Автоматическая панель: 7 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Этот проект направлен на создание недорогой автоматизированной системы продажи напитков для использования в высокопроизводительных потребительских и коммерческих приложениях. В традиционных системах автоматизации стержней используются серводвигатели и большие жесткие рельсы с платформами с ременным приводом. Несмотря на то, что эти системы являются отличным проектом для всех, они могут быть непомерно дорогими, поэтому мы разработали более доступный и удобный для производителей дизайн.

Функции

• Масштабируемость для любого ассортимента спиртных напитков / миксера
• Интеграция Google API для голосового заказа
• Обширная база данных рецептов

Аппаратное обеспечение

• Raspberry Pi 3 Модель B
• Недорогая алюминиевая экструзионная конструкция
• 3D-печатные светильники из PLA
• Сервоприводы 9g

Шаг 1. Список деталей и ресурсы

Требования к оборудованию были обобщены и заранее разработаны для вас. Однако вам по-прежнему нужен доступ к некоторым ресурсам, которые не всегда легко доступны.

Вам понадобится доступ к:

• 3д принтер
• Дремель или ленточная пила
• Паяльник

Примечание. Следующие детали и цены указаны в фунтах стерлингов, а веб-сайты могут быть ориентированы на Великобританию, однако эти детали легко доступны в большинстве регионов. Некоторые материалы будут дешевле при заказе из Китая

Компоненты рамы

• 8 x Beaumont Spirit Optic & Stand 25 мл: 18,32 фунтов стерлингов - CaterSpeed / Alibaba
• 5 метров x ПВХ-трубка (6 мм x 8 мм): 5,29 фунтов стерлингов - ebay
• 20 экструзионных кронштейнов под углом 90 °: 7,16 фунтов стерлингов - ebay
• 20 х Т-образных гаек: 3,36 фунта стерлингов - ebay
• 20 x M5 10 мм: 3,39 фунта стерлингов - ebay
• Жесткая проволока: 1,49 £ - ebay
• 4 метра x алюминиевый профиль (20 мм x 20 мм): £ 22,96 -RS

• 1 x датчик GP2Y0D805Z0F, расстояние, 50 мм, цифровой: 3,14 фунта стерлингов - Farnell

Электронные компоненты

• 1 датчик нагрузки 1 кг: 2,21 фунта стерлингов - Amazon
• 8 x Micro Servo: £ 11,25 - ebay
• 1 x Датчик приближения - датчик GP2Y0D805Z0F, расстояние, 50 мм, цифровой: 3,14 фунта стерлингов - Farnell
• Здесь можно найти мелкомасштабные компоненты.

Шаг 2: электроника и печатная плата

Полные схемы печатных плат, фотошаблоны и спецификации доступны через сообщество Altium CircuitMaker здесь.

Конечные платы являются двухслойными, размером менее 100x100 мм и могут быть приобретены по цене 0,20 доллара за штуку через службу прототипирования JLCPCB.

Заполненная плата обеспечивала следующие основные функции:

• 8x сервоканалов
• 1x вход усилителя тензодатчика
• 1x цифровой датчик приближения
• 2x вывода Debug GPIO со светодиодами

Для дальнейшего развития также были предусмотрены колодки для:

• 8x дополнительных сервоканалов
• 4 входа АЦП общего назначения
• 1x запасной канал усилителя тензодатчика
• 2x оптоизолированных соленоидных драйвера с шиной 12 В

Шаг 3: 3D-печать

Необходимо напечатать 4 разные части.

• Сервоприводы
• Оптические зажимы
• Кронштейн датчика приближения
• Держатели трубок из ПВХ

Необходимо напечатать восемь держателей сервоприводов и зажимов, один датчик приближения и два держателя для трубок. Файлы доступны здесь.

Системы дозирования работают через сервопривод 9g, установленный на каждой оптике, с металлической стойкой, соединяющей его с основанием поршня. Когда сервопривод вращается, плунжерный механизм вытягивается вверх, закрывая линию наполнения бутылки, открывая линию дозатора и позволяя воздуху возвращаться через подпружиненный элемент внутри оптики.

