Көпіршікті ораушы: 8 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

ULB -дегі «Мехатроника 1 - MECA -Y403» 1 -ші магистрлік курсының бөлігі ретінде бізден белгілі бір функцияны орындайтын робот құрастыруды және материалдарды таңдаудан бастап роботтың конструкциясын қорытындылайтын веб -сайт жасауды сұрады. модельдеу, іске асыру және код бүкіл жүйенің жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. Бүкіл топ бірауыздан «Bubble Wrap Painter» роботын іске асыруды таңдады.

«Bubble Wrap Painter» - бұл компьютер беретін кернеуді реттегіштен көпіршікті қаптаманың кейбір көпіршіктеріне бояуды енгізуге қабілетті құрылғы. Бастапқыда робот нүктелік суретті құру үшін сұйықтықты 2D жазықтықта енгізе алуы керек еді. Алайда, экономикалық және практикалық себептерге байланысты, топ 1D траекториясына бояу енгізуден бас тартты. Робот келесідей жұмыс істейді: бастапқыда бояумен толтырылған шприцтің поршенін басу үшін құртты бұрандалы жүйе қолданылады. Шприц бояуды жылжымалы модульге бекітілген металл ұшына өткізуге мүмкіндік беретін икемді полипропилен түтікке қосылған. Бұл модуль көлденең ось бойымен қайтадан құрт жүйесі арқылы сырғана алады. Ұшы, керісінше, жылжымалы модульге бекітілген сызықты электр магниттіге бекітілген. Электромагнит тік пластинаға бекітілген көпіршікті қаптаманы шаншу үшін қолданылады. Көпіршік тесілгеннен кейін, оған бояу енгізіледі және т.б.

1 -қадам: Бөлшектер мен құралдардың сипаттамасы

САТЫП АЛУ

5 мм -ден 6 мм -ге дейін 2 пучок муфтасы

10 мл (ұзындығы 7, 5 см) 1 шприц

Диаметрі 4 мм болатын икемді полипропилендегі 1 құбыр

Сақтандырғыш қалпақшасы бар 1 ине

Гуаш сумен сұйылтылған

2 бұрандалы шыбық: диаметрі 6мм және ұзындығы 18см, 5см

Диаметрі 8 мм және ұзындығы 21 см болатын 2 тегіс шыбық

Диаметрі 8 мм және ұзындығы 10 см болатын 2 тегіс шыбық

Көпіршікті орау

ЭЛЕКТРОНИКА

1 нан тақтасы

1 ардуино

1 қадамдық қозғалтқыш

1 қадамдық қозғалтқыш RS PRO Hybrid, тұрақты магнитті қадамдық қозғалтқыш 1,8 °, 0,22Нм, 2,8 В, 1,33 А, 4 сымдар

2 микро коммутатор V-156-1C25

1 ZYE1-0530 электрмагниті

Нәр беруші

2 банан қосқышы

45 секіргіш сымдар

6 өткізгіш кабель

Диод 1N4007

IRF5402 транзисторы

3 резистор 4, 7 кох

2 DRV8825 драйверлері

1 батырмалы қосқыш

БҰРАҚ, САҚТАУ ЖӘНЕ ФИКСАЦИЯЛАР

Ұзындығы 16 мм 42 бұранда M3

Ұзындығы 10 мм 4 бұранда M3

Ұзындығы 16 мм M4 4 бұранда

2 бұранда M2, ұзындығы 5 16 мм

52 сәйкес жаңғақ

2 болат қарапайым жуғыш M3

ҚОЛДАНЫЛҒАН ҚҰРАЛДАР

Лазерлік кесу машинасы

3D принтері (Ultimaker 2 немесе Prusa)

Бұрауыш

2 -қадам: CAD файлдары

Қалыңдығы 3 мм болатын лазерлік кесу

-тірек тақталар

-қосқышты көтеруді қолдау

-иненің қозғалмалы тірегі

-көпіршік ұстаушы

-4 көтергіш тірек

3D БАСУ

-қозғалтқышты қолдау

-бұрандалы таяқшаны қолдау

-сіңіргіш сорғы

-инені қолдау

-шприцке қолдау

3 -қадам: құрастыру

Алдымен біз 3 түрлі элементтен тұратын ағаш негізді жасадық: астыңғы табақ, тік пластина және үшбұрышты пластина.

