Barra automatitzada: 7 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Aquest projecte té com a objectiu produir un sistema de venda automàtica de begudes de baix cost per al seu ús en aplicacions comercials i de consum de gamma alta. Els sistemes tradicionals d’automatització de barres utilitzen servomotors i grans rails rígids amb plataformes accionades per corretja. Tot i que és un projecte increïble per a tothom, aquests sistemes poden ser prohibitius, de manera que hem desenvolupat un disseny més assequible i fàcil de fabricar.

Característiques

• Ampliable per a qualsevol assortiment de licors / mescladors
• Integració de l'API de Google per a comandes de veu
• Àmplia base de dades de receptes rastrejades

Maquinari

• Raspberry Pi 3 Model B.
• Estructura d’extrusió d’alumini de baix cost
• Dispositius PLA impresos en 3D
• Servo actuadors de 9 g

Pas 1: Llista de peces i recursos

Els requisits de maquinari s'han resumit i s'han dissenyat prèviament. Tot i això, cal que tingueu accés a alguns recursos que no sempre són fàcilment accessibles.

Necessitareu accés a:

• Impressora 3D
• Dremel o serra de cinta
• Soldador

Nota: les parts i els preus següents es mostren en GBP GBP i és possible que els llocs web estiguin centrats al Regne Unit, tot i que aquestes parts estan fàcilment disponibles a la majoria de zones. Alguns dels materials seran més econòmics si es demanen a la Xina

Components del marc

• 8 x Beaumont Spirit Optic & Stand 25 ml: 18,32 £ - CaterSpeed / Alibaba
• Tub de 5 metres x PVC (6 mm x 8 mm): 5,29 GBP - eBay
• 20 x Suports d’extrusió de 90 °: 7,16 GBP - eBay
• 20 x T-Nut Drop: 3,36 £ - ebay
• 20 x M5 10 mm: 3,39 £ - ebay
• Stiff Wire: 1,49 £ - ebay
• 4 metres x extrusió d'alumini (20 mm x 20 mm): 22,96 £ -RS

• 1 x sensor GP2Y0D805Z0F, distància, 50 mm, digital: 3,14 € - Farnell

Components electrònics

• 1 x 1 kg de cel·la de càrrega: 2,21 £ - Amazon
• 8 x Micro Servo: 11,25 £ - ebay
• 1 x sensor de proximitat: sensor GP2Y0D805Z0F, distància, 50 mm, digital: 3,14 € - Farnell
• Els components a petita escala es poden trobar aquí.

Pas 2: electrònica i PCB

Els esquemes, els fotomàscars i les BOM completes de PCB estan disponibles a través de la comunitat Altium CircuitMaker aquí.

Els taulers finals són de dues capes, de menys de <100x100mm, i es poden obtenir per 0,20 dòlars per peça mitjançant el servei de prototipatge de JLCPCB.

El tauler completat proporcionava les funcions bàsiques següents:

• 8 canals Servo
• 1x entrada d'amplificador de cèl·lula de càrrega
• 1 entrada de sensor digital de proximitat
• 2x pins de depuració GPIO amb LED

Per al desenvolupament futur, també es van proporcionar coixinets per a:

• 8x canals servo addicionals
• 4x Entrades ADC de propòsit general
• 1 canal d'amplificador de cèl·lules de càrrega de recanvi
• 2x conductors de solenoide optoïllats amb rail de 12V

Pas 3: impressió 3D

Hi ha 4 parts diferents que cal imprimir.

• Servomuntatges
• Clips òptics
• Suport del sensor de proximitat
• Porta-tubs de PVC

Cal imprimir vuit servomuntatges i clips, un sensor de proximitat i dos suports de tubs. Els fitxers estan disponibles aquí.

Els sistemes de distribució funcionen a través d’un servo de 9 g muntat a cada òptica, amb un puntal metàl·lic que el connecta a la base de l’èmbol. A mesura que el servo gira, el mecanisme de l'èmbol es tira cap amunt, tancant la línia d'ompliment a l'ampolla, obrint la línia del dispensador i permetent el retorn de l'aire a través d'un element ressort dins de l'òptica.

