Barra automatizzata: 7 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Questo progetto mira a produrre un sistema di vendita automatica di bevande a basso costo da utilizzare in applicazioni commerciali e di consumo di fascia alta. I sistemi tradizionali nell'automazione delle barre utilizzano servomotori e grandi guide rigide con piattaforme azionate a cinghia. Sebbene siano un progetto fantastico per chiunque, questi sistemi possono essere proibitivi in termini di costi, quindi abbiamo sviluppato un design più conveniente e di facile utilizzo.

Caratteristiche

• Scalabile per qualsiasi assortimento di liquori/mixer
• Integrazione dell'API di Google per gli ordini vocali
• Ampio database di ricette sottoposte a scansione

Hardware

• Raspberry Pi 3 Modello B
• Struttura in estrusione di alluminio a basso costo
• Apparecchi in PLA stampati in 3D
• Servoattuatori 9g

Passaggio 1: elenco delle parti e risorse

I requisiti hardware sono stati astratti e pre-progettati per te. Tuttavia, è comunque necessario accedere ad alcune risorse che non sono sempre facilmente accessibili.

Avrai bisogno di accedere a:

• stampante 3d
• Dremel o sega a nastro
• Saldatore

Nota: le seguenti parti e i prezzi sono tutti in £ GBP e i siti Web potrebbero essere centrati sul Regno Unito, tuttavia queste parti sono facilmente disponibili nella maggior parte delle aree. Alcuni dei materiali saranno più economici se ordinati dalla Cina

Componenti del telaio

• 8 x Beaumont Spirit Ottica e supporto da 25 ml: £ 18,32 - CaterSpeed/Alibaba
• 5 metri x tubo in PVC (6 mm x 8 mm): £ 5,29 - ebay
• 20 x staffe per estrusione a 90°: £ 7,16 - ebay
• 20 dadi a T a goccia: £ 3,36 - ebay
• 20 x M5 10 mm: £ 3,39 - ebay
• Filo rigido: £ 1,49 - ebay
• 4 metri x estrusione di alluminio (20 mm x 20 mm): £ 22,96 -RS

• 1 x sensore GP2Y0D805Z0F, distanza, 50 mm, digitale: £ 3,14 - Farnell

Componenti elettronici

• 1 x 1 kg cella di carico: £ 2,21 - Amazon
• 8 x Micro Servo: £ 11,25 - ebay
• 1 x sensore di prossimità - sensore GP2Y0D805Z0F, distanza, 50 mm, digitale: £ 3,14 - Farnell
• I componenti di piccola scala possono essere trovati qui.

Passaggio 2: elettronica e PCB

Schemi PCB completi, fotomaschere e distinte materiali sono disponibili tramite la comunità Altium CircuitMaker qui.

Le schede finali sono a 2 strati, sotto <100x100 mm, e possono essere ottenute per $ 0,20 a pezzo tramite il servizio di prototipazione di JLCPCB.

La scheda popolata ha fornito le seguenti funzionalità principali:

• 8x Servo canali
• 1x ingresso amplificatore cella di carico
• 1x ingresso sensore di prossimità digitale
• 2x pin GPIO di debug con LED

Per lo sviluppo futuro, sono stati forniti anche pad per:

• 8x canali servo aggiuntivi
• 4x ingressi ADC per uso generico
• 1x canale amplificatore cella di carico di riserva
• 2x solenoidi optoisolati con binario 12V

Passaggio 3: stampa 3D

Ci sono 4 diverse parti che devono essere stampate.

• Supporti servo
• Clip ottiche
• Staffa per sensore di prossimità
• Supporti per tubi in PVC

È necessario stampare otto supporti e clip per servo, un sensore di prossimità e due supporti per tubi. I file sono disponibili qui.

I sistemi di erogazione funzionano tramite un servo da 9g montato su ciascuna ottica, con un puntone metallico che lo collega alla base dello stantuffo. Mentre il servo ruota, il meccanismo dello stantuffo viene tirato verso l'alto, chiudendo la linea di riempimento della bottiglia, aprendo la linea dell'erogatore e consentendo il ritorno dell'aria tramite un elemento a molla all'interno dell'ottica.