Трубки из пищевого ПВХ проходят от каждой оптики и удерживаются по центру над приемником двумя выравнивающими компонентами.

За датчиком нагрузки находится цифровой датчик приближения, обеспечивающий обнаружение чашки на пластине, удерживаемой на месте с помощью скользящей печатной опоры на экструзии.

Предоставляются файлы деталей и сборок Inventor с дополнительными моделями STL для печатных компонентов. Также включены технические чертежи основных деталей, которые также могут быть взяты из документов изобретателя в миллиметровом масштабе.

Шаг 4: рамка

1. Разрежьте экструзию на сегменты (4 x 400 мм, 7 x 300 мм, 1 x 15 мм).

2. Соберите кубоид, используя 90-градусные кронштейны и Т-образные гайки на 90-градусных соединениях. Используйте 400-миллиметровые секции в качестве вертикальных стоек, оставив одну из 300-миллиметровых секций свободной, как показано.

3. Присоедините 15-миллиметровую деталь к центру поперечного сечения нижней части спины.

4. Прикрепите напечатанный на 3D-принтере датчик приближения и подстаканник к 15-миллиметровой секции, как показано.

5. Закрепите пластину эпоксидной смолой к датчику нагрузки и прикрутите к концу 15-миллиметровой секции с помощью Т-образных гаек и 20-миллиметровых болтов M5.

Шаг 5: оптика

Чтобы оптика приводилась в действие сервоприводами, необходимо снять главную пружину.

1. Снимите пластиковый корпус и большую пружину с нижней части оптики.

2. Присоедините детали и сервоприводы, напечатанные на 3D-принтере, как показано на рисунке.

3. Подключите сервоприводы к основанию плунжера через отверстия в рычаге сервомеханизма и печатную часть, используя жесткий провод.

4. Прикрепите оптику к стойкам и закрепите их на раме на равном расстоянии друг от друга, чтобы избежать неравномерных нагрузок.

Шаг 6: программное обеспечение

Все программное обеспечение, необходимое для этого проекта, доступно на нашем гитхабе.

Программа состоит из двух основных разделов: сервер и прошивка. Прошивка - это исходный код на C ++, который компилируется в общий объект, который содержит автоматическую линейную логику и взаимодействует с датчиком нагрузки (HX711), сервоприводами и датчиком приближения. Каталог server содержит веб-сервер python, который импортирует общий объект как модуль, после того как он получает веб-перехватчик из диалогового потока, он впоследствии анализирует и получает доступ к желаемому поведению через привязку.

Логика и поведение

Поведение автоматизированной панели можно представить в виде конечного автомата, показанного выше. Как только чашка будет размещена, машина будет готова к заказу, после получения она начнет подачу. По завершении он вернется в состояние готовности для следующего напитка, и если чашку когда-либо удалят, она вернется в режим ожидания, чтобы ее поставили. Обнаружение чашки осуществляется датчиком приближения, который возвращает логическое значение в зависимости от того, является ли оно высоким или низким. Диспенсация контролируется датчиком веса; как только веб-сервер python получает заказ, он вычисляет требуемый вес для распределения из требуемого объема и таблицы поиска плотности. Затем обнаруживаются сервоприводы, сопоставленные с этим напитком, и они активируются до тех пор, пока не будет согласован вес. После завершения сервер возвращает ответ диалоговому потоку, указывающий пользователю, что его напиток готов.

Шаг 7. Помощь и проблемы

Мы надеемся, что вам понравилось наше руководство, и мы хотели бы знать, решите ли вы создать его самостоятельно! Если у вас есть какие-либо проблемы, оставьте комментарий ниже, и мы будем рады вам помочь.

Дополнительная функциональность на плате должна позволить вам расширить вашу систему до 16 различных компонентов напитков, а также добавить ряд других механических приводов или датчиков. В качестве альтернативы, не стесняйтесь создавать форк наших файлов аппаратного или программного обеспечения и добавлять свои собственные идеи! Нам бы очень хотелось увидеть, что сообщество может сделать из этого.

Спасибо, что нашли время, чтобы прочитать это, и желаем вам всего наилучшего в вашем собственном проекте: Эдди, Джо и Пит.