Bubble Wrap Ressam: 8 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

ULB'deki "Mekatronik 1 - MECA-Y403" Master 1 kursumuzun bir parçası olarak, belirli bir işlevi yerine getiren bir robot tasarlamamız ve malzeme seçiminden başlayarak robotun tasarımını özetleyen bir web sitesi oluşturmamız istendi. modelleme, gerçekleştirme ve tüm sistemin çalışmasına izin veren kod. Tüm grup oybirliğiyle "Bubble Wrap Painter" robotunu gerçekleştirmeyi seçti.

"Bubble Wrap Painter", bilgisayar tarafından sağlanan bir voltaj kontrolünden balonlu ambalajın bazı baloncuklarına boya enjekte edebilen bir cihazdır. Başlangıçta, bir nokta çizimi oluşturmak için robotun sıvıyı 2 boyutlu bir düzlemde enjekte edebilmesi gerekiyordu. Bununla birlikte, ekonomik ve pratik nedenlerden dolayı grup, 1 boyutlu bir yörüngeye boya enjekte etmek için geri çekildi. Robot şu şekilde çalışır: Başlangıçta boya ile doldurulmuş bir şırınganın pistonuna basmak için bir sonsuz vida sistemi kullanılır. Şırınga, boyanın mobil modüle bağlı metal bir uca iletilmesine izin veren esnek bir polipropilen tüpe bağlanır. Bu modül yine bir solucan sistemi sayesinde yatay bir eksende kayabilmektedir. Uç ise yine mobil modüle bağlı olan lineer bir elektromıknatısa bağlıdır. Elektromıknatıs, dikey bir plaka üzerine sabitlenmiş kabarcık sargısını delmek için kullanılır. Kabarcık delindikten sonra içine boya enjekte edilir ve bu böyle devam eder.

Adım 1: Parçalar ve Araçlar Açıklaması

SATIN ALMAK

2 Kiriş Bağlantısı 5 mm - 6 mm

10 ml'lik 1 şırınga (7, 5 cm uzunluğunda)

4 mm çapında esnek polipropilenden 1 boru

onun emniyet kapağı ile 1 iğne

Su ile seyreltilmiş guaj

2 dişli çubuk: çap 6 mm ve 18, 5 cm uzunluğunda

8 mm çapında ve 21 cm uzunluğunda 2 düz çubuk

8 mm çapında ve 10 cm uzunluğunda 2 düz çubuk

Kabarcık sarma

ELEKTRONİK

1 ekmek tahtası

1 arduino

1 step motor

1 step motor RS PRO Hibrit, Kalıcı Mıknatıslı Step Motor 1,8°, 0,22Nm, 2,8 V, 1,33 A, 4 Telli

2 mikro anahtar V-156-1C25

1 elektromıknatıs ZYE1-0530

Güç kaynağı

2 muz konektörü

45 atlama teli

6 iletken kablo

diyot 1N4007

Transistör IRF5402

3 direnç 4, 7 kohm

2 DRV8825 sürücüsü

1 basmalı düğme anahtarı

VİDA, SOMUN VE BAĞLANTILAR

42 vida M3 16 mm uzunluğunda

4 vida M3 10 mm uzunluğunda

4 vida M4 16 mm uzunluğunda

2 vida M2, 5 16 mm uzunluğunda

52 karşılık gelen fındık

2 çelik düz pul M3

KULLANILAN ARAÇLAR

Lazer kesme makinesi

3D yazıcı (Ultimaker 2 veya Prusa)

Tornavida

2. Adım: CAD Dosyaları

3 mm kalınlığında LAZER KESİM

-destek plakaları

- anahtarı kaldırmak için destek

-iğne için hareketli destek

-kabarcık tutucu

-4 yükseltme desteği

3D BASKI

-motor için destek

- dişli çubuğu destekleyin

-şırınga pompası

-iğne için destek

- şırınga için destek

Adım 3: Montaj

Başlangıç olarak, 3 farklı elemandan oluşan bir ahşap taban tasarladık: her şeyi bir arada tutmak için bir alt plaka, bir dikey plaka ve bir üçgen plaka.

