPIO z diodami LED

Do przyszłego rozwoju przewidziano również podkładki pod:

• 8x Dodatkowe kanały serwo
• 4x wejścia ADC ogólnego przeznaczenia
• 1x Zapasowy kanał wzmacniacza ogniwa obciążnikowego
• 2x optoizolowane sterowniki elektromagnetyczne z szyną 12V

Krok 3: Drukowanie 3D

Należy wydrukować 4 różne części.

• Mocowania serwo
• Klipsy optyczne
• Wspornik czujnika zbliżeniowego
• Uchwyty do rur PVC

Osiem uchwytów i klipsów do serwomechanizmu, jeden czujnik zbliżeniowy i dwa uchwyty do rurek muszą zostać wydrukowane. Pliki dostępne są tutaj.

Systemy dozujące działają poprzez 9g serwo zamontowane na każdej optyce, z metalową rozpórką łączącą go z podstawą tłoka. Gdy serwo obraca się, mechanizm tłoka jest wyciągany do góry, zamykając linię napełniania butelki, otwierając linię dozownika i umożliwiając powrót powietrza przez element sprężynujący w układzie optycznym.

Rurki z PVC dopuszczonego do kontaktu z żywnością wychodzą z każdego układu optycznego i są utrzymywane centralnie nad pojemnikiem przez dwa elementy wyrównujące.

Za ogniwem obciążnikowym znajduje się cyfrowy czujnik zbliżeniowy, zapewniający wykrywanie kubka na płycie, utrzymywanej w miejscu przez przesuwne nadrukowane mocowanie na profilu.

Dostarczane są pliki części i zespołów programu Inventor wraz z dodatkowymi modelami STL dla komponentów drukowanych. Dołączone są również rysunki techniczne kluczowych części, które można również uzyskać z dokumentów wynalazcy w skali mm.

Krok 4: Ramka

1. Pokrój profil na segmenty (4 x 400mm, 7 x 300mm, 1 x 15mm)

2. Zmontuj prostopadłościan za pomocą wsporników 90 stopni i nakrętek teowych na połączeniach 90 stopni. Użyj sekcji 400 mm jako słupków pionowych, pozostawiając jedną z sekcji 300 mm wolną, jak pokazano.

3. Podłącz 15mm kawałek do środka dolnej części pleców.

4. Przymocuj wydrukowany w 3D czujnik zbliżeniowy i uchwyt na kubek do sekcji 15 mm, jak pokazano.

5. Posmaruj płytkę ogniwem obciążnikowym i przykręć do końca sekcji 15 mm za pomocą nakrętek teowych i śrub M5 20 mm.

Krok 5: Optyka

Aby optyka mogła być obsługiwana przez serwa, główna sprężyna musi zostać usunięta.

1. Zdejmij plastikową obudowę i dużą sprężynę z dolnej części optyki.

2. Zamocuj wydrukowane w 3D części i serwa, jak pokazano.

3. Podłącz serwa do podstawy nurnika, przez otwory w ramieniu serwomechanizmu i części drukowanej za pomocą sztywnego drutu.

4. Przymocuj optykę do stojaków i przymocuj je do ramy w równych odstępach, aby uniknąć nierównych obciążeń.

Krok 6: Oprogramowanie

Całe oprogramowanie wymagane do tego projektu jest dostępne na naszym githubie.

Oprogramowanie składa się z dwóch głównych sekcji: serwera i oprogramowania układowego. Oprogramowanie układowe to kod źródłowy w języku c++, który kompiluje się do współużytkowanego obiektu, który zawiera zautomatyzowaną logikę słupka i współdziała z ogniwem obciążnikowym (HX711), serwomechanizmami i czujnikiem zbliżeniowym. Katalog serwera zawiera serwer WWW Pythona, który importuje udostępniony obiekt jako moduł, po odebraniu elementu webhook z dialogflow następnie analizuje i uzyskuje dostęp do żądanego zachowania za pośrednictwem powiązania.

Logika i zachowanie

Zachowanie zautomatyzowanego pręta można przedstawić jako maszynę stanów pokazaną powyżej. Po umieszczeniu filiżanki maszyna jest gotowa do złożenia zamówienia, po otrzymaniu rozpocznie dozowanie. Po zakończeniu powróci do stanu gotowości na kolejny napój, a jeśli kubek zostanie kiedykolwiek wyjęty, powróci do oczekiwania na umieszczenie. Wykrywanie kubka odbywa się za pomocą czujnika zbliżeniowego, który zwraca wartość logiczną w zależności od tego, czy odczytuje wysoką lub niską wartość. Dozowanie jest monitorowane przez czujnik wagi; gdy serwer WWW Pythona otrzyma zamówienie, oblicza wymaganą wagę do dozowania z wymaganej objętości i tabeli wyszukiwania gęstości. Serwa mapowane do tego napoju są następnie odnajdywane, a następnie uruchamiane, aż do dopasowania wagi. Po zakończeniu serwer zwraca odpowiedź do dialogflow, wskazując użytkownikowi, że napój jest gotowy.

Krok 7: Pomoc i problemy

Mamy nadzieję, że podobał Ci się nasz przewodnik i chcielibyśmy wiedzieć, czy sam zdecydujesz się go zbudować! Jeśli masz jakiekolwiek problemy, możesz zostawić komentarz poniżej, a my z przyjemnością Ci pomożemy.

Dodatkowa funkcjonalność na płycie powinna umożliwić rozszerzenie systemu do 16 różnych komponentów do napojów, a także dodanie wielu innych mechanicznych siłowników lub czujników. Alternatywnie możesz rozwidlić nasze pliki projektowe sprzętu lub oprogramowania i dodać własne pomysły! Chcielibyśmy zobaczyć, co społeczność może z tym zrobić.

Dziękujemy za poświęcenie czasu na przeczytanie tego i życzymy wszystkiego najlepszego z twoim własnym projektem: Eddy, Joe i Pete.