Винт сорттоочу машина: 7 кадам (Сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

Бир күнү лабораторияда (FabLab Moscow), мен кесиптешимдин бурамалар, гайкалар, шакектер жана башка жабдыктардын толук кутусун иреттөө менен алектенгенин көрдүм. Анын жанында токтоп, мен бир секундга карап турдум: "Бул станок үчүн идеалдуу жумуш болмок". Гуглга тез карагандан кийин, мен ар кандай тапкыч механикалык системалар мурунтан эле бар экенин көрдүм, бирок алар биздин көйгөйдү чече алышпады, анткени биздин кутучабызда ар кандай бөлүктөр бар. Таза механикалык нерсени жасоо абдан татаал болмок. Дагы бир "роботтук" системага өтүүнүн дагы бир жакшы себеби - бул мага жаккан бардык техникалык тармактарды талап кылат: машинанын көрүүсү, роботтук курал жана электромеханикалык кыймылдаткычтар!

Бул машина бурамаларды терип, аларды ар кандай кутуларга салат. Бул робот колунан турат, ал электр магнити менен иштейт, жарыктын үстүндөгү тунук жумушчу стол жана үстүндө камера. Жумуш столуна бир нече бурамалар менен гайкаларды жайгандан кийин, чырактар күйгүзүлүп, сүрөт тартылат. Алгоритм бөлүктүн формаларын аныктайт жана алардын ордун кайтарат. Акырында электромагниттик колу бөлүктөрдү биринин артынан бирин каалаган кутучаларга салып коёт.

Бул долбоор дагы эле өнүгүүдө, бирок азыр мен сиздер менен бөлүшкүм келген татыктуу жыйынтыктарды алам.

1 -кадам: Куралдар жана материалдар

Куралдар

• Лазердик кескич
• Бурч жаргыч
• Hacksaw
• Screwdriver
• Кыскычтар (канчалык жакшы болсо)
• Ысык желим мылтык

Материал

• Фанера 3мм (1 м2)
• 6 мм фанера (300 x 200 мм)
• Ак тунук пластик 4мм (500 x 250 мм)
• Компьютер (мен малина пи -ге өтүүгө аракет кылып жатам)
• Веб -камера (Logitech HD T20p, ким болбосун иштеши керек)
• 4 PWM чыгаруу / analogWrite менен Arduino (үч сервос жана электромагниттик катушка) (мен ProTrinket 5V колдоном)
• Прототип тактасы
• Электрондук зым (2м)
• Коммутатордук транзистор (2W катушкасын башкара турган ар кандай транзистор) (менде S8050 бар)
• Диод (Шоттки жакшы)
• 2 резистор (100Ω, 330Ω)
• Электр энергиясы 5В, 2А
• Серво микро (туурасы 13 узундугу 29 мм)
• 2 servo стандарт (туурасы 20 узундугу 38 мм)
• Жыгач клей
• Бурамалары бар 4 металл бурчу (милдеттүү эмес)
• Жыгач таяк (30 x 20 x 2400)
• Ысык клей
• Эмалданган жез зым (диаметри 0,2, 0,3 мм, 5м) (эски трансформатор?)
• Жумшак темир (16 x 25 x4 мм)
• Розеткасы бар 3 лампа
• Туташтыргычы (230V, 6 элемент)
• Розеткасы бар электр зымы (230В) (2 м)
• Подшипник 625ZZ (ички диаметри 5 мм, сырткы диаметри 16 мм, бийиктиги 5 мм)
• Подшипник 608ZZ (ички диаметри 8мм, сырткы диаметри 22мм, бийиктиги 7мм)
• BB rb-lyn-317 (ички диаметри 3мм, сырткы диаметри 8 мм, бийиктиги 4мм)
• Убакыт куру GT2 (2мм чайыр, туурасы 6мм, 650 мм)
• Бурама M5 x 35
• Бурама M8 x 40
• 8 бурамалар M3 x 15
• 4 бурама M4 x 60
• 6 жыгач бурама 2 х 8 мм
• Бурама M3 x 10
• Реле тактасы модулу (түздөн -түз контролер тарабынан башкарылат)