Сіз суретте әр түрлі пластиналардың қайталанған Т-тәрізді өрнектері бар екенін көре аласыз. Бұл үлгілер құрастыруды бекіту үшін және негіздің берік болуына мүмкіндік беру үшін қолданылады. Екі қосқыш поршеньге және жылжымалы модульге орналастырылған. Бұл поршеньнің максималды кеңеюі туралы және мобильді модульдің оң жақ шегі туралы анықтама беруге мүмкіндік береді.

Сонымен қатар, қадамдық қозғалтқыштар төрт бұранда көмегімен 3D принтермен жасалған тірекке бекітілген. Бұл тіректе екі перпендикуляр тесік тік пластинаға бекітуге мүмкіндік береді. Қозғалтқыштардың екі айналу осіне, сондай -ақ төрт тегіс штангаға қосылған бұрандалы шыбықтар қозғалтқыштардың антиподында орналасқан қосымша тіректермен ұсталады. Бұған қоса, қосқыштар бұрандалы штанганы қадамдық қозғалтқыштардың айналу осіне бекіту үшін қолданылады.

Шприц сонымен қатар көлденең табаққа бекітілген кронштейнмен бекітіледі. Оның поршеньін бұрандалы штанганың бойымен өтетін трапеция тәрізді кесектің көмегімен басуға болады. Бұл бөліктің ішкі жағында гайкамен бекітілген тесік бар. Бұл гайка трапеция бөлігінің қозғалуына мүмкіндік береді.

Түтік шприцке оны шприцтің соңына қосу арқылы қосылады. Түтіктің екінші ұшы PLA кішкентай ақ бөлігінің сақинасына жабысып қалады. Шприцтің бастапқы бөлігі болған металл ұшы да түтіктің ұшына бекітілген. Біз ақ бөліктің диаметрін жақсы толтыру үшін инеге шприц қақпағын қостық. Қақпақтың соңында ине ұшы өтетін тесік бар. Бұл кішкентай ақ бөлік жылжымалы модульдің жылжымалы табақшасында екі бұрандамен бұралған.

Жылжымалы модуль негізді құрайтын табақшалар сияқты бекітілген ағаш бөлшектер жиынтығынан тұрады. Модуль екі тегіс штанганы және бұрандалы өзекті қабылдау үшін үш саңылауы бар қорапты құрайды. Бұл қораптың ішінде модульді жылжытуға мүмкіндік беретін екі жаңғақ бар. Модульдің үстіңгі тақтасы екі тегіс жолақ бойымен сырғып өтеді. Модульдің ішкі орталығында сызықты электрмагнитті бекітілген пластина ұстайды. Бұл жылжымалы пластинаның алға және артқа сызықты қозғалыстар жасауға мүмкіндік береді.

Бұрандалармен бекітілген шайбалардың көмегімен екі перфорацияланған тілді тік пластинаға бекітуге мүмкіндік беретін екі ағаш жақша бар. Бұл екі табақ өз ортасында көпіршікті орау жолағын бекітеді. Мұндағы көпіршікті қағазда компьютермен кодталған 7 битке сәйкес келетін жеті көпіршік бар.

Тік пластинаның екінші жағында ПХД мен arduino орналасқан. ПХД көлденең пластинаға желімдеу жүйесі арқылы жабыстырылады, ол бастапқыда бар және ардуино төменгі пластинаға бұралған. Бұған қоса, ағаш үшбұрышты бөлігіне бекітілген ПХД -ге қосылған резистивті бөлгіш бар. (СУРЕТ: жүйенің артқы жағы)

*Жүйеге кіретін бұрандалардың әрқайсысы сәйкес болттармен бекітілген.

4 -қадам: электроника мен сенсорлар

Көпіршікті орауыш бояушы көпіршіктердің нақты орындарына жете бастаған кезде біз жоғары сатылы қозғалтқыштың орнын білуіміз керек. Бұл бірінші ауысудың мақсаты. Құрылғы сызық сызған сайын қозғалтқыш қосқыш күйі өзгергенше айналады.