Tubi in PVC per uso alimentare partono da ciascuna ottica e sono tenuti centralmente sopra il ricettacolo dai due componenti di allineamento.

Dietro la cella di carico c'è un sensore di prossimità digitale, che fornisce il rilevamento di una tazza sulla piastra, tenuta in posizione da un supporto stampato scorrevole sull'estrusione.

Vengono fornite parti di Inventor e file di assieme, con modelli STL aggiuntivi per i componenti stampati. Sono inclusi anche i disegni tecnici per le parti chiave, che possono anche essere derivati dai documenti dell'inventore in scala mm.

Passaggio 4: cornice

1. Tagliare l'estrusione in segmenti (4 x 400 mm, 7 x 300 mm, 1 x 15 mm)

2. Assemblare in un parallelepipedo utilizzando le staffe a 90 gradi e i dadi a T alle giunzioni a 90 gradi. Utilizzare le sezioni da 400 mm come montanti verticali, lasciando libera una delle sezioni da 300 mm come mostrato.

3. Collega il pezzo da 15 mm al centro della sezione trasversale della parte bassa della schiena.

4. Collegare il sensore di prossimità stampato in 3D e il portabicchieri alla sezione da 15 mm come mostrato.

5. Epossidica la piastra alla cella di carico e avvitata all'estremità della sezione da 15 mm utilizzando i dadi a T e i bulloni M5 da 20 mm.

Passaggio 5: ottica

Affinché l'ottica possa essere azionata dai servi, è necessario rimuovere la molla principale.

1. Rimuovere l'alloggiamento in plastica e la molla grande dalla sezione inferiore dell'ottica.

2. Fissare le parti stampate in 3D e i servi come mostrato.

3. Collegare i servi alla base dello stantuffo, attraverso i fori nel braccio del servo e la parte stampata, utilizzando il filo rigido.

4. Fissare le ottiche ai supporti e fissarle al telaio in modo uniforme per evitare carichi irregolari.

Passaggio 6: software

Tutto il software necessario per questo progetto è disponibile sul nostro github.

Il software è composto da due sezioni principali: il server e il firmware. Il firmware è il codice sorgente c++ che si compila in un oggetto condiviso che contiene la logica a barre automatizzata e interagisce con la cella di carico (HX711), i servi e il sensore di prossimità. La directory del server contiene un server web python che importa l'oggetto condiviso come modulo, una volta ricevuto un webhook da dialogflow, successivamente analizza e accede al comportamento desiderato tramite il binding.

Logica e comportamento

Il comportamento della barra automatizzata può essere rappresentato come una macchina a stati mostrata sopra. Una volta posizionata una tazza la macchina è pronta per un ordine, una volta ricevuta inizierà ad erogare. Una volta completato, tornerà allo stato pronto per un'altra bevanda e se la tazza verrà rimossa tornerà in attesa di essere posizionata. Il rilevamento della tazza viene effettuato dal sensore di prossimità che restituisce un valore booleano a seconda che legga o meno alto o basso. L'erogazione è monitorata dal sensore di peso; una volta che il server web python riceve un ordine, calcola il peso richiesto da dispensare dal volume richiesto e da una tabella di ricerca della densità. I servi mappati a quella bevanda vengono quindi trovati e successivamente attivati fino a quando il peso non viene abbinato. Una volta completato, il server restituisce una risposta a dialogflow indicando all'utente che il drink è pronto.

Passaggio 7: aiuto e problemi

Ci auguriamo che la nostra guida ti sia piaciuta e ci piacerebbe sapere se decidi di costruirla da solo! In caso di problemi, non esitare a lasciare un commento qui sotto e saremo felici di aiutarti.

La funzionalità extra sulla scheda dovrebbe consentirti di espandere il tuo sistema fino a 16 diversi componenti per bevande, oltre ad aggiungere una serie di altri attuatori meccanici o sensori. In alternativa, sentiti libero di dividere i nostri file di progettazione hardware o software e aggiungi le tue idee! Ci piacerebbe vedere cosa ne può fare la community.

Grazie per aver dedicato del tempo a leggerlo e ti auguriamo tutto il meglio per il tuo progetto: Eddy, Joe e Pete.