2 -кадам: Жарык кутучасын жасаңыз

Жарык кутучасында төрт негизги бөлүк жана кээ бир кашаа бар. Бул бөлүктөрдү түшүрүп, тунук пластиктен башкасына жабыштырыңыз. Мен жыгач жарым диск жана ийри дубал менен баштады. Сиз кургатуу учурунда дисктин айланасында дубалды бекем кармашыңыз керек. Мен жарым дискти жана ийри дубалдын негизин бекемдөө үчүн кыскычтарды колдондум. Андан кийин кээ бир лента жарым дисктин айланасындагы дубалды кармайт. Экинчиден, тунук иштөө столуна туруштук берүү үчүн алкакты чаптадым. Акырында жалпак дубал жыгач (ички) жана металлдык (сырткы) оң четтери менен кошулат.

Куту бүткөндөн кийин, сиз жөн гана лампочкаларды кошуп, зым менен розетканы туташтыруучу тилке менен туташтырышыңыз керек. 230В зымын сизге ыңгайлуу жерде кесип, реле модулун салыңыз. Мен коопсуздук үчүн релени (230В!) Жыгач кутуга салып койгом.

3 -кадам: Робот колун жасаңыз

Бөлүктөрдү түшүрүп, кесип алыңыз. Курду сервомоторго бекитүү үчүн мен кагаздын кесимдерин колдондум. Мен эки бөлүктөн турган курду сервомоторго кадап, эч нерсе кыймылдабашы үчүн клей коштум.

Сызыктуу вертикалдуу багыттоо үчүн, плунжерди эч кандай тоскоолдук болбош үчүн тегиздөө керек. Ал жылмакай жылыш керек. Чогулгандан кийин, бийиктиги керектүү узундуктагы көрсөтмөнү кесүү менен жөнгө салынышы мүмкүн. Бирок, борбордун ашыкча кулпусун болтурбоо үчүн аны мүмкүн болушунча көбүрөөк сактаңыз. Плунжер жөн эле кол кутусуна чапталган.

Подшипниктер чыгырыктардын ичине камтылган. Бир шкив фанеранын эки катмарынан жасалат. Бул эки катмар сөзсүз түрдө бири -бирине тийбейт, ошондуктан аларды жабыштыруунун ордуна, аларды тийиштүү кол табакчасына жабыштырыңыз. Жогорку жана ылдыйкы кол плиталар төрт M3 x 15 бурамалар жана гайкалар менен кармалып турат. Биринчи огу (чоңу) жөн эле M8 x 40 бурамасы, экинчиси (кичинеси) M5 x 35 бурамасы. Жаңгактарды колдун бөлүктөрү үчүн боштук жана шкаф катары колдонуңуз.

4 -кадам: Электромагнитти жасаңыз

Электромагнит - бул жөн эле жумшак темир өзөк, анын айланасында эмаль зым копир бар. Жумшак темир өзөгү магниттик талааны каалаган жерге жетелейт. Эмалданган зым копирдеги ток бул магнит талаасын түзөт (ал пропорционалдуу). Ошондой эле канчалык көп бурулсаңыз, сизде ошончолук магниттик талаа болот. Мен магнит талаасын кармалып турган бурамалардын жанына топтоп, алдын ала күчүн жогорулатуу үчүн U түрүндөгү темирди ойлоп таптым.

U-формасын жумшак темирден кесип алыңыз (бийиктиги: 25мм, туурасы: 15мм, темир кесилиши: 5х4мм). Зымдын U түрүндөгү темирдин айланасына оролушу алдында курч четтерин алып салуу абдан маанилүү. Ошол эле бурулуш багытын сактоо үчүн этият болуңуз (айрыкча, экинчи тарапка секиргенде, сиз өзүңүздүн көз карашыңыздан айлануу багытын өзгөртүшүңүз керек, бирок сиз U-формасындагы темир көз караштан бир эле багытты карманыңыз) (https://en.wikipedia.org/wiki/Right-hand_rule) Катушканы чынжырга тарамыштан мурун, мультиметр менен катуштун каршылыгын текшерип, Ом закону менен токту эсептеңиз (U = RI). Менин катушкамда 200дөн ашык бурулуштар бар. Мен сизге U-формасынын ичинде болгону 2 мм боштук болгонго чейин шамал сунуштайм.

