Almacén Automático: 7 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Actualment les empreses generen una càrrega molt pesada de treball en la localització i emmagatzematge dels productes, repercutint en el temps, cerca i organització del material, a més del cost econòmic que manté un almacén ja que depenent de la magnitud, és la quantitat de salaris que es pagan a la gent requerida per a sacar el material necessari. Aparte dels beneficis que ja en les indústries es fa servir per obtenir un aprofitament màxim de tots els espais lliures, un millor maneig de les mercaderies gràcies a la distribució de forces i la variada de motors i per últim un muntatge molt més ràpid i eficient els productes industrials. Nos basem en un problema real que presenten les empreses.

El problema és que es manejen gradients (Part electrònica dels grans equips de ressonància magnètica) i compte diferents colors d’epòxic. A l’empresa han succeït errors com a mala col·locació del material, equivocació de nombre de sèries a l’embarcament del producte incorrecte, també perdre molt temps en l’organització i col·locació del material en els seus magatzems on seria molt més eficaç un sistema automatitzat per agilitzar el procés. Per aquesta raó és que el nostre projecte de la classe de Laboratori de Mecatrònica consisteix en un disseny d’un almacén automatitzat amb la seva funció principal és reduir els moviments i el temps de col·locació d’objectes i espais en un mateix almacén.

Pas 1: Funcionament Del Almacén Automàtic

Pas 2: Descripció del projecte

Nuestro almacén automatizado cuenta con una estructura de 275 x 330 x 110 mm de perfiles de aluminio y es muy parecido a lo que es un robot cartesiano de dos ejes con movimientos están adjuntos con un motor Nema 17 que hace girar un tornillo sin fin, este motor que gira da movimiento a una estructura de izquierda y derecha, de arriba para abajo dependiendo de la señal del sensor. El sensor de color mide uns quants amb diferents colors i depenent de la senyal del sensor de regrés és el color del quadre, en el moment d’obtenir aquesta senyal del programa detectarà el color i manarà una senyal de posició ja preestablerta als nostres motors, que están en el eje xy en el eje y. Una vegada que els dos motors es posicionen en la senyal que va ser enviada, s’activarà un mecanisme de pinyó cremallera que sirve com a empújar per deixar el quadre en l’espai de l’almacen, es retreu el mecanisme de pinyó cremallera i els motors regresen a la seva posició original per poder prendre de nou la següent peça.

Pas 3: Sistema Mecànic

El disseny dels components mecànics dels sistemes de control de moviment empleats en el projecte van ser una part important per al funcionament del projecte. Es va utilitzar un mecanisme d’etapa lineal motoritzada d’eje únic amb transmissió de tornillo de boles que tradueix el moviment rotatiu en moviment lineal per a l’eje x y x. L'estructura sobre el qual el sistema de control de moviment va ser muntat va ser una part important a considerar fins al moment de dissenyar ja que afecta directament el desempeño del sistema. La estructura és ferma i evita problemes de ressonància i desequilibri del sistema. Se acoplaron dos perfiles de aluminio de 20 x 20 mm para lograr la estabilidad de la estructura del eje X ya que sobre éste se montaría el sistema Y y Z. Las dos guías lineales sirvieron para soportar la masa de la carga del sistema Y y Z, assegurant un moviment suau i en línia recta, minimitzant la fricció al moment del desplaçament en x. Se utilizaron 2 acoplamientos helicoidales en los motores Nema 17 que evitan rebotes y poden operar a velocitat constant amb desalineamientos i funcionar a alta velocitat. Aquests acoplamaments es col·loquen en el lloc del motor i es diuen un espai evitant reduccions en l’espai de treball del mecanisme lineal. Del mateix modo, per lograr un millor desplaçament, es va utilitzar dos balers LM8UU en la base que carrega el mecanisme lineal en X logrant que el desplaçament del sistema per les guies lineals fora més òptim.

Para acoplar el mecanismo de movimiento lineal en Y con el mecanismo lineal de X se diseñó e imprimió en 3D una pieza especial que soportará y asegurará la plataforma base y los soportes para las vigas y el tornillo infinito de Y. Adicionalmente, se le agregó la ranura per dipositar i assegurar la teva cerca. Los orificios de los extremos se colocan los baleros lineales.

