El sistema d'emmagatzematge de components: 10 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

El sistema d’emmagatzematge de components definitiu és una solució única per organitzar i emmagatzemar components electrònics. El programari personalitzat permet catalogar components amb una funció de cerca integrada per accedir ràpidament a components específics. Els LED situats a sobre de cada calaix s’utilitzen per indicar la ubicació i l’estat dels components individuals o d’un grup.

Subministraments

Gràcies a DFRobot per proporcionar les següents parts per a aquest projecte.

Alimentació USB 2 x 5V @ 3A

Disponible aquí (enllaç d’afiliació):

1 x Raspberry Pi 4 Model B

Disponible aquí (enllaç d’afiliació):

Pantalla tàctil IPS 1 x 8,9 "1920x1200

Disponible aquí (enllaç d’afiliació):

1 x tira LED WS2812b, 30LED / m

Disponible a Ebay

Tots els fitxers d’aquest projecte es poden trobar al meu GitHub:

Pas 1: la idea

Antecedents

Sempre he tingut problemes per organitzar i emmagatzemar els meus components. La foto superior mostra l'estat de la meva solució d'emmagatzematge de components actual. Tot i que tenir components en diverses caixes a tot el taller podria funcionar per a alguns, sempre ha estat una ineficiència en el meu propi flux de treball. Així, doncs, vaig plantejar un projecte per solucionar aquest problema.

La idea

La idea era emmagatzemar tots els components al mateix sistema d’emmagatzematge. El sistema d'emmagatzematge estaria compost per molts calaixos i cada calaix tindria un LED muntat a sobre.

L'usuari faria servir un programari personalitzat per interactuar amb el sistema d'emmagatzematge. Quan l’usuari realitza una cerca de components, el sistema mostra a la pantalla els millors resultats de cerca. Al mateix temps, els LED corresponents a la cerca s’encenen, indicant així la ubicació del component dins del sistema d’emmagatzematge.

A més de mostrar la ubicació, el color dels LED també indicaria l’estat (és a dir, la quantitat) de cada component.

Els requisits

La idea es va desglossar en els següents requisits que aquest projecte pretén satisfer:

Creeu un sistema d’emmagatzematge i recuperació senzill per a components petits i mitjans

Creeu una interfície de programari per catalogar i buscar a través dels components

Utilitzeu LED RGB per indicar la ubicació i l’estat de cada component

Pas 2: Disseny: sistema d'emmagatzematge

Vaig començar modelant en 3D el propi sistema d’emmagatzematge.

Vaig dissenyar el sistema d’emmagatzematge en forma de matriu de calaixos impresos en 3D de diferents mides. Els calaixos es col·loquen en una quadrícula de 35 × 12 per a un total de 310 calaixos. Això és prou espai per emmagatzemar tots els meus components actuals i deixar espai per a futures expansions.

L'espaiat entre calaixos en direcció vertical està dissenyat per acomodar una tira LED de 10 mm d'ample per sobre de cada fila de calaixos. L'espaiat en direcció horitzontal està dissenyat per igualar l'espaiat de LED de la tira LED. Vaig pensar que utilitzar una tira LED de 30 LED / metre donaria una mida adequada a cada calaix.

Tots els calaixos i els suports de calaixos estan dissenyats per imprimir-se per separat i muntar-se en la configuració desitjada. Els calaixos estan disponibles en diferents mides i qualsevol configuració de calaixos funcionarà amb el programari després d'alguns canvis de codi.

Per minimitzar el consum de filaments i el temps d'impressió, el gruix de la paret de totes les peces impreses en 3D s'ha reduït al mínim. Un cop muntada, la unitat d’emmagatzematge general és prou resistent per contenir la majoria de components lleugers i mitjans.

Pas 3: Disseny: braç de visualització

Com que el sistema d'emmagatzematge requereix una pantalla HDMI per a la interfície d'usuari, vaig decidir dissenyar un braç ajustable per muntar la pantalla i l'electrònica.

Totes les parts del braç de la pantalla es van dissenyar per imprimir-se en 3D i es van muntar amb cargols i femelles M8. El braç de la pantalla està dissenyat per contenir la pantalla HDMI, el Raspberry Pi i tot el cablejat.

Les parts del braç de la pantalla es basaven en aquest disseny de Thingiverse.

Pas 4: impressió 3D i pintura

Després de modelar en 3D totes les peces, era el moment de començar a imprimir els centenars de calaixos.

He utilitzat el meu Prusa MK2S per a totes les parts impreses en 3D d’aquest projecte. He utilitzat filament PLA amb una alçada de capa de 0,2 mm i un 0% d’ompliment.

Només calia material de suport al suport per a calaixos de mida mitjana i al suport per a calaixos de mida gran. Vaig determinar que la tolerància perfecta entre els calaixos i els porta-calaixos era de 0,2 mm. El vostre quilometratge pot dependre molt de la vostra impressora 3D.

Després d’imprimir totes les parts separades, he utilitzat superglue per muntar tots els porta-calaixos a la quadrícula de 35 × 12.

No tenia prou filament del mateix color, així que vaig decidir afegir una capa de pintura negra per donar un aspecte uniforme al sistema d’emmagatzematge.

Com a referència, tot el meu sistema d’emmagatzematge de 35 × 12 amb 310 calaixos requeria uns 5 kg de filament per imprimir.

Pas 5: l'electrònica

Quant a l'electrònica, l'elecció del maquinari va ser bastant senzilla.

Vaig triar un Raspberry Pi 4 Model B connectat a una pantalla HDMI com a interfície d’usuari. També podeu utilitzar un Raspberry Pi sense cap i una interfície amb el sistema mitjançant SSH. Les versions anteriors de Raspberry Pi també poden funcionar si són capaços d'executar Python 3. La biblioteca Neopixel utilitzada en aquest projecte no és compatible amb Python 2.

