Pelukis Bungkus Gelembung: 8 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Sebagai bagian dari kursus Master 1 "Mekatronika 1 - MECA-Y403" kami di ULB, kami diminta untuk merancang robot yang melakukan fungsi tertentu dan membuat situs web yang merangkum desain robot, dimulai dengan pemilihan bahan, pemodelan, realisasi dan kode yang memungkinkan seluruh sistem bekerja. Seluruh kelompok dengan suara bulat memilih untuk mewujudkan robot "Bubble Wrap Painter".

The "Bubble Wrap Painter" adalah perangkat yang mampu menyuntikkan cat ke dalam beberapa gelembung bungkus gelembung dari kontrol tegangan yang disediakan oleh komputer. Awalnya, robot harus bisa menyuntikkan cairan dalam bidang 2D untuk menghasilkan gambar titik. Namun karena alasan ekonomis dan praktis, rombongan tersebut mundur untuk menyuntikkan cat pada lintasan 1D. Robot bekerja sebagai berikut: sistem sekrup cacing digunakan untuk menekan pendorong jarum suntik yang awalnya diisi dengan cat. Jarum suntik terhubung ke tabung polipropilen fleksibel yang memungkinkan cat dialirkan ke ujung logam yang terpasang pada modul seluler. Modul ini dapat meluncur sepanjang sumbu horizontal, lagi-lagi melalui sistem worm. Ujung, di sisi lain, melekat pada elektromagnet linier yang juga melekat pada modul seluler. Elektromagnet digunakan untuk menusuk bungkus gelembung yang dipasang pada pelat vertikal. Setelah gelembung ditembus, cat disuntikkan ke dalamnya dan seterusnya.

Langkah 1: Deskripsi Suku Cadang dan Alat

PEMBELIAN

2 Kopling Balok 5mm hingga 6mm

1 spuit 10 ml (panjang 7, 5 cm)

1 pipa dalam polypropylene fleksibel dengan diameter 4mm

1 jarum dengan tutup pengamannya

Guas diencerkan dengan air

2 batang berulir: diameter 6mm dan panjang 18, 5cm

2 batang halus berdiameter 8 mm dan panjang 21 cm

2 batang halus berdiameter 8 mm dan panjang 10 cm

Plastik gelembung

ELEKTRONIK

1 papan tempat memotong roti

1 arduino

1 motor langkah

1 motor stepper RS PRO Hybrid, Motor Stepper Magnet Permanen 1,8°, 0,22Nm, 2,8 V, 1,33 A, 4 Kabel

2 sakelar mikro V-156-1C25

1 elektromagnet ZYE1-0530

Sumber Daya listrik

2 konektor pisang

45 kabel jumper

6 kabel konduktif

Dioda 1N4007

Transistor IRF5402

3 resistor 4, 7 kohm

2 driver DRV8825

1 saklar tombol tekan

SEKRUP, NUTS DAN FIXATIONS

42 sekrup M3 panjang 16 mm

4 sekrup M3 panjang 10 mm

4 sekrup M4 panjang 16 mm

2 sekrup M2, 5 panjang 16 mm

52 kacang yang sesuai

2 mesin cuci polos baja M3

ALAT YANG DIGUNAKAN

Mesin pemotong laser

Printer 3D (Ultimaker 2 atau Prusa)

Obeng

Langkah 2: File CAD

PEMOTONGAN LASER dengan ketebalan 3 mm

-piring pendukung

-dukungan untuk mengangkat sakelar

-memindahkan dukungan untuk jarum

-pemegang gelembung

-4 meningkatkan dukungan

PERCETAKAN 3D

-dukungan untuk motor

-mendukung batang berulir

-pompa jarum suntik

-dukungan untuk jarum

-dukungan untuk jarum suntik

Langkah 3: Perakitan

Untuk memulainya, kami merancang alas kayu yang terdiri dari 3 elemen berbeda: pelat bawah, pelat vertikal, dan pelat segitiga untuk menyatukan semuanya.