Жыгач кармагыч жасалып, U түрүндөгү темир ысык клей менен бекитилген. Эки тешик зымды эки учунда бекемдөөгө мүмкүндүк берет. Акыры жыгач кармагычка эки казык кадалган. Алар эмальданган коопер зымы менен электрондук зымдын ортосундагы түйүндү түзөт. Катушканын бузулушуна жол бербөө үчүн, мен спиралдын тегерегине ысык клей катмарын коштум. Акыркы сүрөттө U түрүндөгү темирди жабуучу жыгач бөлүгүн байкаса болот. Анын милдети-U түрүндөгү темирдин ичине кандайдыр бир бурамалар тыгылып калбашы үчүн.

Эмалданган зым копир сынган трансформатордон алынган. Эгер андай кылсаңыз, зымдын үзүлбөгөнүн же колдонулган бөлүгүндө кыска туташуу жок экенин текшериңиз. Ферромагниттик өзөктөгү лентаны алып салыңыз. Темир кесимдерин кескич менен бирден бөлүп алыңыз. Андан кийин катушкадагы лентаны алып салыңыз жана акыры эмальданган зым түйүндү ачыңыз. Экинчи ором (чоң диаметри катушка) колдонулган (трансформатордун кириши 230В, чыгаруу 5В-1А).

5 -кадам: Районду жасаңыз

Прототип тактасында мен жогорудагы схеманы кургам. Биполярдык транзистор (S8050) электромагниттик катушканы алмаштыруу үчүн колдонулган. Сиздин транзистор мурунку кадамда эсептелген токту башкара аларын текшериңиз. Бул жагдайда MOSFET көбүрөөк ылайыктуу, бирок мен колумда болгон нерсени алдым (жана каршылыктын төмөн болушун кааладым). Транзисторго эки резисторду тууралаңыз.

Жогорудагы схемада VCC жана GND сөлөкөтү + жана - менин электр булагыма туташкан. Сервомоторлордо үч зым бар: Сигнал, VCC жана GND. Контроллерге сигнал зымы гана туташат, калгандары электр булагына туташат. Контроллер программист кабели менен иштейт.

6 -кадам: Кодекс

Акыркы, бирок жок дегенде: код. Аны бул жерден таба аласыз:

Контроллер үчүн бир программа бар (arduino түрү), экинчиси компьютерде иштейт (үмүт жакында малина). Контроллердеги код траекторияны пландаштыруу үчүн жооп берет жана компьютердеги код сүрөттү иштетет жана алынган позицияны контроллерге жөнөтөт. Сүрөттү иштетүү OpenCVге негизделген.

Компьютердин программасы

Программа веб -камера жана жарыктар менен сүрөткө түшөт, тунук жумушчу столдун борборун жана радиусун аныктайт жана сүрөттүн айлануусун түзөтөт. Бул баалуулуктардан программа роботтун ордун эсептейт (Биз роботтун ордун табакка ылайык билебиз). Программа винттерди жана болтторду аныктоо үчүн OpenCVнин дроб детекторунун функциясын колдонот. Блоктордун ар кандай түрлөрү керектүү компонентти тандоо үчүн колдо болгон параметрлер менен (аянты, түсү, тегеректиги, томпоктугу, инерциясы) чыпкаланат. Блок детекторунун натыйжасы - тандалган блоктордун орду (пиксел менен). Андан кийин функция бул пикселдик позицияларды кол координаттар системасындагы миллиметрдик позицияга айлантат (ортогоналдуу). Башка бир функция электромагниттин керектүү позицияда болушу үчүн ар бир колдун бириктирүүсүнүн керектүү абалын эсептейт. Натыйжада контролерго жөнөтүлгөн үч бурчтан турат.

