Thanh tự động: 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Dự án này nhằm mục đích sản xuất một hệ thống bán đồ uống tự động chi phí thấp để sử dụng trong các ứng dụng thương mại và tiêu dùng cao cấp. Các hệ thống truyền thống trong tự động hóa thanh sử dụng động cơ servo và đường ray cứng lớn với nền tảng truyền động bằng dây đai. Mặc dù là một dự án tuyệt vời cho bất kỳ ai, những hệ thống này có thể không tốn nhiều chi phí, vì vậy chúng tôi đã phát triển một thiết kế thân thiện với nhà sản xuất, giá cả phải chăng hơn.

Đặc trưng

• Có thể mở rộng cho bất kỳ loại rượu mạnh / máy trộn nào
• Tích hợp API Google để đặt hàng bằng giọng nói
• Cơ sở dữ liệu công thức nấu ăn được thu thập thông tin rộng rãi

Phần cứng

• Raspberry Pi 3 Mô hình B
• Cấu trúc đùn nhôm chi phí thấp
• Đồ đạc PLA in 3D
• Bộ truyền động servo 9g

Bước 1: Danh sách bộ phận và tài nguyên

Các yêu cầu phần cứng đã được tóm tắt và thiết kế trước cho bạn. Tuy nhiên, bạn vẫn cần truy cập vào một số tài nguyên mà không phải lúc nào bạn cũng có thể dễ dàng truy cập được.

Bạn sẽ cần quyền truy cập vào:

• máy in 3D
• Dremel hoặc cưa máy
• Hàn sắt

Lưu ý: Các bộ phận và giá sau đây đều tính bằng £ GBP và các trang web có thể tập trung vào Vương quốc Anh, tuy nhiên, các bộ phận này dễ dàng có sẵn ở hầu hết các khu vực. Một số vật liệu sẽ rẻ hơn nếu đặt hàng từ Trung Quốc

Thành phần khung

• 8 x Beaumont Spirit Optic & Stand 25 ml: £ 18,32 - CaterSpeed / Alibaba
• 5 mét x Ống PVC (6mm x 8mm): £ 5,29 - ebay
• 20 x Chân đế đùn 90 °: £ 7,16 - ebay
• 20 x Drop T-Nut: £ 3,36 - ebay
• 20 x M5 10mm: £ 3,39 - ebay
• Dây cứng: £ 1,49 - ebay
• 4 mét x Đùn nhôm (20mmx20mm): £ 22,96 -RS

• 1 x cảm biến GP2Y0D805Z0F, khoảng cách, 50mm, kỹ thuật số: £ 3,14 - Farnell

Linh kiện điện tử

• Cảm biến lực 1 x 1kg: £ 2,21 - Amazon
• 8 x Micro Servo: £ 11,25 - ebay
• 1 x Cảm biến tiệm cận - Cảm biến GP2Y0D805Z0F, khoảng cách, 50mm, kỹ thuật số: £ 3,14 - Farnell
• Các thành phần quy mô nhỏ có thể được tìm thấy ở đây.

Bước 2: Điện tử & PCB

Các sơ đồ PCB, photomasks và BOM đầy đủ có sẵn thông qua cộng đồng Altium CircuitMaker tại đây.

Các tấm ván cuối cùng là 2 lớp, dưới 100x100mm và có thể được mua với giá $ 0,20 một mảnh thông qua dịch vụ tạo mẫu của JLCPCB.

Bảng đông đảo cung cấp các tính năng cốt lõi sau:

• 8x kênh Servo
• 1x đầu vào bộ khuếch đại cảm biến tải
• 1x Đầu vào cảm biến tiệm cận kỹ thuật số
• 2x Gỡ lỗi chân GPIO với đèn LED

Để phát triển trong tương lai, các miếng đệm cũng được cung cấp cho:

• 8x kênh servo bổ sung
• 4x Đầu vào ADC mục đích chung
• 1x kênh khuếch đại cảm biến lực dự phòng
• 2x trình điều khiển điện từ cách ly Opto với đường sắt 12V

Bước 3: In 3D

Có 4 phần khác nhau cần được in.

• Giá đỡ Servo
• Clip quang học
• Khung cảm biến tiệm cận
• Người giữ ống PVC

Cần in tám giá đỡ và kẹp servo, một cảm biến tiệm cận và hai giá đỡ ống. Các tập tin có sẵn ở đây.

Hệ thống phân phối hoạt động thông qua một servo 9g được gắn trên mỗi quang, với một thanh chống kim loại kết nối nó với đế của pít tông. Khi servo quay, cơ cấu pít tông được kéo lên trên, đóng đường nạp vào chai, mở đường phân phối và cho phép không khí trở lại thông qua một phần tử bung trong ống quang.

Các ống PVC cấp thực phẩm chạy từ mỗi ống quang và được giữ ở trung tâm phía trên ổ cắm bởi hai thành phần sắp xếp.

