„Bubble Wrap“tapytojas: 8 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Vykdydami ULB meistriškumo kursą „Mechatronika 1 - MECA -Y403“, mūsų buvo paprašyta suprojektuoti robotą, atliekantį tam tikrą funkciją, ir sukurti svetainę, kurioje būtų apibendrintas roboto dizainas, pradedant medžiagų pasirinkimu, modeliavimas, realizavimas ir kodas, leidžiantis veikti visai sistemai. Visa grupė vieningai nusprendė realizuoti robotą „Bubble Wrap Painter“.

„Bubble Wrap Painter“yra prietaisas, galintis įpurkšti dažų į kai kuriuos burbuliukų burbuliukus iš kompiuterio tiekiamo įtampos valdymo. Iš pradžių robotas turėjo sugebėti įpurkšti skysčio 2D plokštumoje, kad sukurtų taškinį piešinį. Tačiau dėl ekonominių ir praktinių priežasčių grupė atsisakė įpurkšti dažų 1D trajektorijoje. Robotas veikia taip: sliekinio sraigto sistema naudojama švirkšto stūmokliui, iš pradžių užpildytam dažais, paspausti. Švirkštas prijungtas prie lankstaus polipropileno vamzdelio, kuris leidžia nuvesti dažus prie metalinio antgalio, pritvirtinto prie mobiliojo modulio. Šis modulis vėl gali slinkti išilgai horizontalios ašies, naudodami kirminų sistemą. Antgalis, priešingai, yra pritvirtintas prie linijinio elektromagneto, kuris taip pat pritvirtintas prie mobiliojo modulio. Elektromagnetas naudojamas ant vertikalios plokštelės pritvirtintam burbulo įvyniojimui. Kai burbulas pradurtas, į jį įpurškiami dažai ir pan.

1 žingsnis: dalių ir įrankių aprašymas

PIRKIMAS

2 spindulių jungtys nuo 5 mm iki 6 mm

1 švirkštas po 10 ml (7,5 cm ilgio)

1 vamzdis iš lankstaus polipropileno, kurio skersmuo 4 mm

1 adata su apsauginiu dangteliu

Guašas, praskiestas vandeniu

2 strypai su sriegiu: 6 mm skersmens ir 18, 5 cm ilgio

2 lygūs 8 mm skersmens ir 21 cm ilgio strypai

2 lygūs 8 mm skersmens ir 10 cm ilgio strypai

Burbulinė plėvelė

ELEKTRONIKA

1 duonos lenta

1 arduino

1 žingsninis variklis

1 žingsninis variklis RS PRO hibridinis, nuolatinio magneto žingsninis variklis 1,8 °, 0,22 Nm, 2,8 V, 1,33 A, 4 laidai

2 mikro jungiklis V-156-1C25

1 elektromagnetas ZYE1-0530

Maitinimo šaltinis

2 bananų jungtys

45 trumpieji laidai

6 laidūs kabeliai

Diodas 1N4007

Tranzistorius IRF5402

3 rezistoriai 4, 7 kohm

2 DRV8825 vairuotojai

1 mygtuko jungiklis

Sraigtas, veržlės ir fiksacijos

42 varžtai M3 16 mm ilgio

4 varžtai M3 10 mm ilgio

4 varžtai M4 16 mm ilgio

2 varžtai M2, 5 16 mm ilgio

52 atitinkami riešutai

2 plieninės plovimo mašinos M3

NAUDOTI ĮRANKIAI

Pjovimo lazeriu mašina

3D spausdintuvas („Ultimaker 2“arba „Prusa“)

Atsuktuvas

2 žingsnis: CAD failai

Pjaustymas lazeriu, kurio storis 3 mm

-atraminės plokštės

-parama pakelti jungiklį

-judanti adatos atrama

-burbulų laikiklis

-4 paaukštinimo atrama

3D Spausdinimas

-variklio palaikymas

-palaikykite srieginį strypą

-švirkšto siurblys

-adatos atrama

-švirkšto palaikymas

3 žingsnis: Surinkimas

Pirmiausia mes sukūrėme medinį pagrindą, sudarytą iš 3 skirtingų elementų: apatinės plokštės, vertikalios plokštės ir trikampės plokštės, kad viskas būtų kartu.

