Bubble Wrap -skilder: 8 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

As deel van ons "Mechatronics 1 - MECA -Y403" Master 1 -kursus by ULB, is ons gevra om 'n robot te ontwerp wat 'n spesifieke funksie verrig en 'n webwerf te skep wat die ontwerp van die robot opsomming, begin met die keuse van materiaal, die modellering, die besef en die kode wat die hele stelsel laat werk. Die hele groep het eenparig gekies om die robot "Bubble Wrap Painter" te verwesenlik.

Die "Bubble Wrap Painter" is 'n apparaat wat verf in 'n paar borrels van die borrelomhulsel kan spuit vanaf 'n spanningsbeheer wat deur die rekenaar verskaf word. Aanvanklik moes die robot die vloeistof in 'n 2D -vlak kan spuit om 'n vlektekening te genereer. Om ekonomiese en praktiese redes het die groep egter teruggetrek om verf op 'n 1D -baan te spuit. Die robot werk soos volg: 'n wurmskroefstelsel word gebruik om die suier van 'n spuit wat aanvanklik met verf gevul is, te druk. Die spuit is gekoppel aan 'n buigsame buis van polipropileen waarmee die verf gelei kan word na 'n metaalpunt wat aan die mobiele module geheg is. Hierdie module kan weer langs 'n horisontale as gly deur middel van 'n wurmstelsel. Die punt, aan die ander kant, is aan 'n lineêre elektromagneet vasgemaak wat ook aan die mobiele module gekoppel is. Die elektromagneet word gebruik om die borrelplastiek wat op 'n vertikale plaat vasgemaak is, te prik. Sodra die borrel deurboor is, word die verf daarin ingespuit, ensovoorts.

Stap 1: Beskrywing van onderdele en gereedskap

AANKOOP

2 Balkkoppelings 5mm tot 6mm

1 spuit van 10 ml (7, 5 cm lank)

1 buis in buigsame polipropileen met 'n deursnee van 4 mm

1 naald met sy veiligheidsdop

Gouache verdun met water

2 draaddrade: 6 mm in deursnee en 18 cm, 5 cm lank

2 gladde stawe van 8 mm in deursnee en 21 cm lank

2 gladde stawe van 8 mm in deursnee en 10 cm lank

Borrelplastiek

ELEKTRONIES

1 broodbord

1 arduino

1 stapmotor

1 stapmotor RS PRO Hybrid, permanente magneetstappenmotor 1.8 °, 0.22Nm, 2.8 V, 1.33 A, 4 drade

2 mikroskakelaar V-156-1C25

1 elektromagneet ZYE1-0530

Kragtoevoer

2 piesang verbindings

45 springdrade

6 geleidende kabels

Diode 1N4007

Transistor IRF5402

3 weerstande 4, 7 kohm

2 DRV8825 bestuurders

1 drukknopskakelaar

SKROEF, NOTE EN FIXASIES

42 skroewe M3 16 mm lank

4 skroef M3 10 mm lank

4 skroewe M4 16 mm lank

2 skroewe M2, 5 16 mm lank

52 ooreenstemmende neute

2 gewone wasser M3

GEBRUIKTE GEREEDSKAP

Laser snymasjien

3D -drukker (Ultimaker 2 of Prusa)

Skroewedraaier

Stap 2: CAD -lêers

LASERSNIT met 'n dikte van 3 mm

-ondersteun borde

-ondersteuning om die skakelaar op te lig

-beweegbare steun vir die naald

-borrelhouer

-4 verhoogde ondersteuning

3D AFDRUKKING

-ondersteuning vir die motor

-ondersteun die draadstang

-spuitpomp

-ondersteuning vir die naald

-ondersteuning vir die spuit

Stap 3: Montering

Om mee te begin, het ons 'n houtbasis ontwerp wat bestaan uit drie verskillende elemente: 'n onderplaat, 'n vertikale plaat en 'n driehoekige plaat om alles bymekaar te hou.