Farklı plakaların tekrarlanan T şeklinde desenlere sahip olduğunu resimde görebilirsiniz. Bu desenler, montajı sabitlemek ve tabanın sağlam olmasını sağlamak için kullanılır. İki anahtar piston ve mobil modül üzerine yerleştirilmiştir. Bu, sırasıyla pistonun maksimum genişlemesi hakkında bir referans ve mobil modülün en sağ pozisyonu hakkında bir referans verilmesine izin verir.

Ayrıca step motorlar, 3D yazıcı ile oluşturulan bir desteğe dört vida ile sabitlenmiştir. Bu destek üzerinde iki adet dikey delik, dikey plakaya sabitlemeyi sağlar. Motorların iki dönme eksenine bağlı dişli çubuklar ve dört düz çubuk, motorların antipodunda bulunan ek desteklerle tutulur. Buna ek olarak, step motorların dönüş eksenine dişli çubuğu sabitlemek için konektörler kullanılır.

Şırınga ayrıca yatay plakaya vidalanan bir braket ile sabitlenir. Piston, dönerken dişli çubuk boyunca uzanan yamuk bir parça vasıtasıyla bastırılabilir. Bu parçanın iç kısmında bir somun ile donatılmış bir delik vardır. Bu somun yamuk parçanın hareket etmesini sağlar.

Tüp, şırınganın ucuna basitçe takılarak şırıngaya bağlanır. Tüpün diğer ucu, küçük beyaz bir PLA parçasının halkasına sıkışmış. Başlangıçta şırınganın parçası olan metal uç da tüpün ucuna takılmıştır. Beyaz parçanın çapını daha iyi doldurmak için iğneye şırınga kapağını ekledik. Kapağın ucunda iğne ucunun geçmesine izin veren bir delik vardır. Bu küçük beyaz parça, mobil modülün kayar plakasına iki vida ile vidalanmıştır.

Mobil modül, tabanı oluşturan plakalarla aynı şekilde sabitlenmiş bir dizi ahşap parçadan oluşur. Modül, iki düz çubuğu ve dişli çubuğu kabul etmek için üç delikli bir kutu oluşturur. Bu kutunun içinde modülün hareket etmesini sağlayan iki somun bulunmaktadır. Modülün üst plakası iki düz çubuk boyunca kayar. Modülün iç merkezinde, sabit bir plaka doğrusal elektromıknatısı tutar. Bu, kayar plakanın ileri geri doğrusal hareketler yapmasını sağlar.

Vidalar tarafından bloke edilen pullar kullanılarak iki delikli dilin doğrudan dikey plakaya sabitlenmesini sağlayan iki ahşap braket vardır. Bu iki tırnak, merkezlerinde bir baloncuklu naylon şeridi sıkıştırır. Buradaki baloncuk kağıdı, bilgisayar tarafından kodlanan 7 bite karşılık gelen yedi baloncuk içerir.

Dikey plakanın diğer tarafında PCB ve arduino bulunur. PCB, yatay plakaya başlangıçta mevcut olan bir yapıştırma sistemi vasıtasıyla yapıştırılır ve arduino alt plakaya vidalanır. Buna ek olarak tahta üçgen parçaya vidalanan PCB'ye bağlı dirençli bir bölücü bulunmaktadır. (RESİM: sistemin arkası)

*Sistemin parçası olan vidaların her biri uygun cıvatalarla birleştirilmiştir.

Adım 4: Elektronik ve Sensörler

Kabarcıkların tam konumlarına ulaşmak için baloncuklu naylon ressamı başlatıldığında üst step motorun konumunu bilmemiz gerekir. Bu, ilk anahtarın amacıdır. Cihaz her çizgi çizdiğinde, anahtar durum değiştirene kadar motor döner.