Paveikslėlyje matote, kad skirtingos plokštės turi pakartotinius T formos raštus. Šie modeliai naudojami tvirtinti agregatą ir leisti pagrindui būti tvirtam. Du jungikliai yra ant stūmoklio ir ant mobiliojo modulio. Tai leidžia atitinkamai nurodyti didžiausią stūmoklio išsiplėtimą ir kraštutinę dešinę mobiliojo modulio padėtį.

Be to, žingsniniai varikliai pritvirtinami keturiais varžtais prie atramos, sukurtos 3D spausdintuvu. Ant šios atramos dvi statmenos skylės leidžia pritvirtinti prie vertikalios plokštės. Srieginiai strypai, prijungti prie dviejų variklių sukimosi ašių, taip pat keturios lygios juostos laikomos papildomomis atramomis, esančiomis variklių antipode. Be to, jungtys naudojamos srieginiam strypui pritvirtinti prie žingsninių variklių sukimosi ašies.

Švirkštas taip pat tvirtinamas laikikliu, kuris yra prisukamas prie horizontalios plokštės. Jo stūmoklį galima paspausti trapecijos formos gabalu, kuris sukasi srieginiu strypu. Šios dalies viduje yra skylė, kurioje yra veržlė. Ši veržlė leidžia trapecijos daliai judėti.

Vamzdelis prijungiamas prie švirkšto, tiesiog įkišant jį į švirkšto galą. Kitas vamzdžio galas yra įstrigęs mažo balto PLA gabalo žiede. Metalinis antgalis, kuris iš pradžių buvo švirkšto dalis, taip pat buvo užfiksuotas ant vamzdelio galo. Prie adatos pridėjome švirkšto dangtelį, kad geriau užpildytumėte balto gabalo skersmenį. Dangtelio gale yra skylė, pro kurią adatos galas gali praeiti. Ši maža balta dalis yra prisukama dviem varžtais ant mobiliojo modulio stumdomos plokštės.

Mobilųjį modulį sudaro medinių dalių rinkinys, pritvirtintas taip pat, kaip ir plokštės, sudarančios pagrindą. Modulis sudaro dėžę su trimis skylėmis, kad galėtų priimti du lygius strypus ir srieginį strypą. Šios dėžutės viduje yra dvi veržlės, leidžiančios perkelti modulį. Viršutinė modulio plokštė slysta išilgai dviejų lygių juostų. Modulio vidiniame centre fiksuota plokštė laiko linijinį elektromagnetą. Tai leidžia stumdomai plokštei atlikti tiesinius judesius pirmyn ir atgal.

Yra du mediniai laikikliai, leidžiantys du perforuotus liežuvėlius pritvirtinti tiesiai prie vertikalios plokštės naudojant poveržles, užblokuotas varžtais. Šie du skirtukai savo viduryje įkiša burbuliukų plėvelės juostelę. Burbuliniame popieriuje yra septyni burbuliukai, atitinkantys 7 kompiuterio užkoduotus bitus.

Kitoje vertikalios plokštės pusėje yra PCB ir arduino. PCB yra priklijuotas prie horizontalios plokštės, naudojant iš pradžių esančią klijavimo sistemą, o arduino prisukamas prie apatinės plokštės. Be to, prie PCB prijungtas varžinis skirstytuvas, prisukamas prie medinės trikampės dalies. (NUOTRAUKA: sistemos gale)

*Kiekvienas varžtas, kuris yra sistemos dalis, tvirtinamas tinkamais varžtais.

4 žingsnis: Elektronika ir jutikliai

Turime žinoti viršutinio žingsninio variklio padėtį, kai burbulų plėvelės dažiklis pradedamas pasiekti tikslią burbuliukų padėtį. Tai yra pirmojo jungiklio tikslas. Kiekvieną kartą, kai prietaisas brėžia liniją, variklis sukasi tol, kol pasikeičia jungiklio būsena.