Шприцті итеретін қадам поршеннің соңына жеткенін білу үшін бізге басқа қосқыш қажет. Екінші қосқыш шприц бос болған кезде жүйені тоқтату үшін қолданылады. Үшінші қосымша қосқыш шприц толтырылған кезде бояуды жалғастыра алады. Бұл қосқыштар төмен кернеуді қолданады және оларды тікелей arduino жеткізе алады. Екі сатылы қозғалтқыш пен магнитке көбірек қуат қажет және олар 12В және 1А ток беретін генератормен қамтамасыз етіледі. DRV8825 екі сатылы қозғалтқыш драйверлері arduino сигналдарын қозғалтқыштар үшін токқа айналдырады. Бұл драйверлерді калибрлеу қажет. Калибрлеу бір қадамды тұрақты жылдамдықпен айналдыру арқылы және ине мен тіректі тегіс жылжыту үшін момент жеткілікті болғанша жүргізуші бұрандасын реттеу арқылы жүзеге асырылады. Соңғы элемент - электромагнит. Ардуино ток жібермеген кезде мосфетті қалпына келтіру үшін бір тартқыш резистор қолданылады. Электрониканың басқа бөлшектерін қорғау үшін электромагнитті кері диод қосады. Мосфет магнитті жоғары және төменгі күйлерге ауыстырады.

5 -қадам: Python коды

Python көмегімен компьютер мен arduino арасындағы байланыс үшін біз осы форумда берілген кодтарға сүйендік:

Қадамдық моторды басқару үшін бұл сайт өте пайдалы болды: https://www.makerguides.com/drv8825-stepper-motor-driver-arduino-tutorial/ Және arduino негіздерін түсіну үшін 'arduino жобалар кітабы' да болды. өте пайдалы. Кодтың екі бөлігі бар: біріншісі - ascii екілік кодындағы әріпті түрлендіретін және оны ардуиноға біртіндеп жіберетін питон коды, ал екіншісі - сәйкес көпіршіктерге шашырап тұратын ардуино коды. Келесі схема arduino кодының принципін түсіндіреді:

6 -қадам: бейне

Жұмысшы жоба!

7 -қадам: жақсартулар

Жобаны бірнеше жолмен жақсартуға болады. Біріншіден, сызықтағы көпіршіктердің санын оңай көбейтуге болады. Мұны екілік кодты ұзағырақ алу арқылы жасауға болады, мысалы, жазуда бір әріптің орнына екі әріп жазу арқылы. ASCII коды екі есе ұзағырақ болады.

Көпіршіктерді х осі бойынша ғана емес, у осі бойынша да толтыра білу маңызды жетілдіру болар еді. Көпіршікті толтыру 1D орнына 2D форматында жүргізілетін болады. Мұны істеудің ең оңай жолы - қозғалтқышты көтеру мен төмендетудің орнына көпіршікті қағаздың биіктігін өзгерту. Бұл көпіршікті қағаз ұстағыштың шетін пластинаға емес, 3D басып шығарылған тірекке іліп қоюды білдіреді. Бұл тірек бұрандалы штангаға қосылады, өзі қадамдық қозғалтқышқа қосылады.

8 -қадам: кездесетін мәселелер

Біз шешуге тиіс негізгі мәселе - электромагнит. Шынында да, ауыр және ауыр үшінші қозғалтқышты болдырмау үшін, электромагнит тамаша ымыраға келгендей болды. Кейбір сынақтардан кейін қаттылық үнемі тым төмен болып шықты. Сондықтан екінші көктемді қосу керек болды. Оның үстіне, ол өте жеңіл жүктемені ғана қозғай алады. Әр түрлі элементтердің орналасуын қайта қарау қажет болды.

Шприц сорғысы да проблема болды. Біріншіден, шексіз таяқшаға ілініп, поршенді бір мезгілде итеруге болатын бөлікті модельдеу керек болды. Екіншіден, бөлікті сындырмау үшін кернеуді бөлу маңызды болды. Сонымен қатар, 2 қадамдық қозғалтқыштар бірдей емес: олардың сипаттамалары бірдей емес, бұл бізді кернеу бөлгішті қосуға мәжбүр етті. Бізге су бояуын қолдануға тура келді (біздің жағдайда сұйылтылған гуашь), өйткені тым қалың бояу инеден өтпейді және құбырдағы қысымның жоғалуына әкеледі.