Anda dapat melihat pada gambar bahwa pelat yang berbeda memiliki pola berbentuk T yang berulang. Pola-pola ini digunakan untuk memperbaiki rakitan dan memungkinkan alasnya menjadi kuat. Kedua sakelar ditempatkan pada piston dan pada modul seluler. Hal ini memungkinkan untuk memberikan masing-masing referensi tentang ekspansi maksimum piston dan referensi pada posisi paling kanan dari modul seluler.

Selain itu, motor stepp dipasang dengan empat sekrup ke penyangga yang dibuat dengan printer 3D. Pada penopang ini, dua lubang tegak lurus memungkinkan fiksasi ke pelat vertikal. Batang berulir yang terhubung ke dua sumbu rotasi motor serta empat batang halus ditahan oleh penyangga tambahan yang terletak di antipode motor. Selain itu, konektor digunakan untuk memperbaiki batang berulir ke sumbu rotasi motor stepp.

Jarum suntik juga dipasang dengan braket yang disekrup ke pelat horizontal. Plungernya dapat ditekan dengan menggunakan potongan trapesium yang berjalan di sepanjang batang berulir saat berputar. Bagian ini memiliki lubang di bagian dalamnya yang dilengkapi dengan mur. Mur ini memungkinkan bagian trapesium bergerak.

Tabung terhubung ke jarum suntik hanya dengan mencolokkannya ke ujung jarum suntik. Ujung tabung yang lain tersangkut di cincin potongan PLA putih kecil. Ujung logam yang awalnya merupakan bagian dari jarum suntik juga telah ditancapkan ke ujung tabung. Kami telah menambahkan tutup jarum suntik ke jarum untuk mengisi diameter potongan putih dengan lebih baik. Tutupnya memiliki lubang di ujungnya untuk memungkinkan ujung jarum melewatinya. Bagian putih kecil ini disekrup dengan dua sekrup pada pelat geser modul seluler.

Modul seluler terdiri dari satu set bagian kayu yang dipasang dengan cara yang sama seperti pelat yang membentuk alasnya. Modul membentuk kotak dengan tiga lubang untuk menerima dua batang halus dan batang berulir. Di dalam kotak ini ada dua mur yang memungkinkan modul dipindahkan. Pelat atas modul meluncur di sepanjang dua batang halus. Di pusat internal modul di sana, pelat tetap memegang elektromagnet linier. Ini memungkinkan pelat geser untuk membuat gerakan linier maju mundur.

Ada dua braket kayu yang memungkinkan dua lidah berlubang dipasang langsung ke pelat vertikal menggunakan ring yang diblokir oleh sekrup. Kedua tab ini mengganjal selembar bungkus gelembung di tengahnya. Kertas gelembung di sini berisi tujuh gelembung yang sesuai dengan 7 bit yang dikodekan oleh komputer.

Di sisi lain dari pelat vertikal adalah PCB dan arduino. PCB direkatkan ke pelat horizontal melalui sistem pengeleman yang awalnya ada dan arduino disekrup ke pelat bawah. Selain itu, ada pembagi resistif yang terhubung ke PCB yang disekrup ke bagian segitiga kayu. (GAMBAR: bagian belakang sistem)

*Setiap sekrup yang merupakan bagian dari sistem dikonsolidasikan dengan baut yang sesuai.

Langkah 4: Elektronik dan Sensor

Kita perlu mengetahui posisi motor stepper atas saat pengecat bubble wrap mulai mencapai posisi gelembung yang tepat. Ini adalah tujuan dari saklar pertama. Setiap kali perangkat menggambar garis, motor berputar hingga sakelar berubah status.