Şırıngayı iten stepperin pistonun sonuna ne zaman ulaştığını bilmek için başka bir anahtara ihtiyacımız var. İkinci anahtar, şırınga boşaldığında sistemi durdurmak için kullanılır. Üçüncü bir isteğe bağlı anahtar, şırınga doldurulduğunda boyamaya devam edebilir. Bu anahtarlar, düşük voltaj kullanır ve doğrudan arduino tarafından beslenebilir. İki kademeli motor ve mıknatıs daha fazla güce ihtiyaç duyar ve 12V ve 1A sağlayan bir jeneratör tarafından sağlanır. İki DRV8825 step motor sürücüsü, arduino'dan gelen sinyalleri motorlar için bir akıma dönüştürür. Bu sürücülerin kalibre edilmesi gerekir. Kalibrasyon, bir kademeli sabit hızda döndürerek ve tork iğneyi ve desteği düzgün bir şekilde hareket ettirmek için yeterli olana kadar sürücü vidasını ayarlayarak yapılır. Son eleman elektromıknatıstır. Arduino tarafından akım gönderilmediğinde mosfet'i sıfırlamak için bir aşağı çekme direnci kullanılır. Diğer elektronik parçaları korumak için elektromıknatısa bir geri dönüş diyotu da eklenir. Mosfet, mıknatısı yüksek ve düşük durumlar arasında değiştiriyor.

Adım 5: Python Kodu

Python kullanarak bilgisayar ve arduino arasındaki iletişim için kendimizi bu forumda verilen kodları temel aldık:

Step motoru kontrol etmek için bu site çok yardımcı oldu: https://www.makerguides.com/drv8825-stepper-motor-driver-arduino-tutorial/ Ve arduino'nun temellerini anlamak için 'arduino projeleri kitabı' da oldu çok yararlı. Kodun iki bölümü vardır: birincisi, ascii ikili kodundaki bir harfi dönüştüren ve onu azar azar arduino'ya gönderen bir python kodudur ve ikincisi, karşılık gelen baloncuklarda kürek çeken bir arduino kodudur. Aşağıdaki akış şeması, arduino kodunun ilkesini açıklar:

6. Adım: Video

Çalışan proje!

7. Adım: İyileştirmeler

Proje birkaç şekilde geliştirilebilir. İlk olarak, bir hattaki baloncuk sayısı kolaylıkla arttırılabilir. Bu, örneğin girişte bir yerine iki harf yazarak, daha uzun ikili kodlar alarak yapılabilir. ASCII kodu daha sonra iki kat daha uzun olacaktır.

En önemli gelişme, sadece x ekseni boyunca değil, aynı zamanda y ekseni boyunca da baloncukları doldurabilmek olacaktır. Kabarcık doldurma bu nedenle 1B yerine 2B olarak yapılacaktır. Bunu yapmanın en kolay yolu, motoru kaldırıp indirmek yerine balonlu kağıdın yüksekliğini değiştirmektir. Bu, kabarcıklı kağıt tutucunun kenarını plakaya değil, 3D baskılı bir desteğe asmak anlamına gelir. Bu destek, kendisi bir step motora bağlı olan dişli bir çubuğa bağlanacaktır.

8. Adım: Karşılaşılan Sorunlar

Başa çıkmamız gereken asıl sorun elektromıknatıstı. Gerçekten de, hantal ve ağır bir üçüncü motora sahip olmaktan kaçınmak için elektromıknatıs mükemmel bir uzlaşma gibi görünüyordu. Bazı testlerden sonra, sertliğin sürekli olarak çok düşük olduğu kanıtlandı. Bu yüzden ikinci bir yay eklenmeliydi. Üstelik sadece çok hafif yükleri hareket ettirebilir. Farklı unsurların düzenlenmesi revize edilmesi gerekiyordu.

Şırınga pompası da bir sorundu. İlk olarak, sonsuz çubuğa bağlanabilecek ve aynı anda pistonu itebilecek bir parçanın modellenmesi gerekiyordu. İkincisi, parça kırılmasını önlemek için stres dağılımı önemliydi. Ayrıca, 2 step motor aynı değil: aynı özelliklere sahip değiller, bu da bizi bir voltaj bölücü eklemeye zorladı. Sulu boya (bizim durumumuzda seyreltilmiş guaj) kullanmak zorunda kaldık çünkü çok kalın bir boya iğneden geçmez ve boruda çok fazla basınç kaybına neden olur.