Per als LEDs, vaig triar la tira LED 30LED / m, WS2812b, sense cap motiu particular. Altres tires LED també funcionaran si són compatibles amb la biblioteca Neopixel.

Pel que fa al cablejat, s’utilitzen tres cables USB-C per alimentar el Raspberry Pi, la pantalla i els LED. Es fa servir un cable HDMI per connectar la pantalla i el Raspberry Pi.

L’Arduino Uno i el cable USB que es mostren a la foto són opcionals. Podeu enviar dades a l'Arduino mitjançant sèrie i utilitzar-les com a controlador LED. Per simplicitat, vaig optar per no utilitzar l'Arduino en aquest projecte.

Una bona pràctica de disseny seria incloure un canvi de nivell a la línia de dades dels LED, ja que el Raspberry Pi GPIO només té 3V3. No he tingut cap problema fins ara, però si ho tinc, implementaré alguna cosa com el "74AHCT125 Quad Level-Shifter".

Aquí hi ha una guia sobre l’ús de Neopixel amb Python i el Raspberry Pi.

Pas 6: Visió general del programari

Mentre s’imprimien totes les parts en 3D, vaig treballar en el programari que controla tot el sistema.

El programari està escrit en Python 3 i està pensat per funcionar com una aplicació de consola al Raspberry Pi. La funcionalitat del programari es pot dividir en les parts següents:

• Llegiu l'entrada de l'usuari
• Llegiu de fitxer / escriviu a fitxer
• Envieu els resultats a la consola i als LED

A continuació faré una descripció simplificada de cada pas.

Llegiu l'entrada de l'usuari

Quan es rep una entrada d’usuari, s’utilitzen una sèrie d’expressions Regex per determinar la sol·licitud dels usuaris. L'usuari té les següents funcions per triar:

Funció	Exemple de trucada
Enumereu tots els components:	tot
Cerqueu un component per identificador:	ID22
Cerqueu un component per paràmetres:	R, 22 anys, SMD
Canvieu la quantitat d'un component:	ID35 + 10
Afegiu un component nou:	PI89: PI90, 100 unitats, C, 470u, SMD: add
Traieu un component existent:	ID10: RM
Ajuda de la sintaxi:	ajuda

Llegiu de fitxer / escriviu a fitxer

Les dades del component s’emmagatzemen en un fitxer.txt. Depenent de l'entrada, el programari cerca dades al fitxer o escriu dades noves al fitxer. Les dades noves s’escriuen en eliminar, afegir o modificar components.

Emet els resultats

El programari emet els resultats de l'operació a la consola. Si s’ha realitzat una cerca, també genera i emet les dades del LED alhora.

Pas 7: l'estructura de dades

Les dades dels components del fitxer.txt segueixen una estructura específica. Cada fila del fitxer conté informació sobre un sol component que s’emmagatzema al sistema. Cada component està compost per diversos paràmetres que estan separats per una coma.

Alguns paràmetres són obligatoris i els utilitza el programari per fer un seguiment de la ubicació dels components i els colors del LED. Per tant, han de seguir un format específic.

Els paràmetres obligatoris i els seus formats són:

• ID (en el format IDX on X és un o més dígits)

  L'identificador actua com a identificador únic per a cada component. S'utilitza quan es cerquen i esborren components

• PI (en el format PIX: X on X és un o més dígits)

  El PI descriu quins LED corresponen a quin component

• Quantitat (en el format Xpcs on X és un o més dígits)

  La quantitat s'utilitza per determinar el color del LED de cada component

Altres paràmetres estan pensats simplement per a l'usuari. No cal que el programari interaccioni amb aquests i, per tant, el seu format és opcional.

Pas 8: Muntatge: electrònica

El conjunt es pot dividir en dues parts, sent la primera part el braç de visualització i l'electrònica.

Vaig muntar les peces impreses en 3D amb els cargols i femelles necessaris. Després he connectat el braç imprès en 3D a la pantalla HDMI mitjançant cargols de 4 mm. El Raspberry Pi es va connectar en una ubicació convenient i el cablejat es va connectar segons el diagrama del "Pas 5: l'electrònica".

Es va intentar gestionar per cable el cablejat enrotllant-lo al voltant del suport de la pantalla. He fet servir guies de cable per guiar els cables d’alimentació i dades al llarg del braç de la pantalla per connectar-me a la resta del sistema d’emmagatzematge.

Pas 9: Muntatge - Sistema d'emmagatzematge

La segona part del conjunt és el propi sistema d’emmagatzematge.

Fent servir els forats de cargol inclosos, he fixat tots els conjunts de calaixos separats a una peça de fusta contraxapada pintada que fa de tauler.

Després, vaig connectar les tires LED de cada fila i vaig connectar totes les files juntes en una sola tira LED. La configuració de cada fila i direcció de la tira LED no importa, ja que es pot reconfigurar al programari.

Per acabar el muntatge, he connectat el braç de la pantalla amb l'electrònica al lateral del tauler contraxapat.

He ordenat tots els components a la seva nova llar i els he afegit a la base de dades de fitxers.txt.

Pas 10: inclusió

El projecte ja està acabat i estic molt satisfet de com va resultar!

Només he tingut temps d’utilitzar el meu nou sistema d’emmagatzematge durant uns dies i ha funcionat molt bé. Em fa il·lusió veure com aquest sistema canvia el meu flux de treball en el futur, ja que aquest era el propòsit de tot aquest projecte.

Espero que us hagi agradat aquest projecte i, si teniu algun pensament, comentari o pregunta, deixeu-los a continuació.