Kita perlu sakelar lain untuk mengetahui kapan stepper yang mendorong jarum suntik telah mencapai ujung piston. Saklar kedua digunakan untuk menghentikan sistem saat jarum suntik kosong. Sakelar opsional ketiga dapat melanjutkan pengecatan ketika jarum suntik telah diisi. Sakelar ini menggunakan tegangan rendah dan dapat langsung disuplai oleh arduino. Dua motor stepper dan magnet membutuhkan lebih banyak daya dan disuplai oleh generator listrik yang menghasilkan 12V dan 1A. Dua driver motor stepper DRV8825 mengubah sinyal dari arduino menjadi arus untuk motor. Driver ini perlu dikalibrasi. Kalibrasi dilakukan dengan membuat satu stepper berputar dengan kecepatan konstan dan menyetel sekrup pengemudi hingga torsi cukup untuk menggerakkan jarum dan penyangga dengan mulus. Elemen terakhir adalah elektromagnet. Satu resistor pull down digunakan untuk mengatur ulang MOSFET ketika tidak ada arus yang dikirim oleh Arduino. Untuk melindungi bagian elektronik lainnya, dioda flyback juga ditambahkan ke elektromagnet. MOSFET mengalihkan magnet antara status tinggi dan rendah.

Langkah 5: Kode Python

Untuk komunikasi antara komputer dan arduino menggunakan python, kami mendasarkan diri pada kode yang disediakan di forum ini:

Untuk mengontrol motor stepper, situs ini sangat membantu: https://www.makerguides.com/drv8825-stepper-motor-driver-arduino-tutorial/ Dan untuk memahami dasar-dasar arduino, 'buku proyek arduino' juga tersedia sangat membantu. Ada dua bagian kode: yang pertama adalah kode python yang mengubah huruf dalam kode biner ascii dan mengirimkannya sedikit demi sedikit ke arduino, dan yang kedua adalah kode arduino yang menyekop gelembung yang sesuai. Flowchart berikut menjelaskan prinsip dari kode arduino:

Langkah 6: Video

Proyek kerja!

Langkah 7: Peningkatan

Proyek ini dapat ditingkatkan dalam beberapa cara. Pertama, jumlah gelembung pada garis dapat dengan mudah ditingkatkan. Ini dapat dilakukan dengan mengambil kode biner yang lebih panjang, dengan menulis dua huruf di entri, bukan satu misalnya. Kode ASCII kemudian akan menjadi dua kali lebih lama.

Peningkatan yang paling penting adalah dapat mengisi gelembung tidak hanya di sepanjang sumbu x tetapi juga di sepanjang sumbu y. Oleh karena itu, pengisian gelembung akan dilakukan dalam 2D, bukan 1D. Cara termudah untuk melakukannya adalah dengan memvariasikan ketinggian kertas gelembung, alih-alih menaikkan dan menurunkan motor. Ini berarti tidak menggantung tepi tempat kertas gelembung di piring tetapi pada dukungan cetak 3D. Dukungan ini akan dihubungkan ke batang berulir, yang terhubung sendiri ke motor stepper.

Langkah 8: Masalah yang Dihadapi

Masalah utama yang harus kami tangani adalah elektromagnet. Memang, untuk menghindari mesin ketiga yang rumit dan berat, elektromagnet tampaknya merupakan kompromi yang sempurna. Setelah beberapa tes, kekakuan terus-menerus terbukti terlalu rendah. Jadi pegas kedua harus ditambahkan. Selain itu, ia hanya dapat memindahkan beban yang sangat ringan. Susunan elemen yang berbeda harus direvisi.

Pompa jarum suntik juga menjadi masalah. Pertama, bagian harus dimodelkan yang dapat dihubungkan ke batang tak berujung dan mendorong pendorong pada saat yang sama. Kedua, distribusi tegangan penting untuk menghindari bagian yang putus. Apalagi 2 motor stepper tersebut tidak sama: tidak memiliki karakteristik yang sama, yang memaksa kami untuk menambahkan pembagi tegangan. Kami harus menggunakan cat air (guas yang diencerkan dalam kasus kami), karena cat yang terlalu tebal tidak akan masuk ke dalam jarum dan akan menyebabkan terlalu banyak kehilangan tekanan di dalam pipa.