U kan op die foto sien dat die verskillende plate herhaalde T-vormige patrone het. Hierdie patrone word gebruik om die samestelling vas te maak en die basis robuust te maak. Die twee skakelaars word op die suier en op die mobiele module geplaas. Hierdeur kan onderskeidelik 'n verwysing gegee word na die maksimum uitbreiding van die suier en 'n verwysing na die uiterste regter posisie van die mobiele module.

Daarbenewens word die steppmotors met vier skroewe vasgemaak aan 'n steun wat met 'n 3D-drukker gemaak is. Op hierdie steun kan twee loodregte gate vasgemaak word aan die vertikale plaat. Die skroefdraadstawe wat met die twee rotasie -asse van die motors sowel as die vier gladde stawe verbind word, word vasgehou deur ekstra stutte wat op die teenpode van die motors geleë is. Daarbenewens word verbindings gebruik om die draadstang aan die rotasie-as van die steppmotors vas te maak.

Die spuit word ook vasgemaak met 'n hakie wat op die horisontale plaat vasgeskroef word. Sy suier kan met 'n trapeziumvormige stuk wat langs die skroefdraad loop, gedruk word terwyl dit draai. Hierdie deel het 'n gat in die binnekant, met 'n moer. Hierdie moer laat die trapeziumvormige deel beweeg.

Die buis word aan die spuit gekoppel deur dit eenvoudig aan die einde van die spuit te steek. Die ander kant van die buis sit vas in die ring van 'n klein wit PLA -stuk. Die metaalpunt wat oorspronklik deel van die spuit was, is ook aan die einde van die buis vasgemaak. Ons het die spuitdop by die naald gevoeg om die deursnee van die wit stuk beter te vul. Die dop het 'n gaatjie aan die einde om die naaldpunt deur te laat gaan. Hierdie klein wit deel word met twee skroewe op die skuifplaat van die mobiele module vasgeskroef.

Die mobiele module bestaan uit 'n stel houtonderdele wat op dieselfde manier vasgemaak is as die plate waaruit die basis bestaan. Die module vorm 'n boks met drie gate om die twee gladde stawe en die draadstang te aanvaar. Binne hierdie boks is twee moere waarmee die module geskuif kan word. Die boonste plaat van die module gly langs twee gladde stawe. In die interne sentrum van die module is daar 'n vaste plaat wat die lineêre elektromagneet bevat. Dit laat die glyplaat toe om lineêre bewegings heen en weer te maak.

Daar is twee houtbeugels waarmee twee geperforeerde tonge direk aan die vertikale plaat vasgemaak kan word met behulp van ringe wat deur die skroewe geblokkeer word. Hierdie twee oortjies maak 'n strook borrelplastiek in hul middel vas. Die borrelpapier hier bevat sewe borrels wat ooreenstem met die 7 bisse wat deur die rekenaar gekodeer word.

Aan die ander kant van die vertikale plaat is die PCB en die arduino. Die PCB word aan die horisontale plaat vasgeplak deur middel van 'n lijmstelsel wat aanvanklik teenwoordig is en die arduino word aan die onderplaat vasgeskroef. Daarbenewens is daar 'n weerstandsverdeler wat aan die PCB gekoppel is, wat aan die driehoekige houtgedeelte vasgeskroef is. (FOTO: agterkant van die stelsel)

*Elke skroef wat deel uitmaak van die stelsel word gekonsolideer deur geskikte boute.

Stap 4: Elektronika en sensors

Ons moet die posisie van die boonste stapmotor ken wanneer die borrelverfskilder begin om die presiese posisies van die borrels te bereik. Dit is die doel van die eerste skakelaar. Elke keer dat die toestel 'n streep trek, draai die motor totdat die skakelaar van toestand verander.