Контроллердин программасы

Бул программа бириктирүү бурчтарын алат жана бул бурчтарга жетүү үчүн колдун бөлүктөрүн жылдырат. Алгач ошол эле убакыт аралыгында кыймыл жасоо үчүн ар бир бириктирүүнүн эң жогорку ылдамдыгын эсептейт. Андан кийин бул эң жогорку ылдамдыктарга жеткен -жетпегенин текшерет, бул учурда кыймыл үч фазадан турат: ылдамдануу, туруктуу ылдамдык жана жайлоо. Эгерде эң жогорку ылдамдыкка жетпесе, анда кыймыл эки фазадан турат: ылдамдануу жана жайлоо. Ал бир фазадан экинчи фазага өтүшү керек болгон моменттер да эсептелет. Акыр -аягы, кадам аткарылат: үзгүлтүксүз, жаңы иш жүзүндөгү бурчтар эсептелет жана жөнөтүлөт. Эгерде уя фазасына өтүү убактысы келсе, аткаруу кийинки баскычка улантылат.

7 -кадам: Акыркы тийүү

Кадр

Камераны кармоо үчүн кадр кошулду. Мен аны жыгачтан жасоону тандадым, анткени ал арзан, иштөө оңой, табуу оңой, экологиялык таза, формасы жагымдуу жана мен баштаган стильде калат. Кандай бийиктик керек экенин камера менен текшерип көрүңүз. Ошондой эле, аны катаал жана туруктуу кылууну унутпаңыз, анткени мен анын натыйжасы камеранын бардык кыймылдарына өтө сезимтал экенин байкадым (жок дегенде мен иштөө үстөлүнүн авто-аныктоо функциясын кошконго чейин). Камера жумушчу столдун борборунда жана менин учурда тунук ак беттен 520 мм алыстыкта болушу керек.

Кутулар

Сүрөттө көрүнүп тургандай, кыймылдуу сактоочу кутулар жумушчу столдун жалпак бөлүгүндө. Сиз керек болгондо көп кутучаларды жасай аласыз, бирок менин чыныгы орнотуум менен мейкиндик абдан чектелген. Ошентсе да менде бул нерсени жакшыртуу боюнча идеялар бар (келечектеги жакшыртууларды караңыз).

Келечектеги жакшыртуулар

• Учурда убакыт белдемчи жыгач бөлүгү менен жабылган, бирок бул чечим колго жете турган жерди чектейт. Мен чоң серво менен кол огунун ортосунда көбүрөөк орун кошушум керек же кичирээк жабуу системасын жасашым керек.
• Коробкалар жалпак столдун четинде, эгер мен аны жарым тегерек четине койсом, анда кутучаларды кошуп, көптөгөн компоненттердин түрлөрүн иреттөөгө көбүрөөк орун болмок.
• Азыр блокторду аныктоо чыпкасы бөлүктөрдү сорттоо үчүн жетиштүү, бирок мен кутучалардын санын көбөйткүм келгендиктен, тандалмалыкты жогорулатуу керек болот. Ушул себептен улам, мен ар кандай таануу ыкмаларын колдонууга аракет кылам.
• Азыр мен колдонгон сервомоторлордо дисктердин жарымына жетүү үчүн жетиштүү диапазон жок. Мен серволорду алмаштырышым керек же ар кандай чыгырыктардын ортосундагы азайтуу факторун өзгөртүшүм керек.
• Кээ бир маселелер көп кездешет, андыктан ишенимдүүлүктү жогорулатуу приоритет болуп саналат. Бул үчүн мен көйгөйлөрдүн түрүн классификациялап, көбүрөөк ыктымалдуулукка көңүл буруум керек. Бул U түрүндөгү темирди жана авто аныктоо борборунун алгоритмин жапкан кичинекей жыгачтан жасаганым, бирок азыр маселелерди чечүү татаалдашып баратат.
• Контроллерге жана электрондук схемага PCB жасаңыз.
• Жалгыз станцияга ээ болуу үчүн кодду Raspberry piге көчүрүңүз

Уюштуруу сынагынын экинчи сыйлыгы