Phía sau cảm biến lực là một cảm biến tiệm cận kỹ thuật số, cung cấp khả năng phát hiện cốc trên đĩa, được giữ ở vị trí bằng một giá treo in trượt trên máy ép đùn.

Các bộ phận của nhà phát minh và tệp lắp ráp được cung cấp cùng với các mô hình STL bổ sung cho các thành phần được in. Bản vẽ kỹ thuật cho các bộ phận chính cũng được bao gồm và cũng có thể được lấy từ các tài liệu của nhà phát minh theo tỷ lệ mm.

Bước 4: Khung

1. Cắt đùn thành các đoạn (4 x 400mm, 7 x 300mm, 1 x 15mm)

2. Lắp ráp thành một hình khối bằng cách sử dụng các dấu ngoặc nhọn 90 độ và Đai chữ T ở các điểm nối 90 độ. Sử dụng các phần 400mm làm cột dọc, để trống một trong các phần 300mm như hình minh họa.

3. Nối mảnh 15mm vào tâm của mặt cắt mặt sau phía dưới.

4. Gắn cảm biến tiệm cận in 3D và giá để cốc vào đoạn 15mm như hình.

5. Epoxy tấm vào cảm biến lực và bắt vít vào cuối đoạn 15mm bằng T-Nuts và bu lông M5 20mm.

Bước 5: Quang học

Để hệ thống quang học được vận hành bởi servo, cần phải tháo lò xo chính.

1. Tháo vỏ nhựa và lò xo lớn khỏi phần dưới của ống quang.

2. Đính kèm các bộ phận và servo được in 3D như hình minh họa.

3. Kết nối các servo với đế của pít tông, thông qua các lỗ trên cánh tay servo và bộ phận được in, sử dụng dây cứng.

4. Gắn quang học vào giá đỡ và kẹp chúng vào khung cách đều nhau để tránh tải không đồng đều.

Bước 6: Phần mềm

Tất cả phần mềm cần thiết cho dự án này đều có sẵn trên github của chúng tôi.

Phần mềm bao gồm hai phần chính: máy chủ và phần sụn. Phần mềm chương trình cơ sở là mã nguồn c ++ biên dịch thành một đối tượng dùng chung có chứa logic thanh tự động và tương tác với cảm biến lực (HX711), servos và cảm biến tiệm cận. Thư mục máy chủ chứa máy chủ web python nhập đối tượng được chia sẻ dưới dạng mô-đun, khi nó nhận được webhook từ luồng hộp thoại, nó sẽ phân tích cú pháp và truy cập hành vi mong muốn thông qua liên kết.

Logic và Hành vi

Hành vi của thanh tự động có thể được biểu diễn như một máy trạng thái được hiển thị ở trên. Sau khi một cốc đã được đặt, máy đã sẵn sàng cho một đơn đặt hàng, sau khi nhận được, máy sẽ bắt đầu phân phối. Khi hoàn thành, nó sẽ trở lại trạng thái sẵn sàng cho một đồ uống khác và nếu chiếc cốc được lấy ra, nó sẽ quay trở lại trạng thái chờ được đặt. Việc phát hiện cốc được thực hiện bởi cảm biến độ gần trả về giá trị boolean tùy thuộc vào việc nó có đọc cao hay thấp hay không. Phân phối được giám sát bởi cảm biến trọng lượng; khi máy chủ web python nhận được đơn đặt hàng, nó sẽ tính toán trọng lượng cần thiết để phân phối từ khối lượng yêu cầu và bảng tra cứu mật độ. Servos được ánh xạ đến đồ uống đó sau đó được tìm thấy và sau đó được kích hoạt cho đến khi trọng lượng phù hợp. Sau khi hoàn tất, máy chủ sẽ trả về phản hồi cho luồng hộp thoại cho người dùng biết rằng đồ uống của họ đã sẵn sàng.

Bước 7: Trợ giúp & Vấn đề

Chúng tôi hy vọng bạn thích hướng dẫn của chúng tôi và chúng tôi muốn biết nếu bạn quyết định tự xây dựng nó! Nếu bạn có bất kỳ vấn đề nào, vui lòng để lại bình luận bên dưới và chúng tôi sẽ sẵn lòng trợ giúp bạn.

Chức năng bổ sung trên bo mạch sẽ cho phép bạn mở rộng hệ thống của mình lên đến 16 thành phần đồ uống khác nhau, cũng như thêm một số thiết bị truyền động hoặc cảm biến cơ học khác. Ngoài ra, hãy thoải mái phân tách các tệp thiết kế phần cứng hoặc phần mềm của chúng tôi và thêm ý tưởng của riêng bạn! Chúng tôi muốn xem cộng đồng có thể làm được gì từ điều này.

Cảm ơn bạn đã dành thời gian đọc hết phần này và chúng tôi chúc bạn mọi điều tốt đẹp nhất với dự án của riêng mình: Eddy, Joe và Pete.