Ons benodig nog 'n skakelaar om te weet wanneer die stapper wat op die spuit druk, die einde van die suier bereik het. Die tweede skakelaar word gebruik om die stelsel te stop as die spuit leeg is. 'N Derde opsionele skakelaar kan met die verf voortgaan as die spuit ingevul is. Hierdie skakelaars gebruik lae spannings en kan direk deur die arduino voorsien word. Die twee stapmotors en die magneet benodig meer krag en word verskaf deur 'n kragopwekker wat 12V en 1A lewer. Twee DRV8825 -stapmotorbestuurders verander die seine van die arduino in 'n stroom vir die motors. Hierdie bestuurders moet gekalibreer word. Die kalibrasie word uitgevoer deur een stepper teen konstante snelheid te laat draai en die skroef van die bestuurder aan te pas totdat die wringkrag voldoende is om die naald en die steun glad te beweeg. Die laaste element is die elektromagneet. Een aftrekweerstand word gebruik om die mosfet terug te stel as daar geen stroom deur die arduino gestuur word nie. Om die ander elektroniese onderdele te beskerm, word 'n terugdraaidiode ook by die elektromagneet gevoeg. Die mosfet skakel die magneet tussen hoë en lae toestande.

Stap 5: Python -kode

Vir die kommunikasie tussen die rekenaar en die arduino met behulp van python, het ons onsself gebaseer op die kodes wat op hierdie forum verskaf word:

Om die stapmotor te beheer, was hierdie webwerf baie nuttig: https://www.makerguides.com/drv8825-stepper-motor-driver-arduino-tutorial/ En om die basiese beginsels van arduino te verstaan, was die 'arduino-projekteboek' ook Baie behulpsaam. Daar is twee dele van die kode: die eerste een is 'n python -kode wat 'n letter in die ascii -binêre kode omskakel en dit stukkie vir stukkie na die arduino stuur, en die tweede een is 'n arduino -kode wat in die ooreenstemmende borrels spaar. Die volgende vloeidiagram verduidelik die beginsel van die arduino -kode:

Stap 6: Video

Die werkprojek!

Stap 7: Verbeterings

Die projek kan op verskeie maniere verbeter word. Eerstens kan die aantal borrels op 'n lyn maklik verhoog word. Dit kan gedoen word deur langer binêre kodes te neem, deur twee letters by die inskrywing in plaas van een byvoorbeeld te skryf. Die ASCII -kode sal dan twee keer langer wees.

Die belangrikste verbetering sou wees om die borrels nie net langs die x-as nie, maar ook langs die y-as in te vul. Borrelvulling sou dus in 2D in plaas van 1D gedoen word. Die maklikste manier om dit te doen, is om die hoogte van die borrelpapier te verander, in plaas van die motor op en af te laat sak. Dit beteken dat die rand van die borrelpapierhouer nie op die bord hang nie, maar op 'n 3D -gedrukte steun. Hierdie steun sou gekoppel wees aan 'n skroefdraadstaaf, self gekoppel aan 'n stapmotor.

Stap 8: Probleme ondervind

Die grootste probleem waarmee ons te doen gehad het, is die elektromagnet. Om te voorkom dat 'n omslagtige en swaar derde enjin voorkom, was die elektromagneet die perfekte kompromie. Na 'n paar toetse was die styfheid konstant te laag. 'N Tweede veer moes dus bygevoeg word. Boonop kan dit slegs baie ligte vragte beweeg. Die rangskikking van die verskillende elemente moes hersien word.

Die spuitpomp was ook 'n probleem. Eerstens moes 'n deel gemodelleer word wat aan die eindelose staaf gehaak kon word en terselfdertyd op die suier kon druk. Tweedens was die spanningverdeling belangrik om te voorkom dat die onderdele breek. Boonop is die 2 stepper -motors nie dieselfde nie: hulle het nie dieselfde eienskappe nie, wat ons gedwing het om 'n spanningsverdeler by te voeg. Ons moes waterverf (verdunde gouache in ons geval) gebruik, omdat 'n te dik verf nie in die naald sou slaag nie en te veel drukverlies in die pyp sou veroorsaak.