Els tubs de PVC de qualitat alimentària van de cada òptica i es mantenen centralment per sobre del receptacle pels dos components alineats.

Darrere de la cèl·lula de càrrega hi ha un sensor digital de proximitat que proporciona la detecció d’una copa a la placa, que es manté en posició mitjançant un muntatge lliscant imprès a l’extrusió.

Es proporcionen peces i fitxers de muntatge de l’inventor, amb models STL addicionals per a components impresos. També s’inclouen els dibuixos tècnics de les parts clau i també es poden derivar dels documents de l’inventor a escala mm.

Pas 4: marc

1. Talleu l'extrusió en segments (4 x 400 mm, 7 x 300 mm, 1 x 15 mm)

2. Muntatge en un cuboide amb els suports de 90 graus i les femelles en T a les unions de 90 graus. Utilitzeu les seccions de 400 mm com a pals verticals, deixant lliure una de les seccions de 300 mm, tal com es mostra.

3. Connecteu la peça de 15 mm al centre de la secció transversal inferior de l'esquena.

4. Connecteu el sensor de proximitat imprès en 3D i el porta-gots a la secció de 15 mm tal com es mostra.

5. Escapeu la placa a la cel·la de càrrega i col·loqueu-la a l'extrem de la secció de 15 mm mitjançant les femelles en T i els cargols M5 de 20 mm.

Pas 5: icsptica

Perquè l’òptica sigui operada pels servos, cal treure el moll principal.

1. Traieu la carcassa de plàstic i la molla gran de la secció inferior de l'òptica.

2. Connecteu les peces i servos impresos en 3D tal com es mostra.

3. Connecteu els servos a la base de l'èmbol, a través dels forats del braç del servo i de la part impresa, mitjançant el fil dur.

4. Col·loqueu l'òptica als suports i subjecteu-los al marc uniformement separats per evitar càrregues desiguals.

Pas 6: programari

Tot el programari necessari per a aquest projecte està disponible al nostre github.

El programari consta de dues seccions principals: el servidor i el firmware. El firmware és el codi font de c ++ que es compila amb un objecte compartit que conté la lògica de barres automatitzada i que interactua amb la cel·la de càrrega (HX711), els servos i el sensor de proximitat. El directori del servidor conté el servidor web python que importa l’objecte compartit com a mòdul, un cop rep un webhook des del flux de diàleg, analitza posteriorment i accedeix al comportament desitjat mitjançant l’enllaç.

Lògica i comportament

El comportament de la barra automatitzada es pot representar com una màquina d'estats que es mostra més amunt. Un cop col·locada una tassa, la màquina estarà llesta per fer una comanda, un cop rebuda començarà a dispensar-se. Quan s'hagi completat, tornarà a estar preparat per prendre una altra copa i, si alguna vegada es treu la tassa, tornarà a esperar que es posi. La detecció de copes es realitza mitjançant el sensor de proximitat que retorna un valor booleà en funció de si es llegeix o no alt o baix. El dispensador es controla mitjançant el sensor de pes; un cop el servidor web python rep una comanda, calcula el pes necessari per dispensar-se del volum requerit i una taula de cerca de densitat. A continuació, es troben els servos assignats a aquesta beguda i, posteriorment, s’actuen fins que el pes s’adapta. Un cop completat, el servidor retorna una resposta al flux de diàleg indicant a l'usuari que la seva beguda està preparada.

Pas 7: ajuda i problemes

Esperem que us hagi agradat la nostra guia i ens encantaria saber si decidiu construir-la vosaltres mateixos. Si teniu algun problema, no dubteu a deixar un comentari a continuació i estarem encantats d’ajudar-vos.

La funcionalitat addicional del tauler us permetrà ampliar el vostre sistema fins a 16 components diferents de la beguda, així com afegir una sèrie d’altres actuadors mecànics o sensors. Com a alternativa, no dubteu a bifurcar els fitxers de disseny de maquinari o de programari i afegir les vostres idees. Ens encantaria veure què en pot fer la comunitat.

Gràcies per dedicar-vos temps a llegir-ho i us desitgem tot el millor amb el vostre propi projecte: Eddy, Joe i Pete.