Amb els 2 mecanismes lineals acoplats podem obtenir moviments controlats en els eixos X y Y. Finalment, acollint una peça que es dissenya per suportar l’actuador lineal que estarà dipositant els materials en els contenedors de l’almacen en sí.

Per la part del almacén, es va realitzar una base de perfils d'alumini de 25mm i unions les quals es poden acoplar per funcionar com un esquinero o una unió tipus T. Per assegurar-se es van utilitzar petits tornells que els fijaven amb els perfils i impidien el moviment..

Després d’ensamblar el mecanisme Gantry amb l’alacant, per mitjà de 2 unions en cada extrem a través de tornillos m5, obtenim el producte final.

En les vistes laterals i frontals del mecanisme podem apreciar diferents aspectes del projecte: L’espai que queda entre l’alacant i el mecanisme de moviment en Y, el que és per acoplar l’actuador de moviment lineal al calçó, sense que escollir amb l’alacant.

Pas 4: Llista de materials

Pas 5: Sistema Elèctric / Electrònic

Materials

2 motors NEMA 17 o equivalents 2 Arduino Uno o equivalents 1 CNC Shield 2 Drivers per motors a passos A4988 1 Puente H Doble L298N Driver for Motores 1 Sensor CNY70 1 motor DC 9-12V 1 fuente de poder de 12V a 1.2A

Para el sistema de control de movimiento en el eje X y Y se utilizaron dos motores NEMA 17. Estos motores han estat seleccionats per aquest projecte ja que rotaran parcialment per polsos digitals que fan girar els rotors a una revolució establerta que farà que la base es coloque en la posició deseada, a més del seu cost econòmic i el seu fàcil control. El sistema elèctric ha estat programat i connectat a dos microcontroladors Arduino UNO per al seu control. Amb un microcontrolador va ser possible controlar els motors NEMA 17, mentre que l’altre Arduino va ser utilitzat per controlar el motor DC i rebre la senyal del sensor de llum. El CNC shield, muntat sobre un Arduino Uno, va ser utilitzat per manejar els motors a pas. Per això, va ser necessari afegir el controlador A4988, el qual es va utilitzar per manar la senyal de potencia als motors NEMA 17. Per al correcte funcionament dels motors, va ser important colocar un pont H L298N per manar la senyal de potencia al motor de corrent directa. El motor DC és utilitzat per a estendre i retraure la plataforma del sistema de moviment lineal piñón cremallera en Z. El sensor CNY70 és un sensor òptic reflectant amb sortida de transistor. Este sensor regresa un valor de voltaje dependiendo del color que se coloque frente a él. El sensor es coloca en la part en on es rep el material i es coloca en el eje Z per que el programa rebi la senyal i el mecanisme lineal pugui començar el seu moviment. Per lograr el moviment de tot el sistema elèctric es necessita una font de poder de 12V que va estar connectat al CNC shield i al pont H L298N amb la finalitat de brindar la potencia necessària per al moviment dels motors del sistema.

Pas 6: Programes utilitzats

El software utilitzat ha estat desenvolupat en NI LabVIEW utilitzant els mòduls VISA per a la comunicació serial amb un Arduino que té carregat GRBL, el que permet interpretar el codi G. A més s’utilitza mòduls de LIFA per controlar l’altre Arduino, el qual controla un motor de corrent directa i rep el senyal del sensor de color CNY70.

Step 7: Manual De Uso - Interfaz De Usuario

1. Iniciar el programa.

2. Seleccionar correctament els ports COM, GRBL ha de ser el port que controla els motors a passos, mentre que LIFA el port que controla el motor DC i el sensor de color.

3. Esperar a que el buffer de lectura muestre i borre el missatge inicial.

4. Presionar el botó ALMACENAR després d’haver ubicat la peça sobre la plataforma d’entrada.

5. Esperar a que se almacene la pieza.

Durant l’acomodació es pot observar el color que es llegeix, les ubicacions a les que arribarà el gantry en la festa de destí i la posició actual en el buffer de lectura. No intentar parar el programa en mitjà d’un moviment ja que això causarà que el programa no respongui.