Mums reikia kito jungiklio, kad žinotume, kada švirkštą stumiantis žingsnelis pasiekė stūmoklio galą. Antrasis jungiklis naudojamas sistemai sustabdyti, kai švirkštas tuščias. Trečias papildomas jungiklis gali tęsti piešimą, kai švirkštas yra užpildytas. Šie jungikliai naudoja žemą įtampą ir gali būti tiesiogiai tiekiami iš arduino. Dviems žingsniniams varikliams ir magnetui reikia daugiau energijos, o juos tiekia 12 V ir 1 A maitinimo šaltinis. Dvi DRV8825 žingsninio variklio pavaros paverčia signalus iš arduino į variklių srovę. Šias tvarkykles reikia sukalibruoti. Kalibravimas atliekamas vienu žingsniu sukant pastoviu greičiu ir reguliuojant varžtą, kol sukimo momentas yra pakankamas, kad adata ir atrama būtų tolygiai judinami. Paskutinis elementas yra elektromagnetas. Vienas „pull down“rezistorius naudojamas „mosfet“nustatymui iš naujo, kai arduino nesiunčia jokios srovės. Siekiant apsaugoti kitas elektronikos dalis, prie elektromagneto taip pat pridedamas atbulinis diodas. „Mosfet“perjungia magnetą tarp aukštos ir žemos būsenos.

5 veiksmas: „Python“kodas

Bendraudami tarp kompiuterio ir „arduino“naudodami „python“, mes rėmėmės šiame forume pateiktais kodais:

Ši svetainė buvo labai naudinga norint valdyti žingsninį variklį: https://www.makerguides.com/drv8825-stepper-motor-driver-arduino-tutorial/ Ir norint suprasti arduino pagrindus, taip pat buvo pateikta „arduino“projektų knyga. labai naudingas. Yra dvi kodo dalys: pirmoji yra python kodas, kuris konvertuoja raidę į ascii dvejetainį kodą ir po truputį siunčia ją į arduino, o antroji yra arduino kodas, kuris išsipildo atitinkamais burbuliukais. Ši schema paaiškina arduino kodo principą:

6 žingsnis: vaizdo įrašas

Darbinis projektas!

7 žingsnis: patobulinimai

Projektą galima tobulinti įvairiais būdais. Pirma, burbuliukų skaičių linijoje galima lengvai padidinti. Tai galima padaryti paėmus ilgesnius dvejetainius kodus, pavyzdžiui, įraše įrašant dvi raides, o ne vieną. Tada ASCII kodas bus dvigubai ilgesnis.

Svarbiausias patobulinimas būtų sugebėjimas užpildyti burbuliukus ne tik išilgai x ašies, bet ir išilgai y ašies. Todėl burbuliukai užpildomi 2D, o ne 1D. Lengviausias būdas tai padaryti - keisti burbulo popieriaus aukštį, o ne pakelti ir nuleisti variklį. Tai reikštų ne kabinti popieriaus burbulo laikiklio kraštą ant plokštelės, o ant 3D atspausdintos atramos. Ši atrama būtų prijungta prie srieginio strypo, pati prijungta prie žingsninio variklio.

8 veiksmas: iškilusios problemos

Pagrindinė problema, su kuria teko susidurti, yra elektromagnetas. Iš tiesų, siekiant išvengti sudėtingo ir sunkaus trečiojo variklio, elektromagnetas atrodė kaip puikus kompromisas. Po kai kurių bandymų standumas nuolat pasirodė per mažas. Taigi reikėjo pridėti antrą pavasarį. Be to, jis gali perkelti tik labai lengvas apkrovas. Reikėjo peržiūrėti skirtingų elementų išdėstymą.

Švirkšto siurblys taip pat buvo problema. Pirmiausia reikėjo sumodeliuoti dalį, kurią būtų galima užsikabinti prie begalinio strypo ir tuo pačiu metu paspausti stūmoklį. Antra, įtampos pasiskirstymas buvo svarbus siekiant išvengti dalių lūžimo. Be to, 2 žingsniniai varikliai nėra vienodi: jie neturi tų pačių charakteristikų, todėl privertėme pridėti įtampos skirstytuvą. Turėjome naudoti vandens dažus (mūsų atveju praskiestą guašą), nes per stori dažai nepraeis į adatą ir per daug sumažins slėgį vamzdyje.