Em 2012, minha atividade no campo da eletrônica começou, enquanto a Internet me apresentou a muitas pessoas boas, com as quais ainda nos comunicamos. Geralmente, compartilhamos experiências, sucessos e fracassos, discutimos novos produtos eletrônicos, várias idéias e as novidades que você pode desenvolver ou estudar.
Desde então, uma tradição nasceu no início de cada ano para elaborar uma folha TODO na qual foram escritas quaisquer idéias, incluindo loucas. No processo, a lista foi reabastecida e, no final do ano, os resultados foram resumidos, o que aconteceu e o que não aconteceu.
Nos feriados de Ano Novo, ele passou por cima de um parafuso antigo e acidentalmente tropeçou nesses mesmos registros. Descobriu-se que de uma maneira ou de outra já foi implementada. Todos, exceto um instalador SMD.
Discutimos a idéia de sua criação mais de uma vez, mas o mecânico me assustou - e se não der certo. Portanto, ainda era mais um sonho impossível.
Sob a influência da nostalgia, ele subiu para assistir a vídeos, suspirou, percebendo que o sonho continuava sendo um sonho. Então, por pura curiosidade, examinei o que o mundo do código aberto oferece e me deparei com o Openpnp. Não vou dizer que nunca ouvi falar disso antes, mas de alguma forma poucos que repetiram a construção, foi muito alarmante. Dessa vez, o site foi estudado com mais detalhes, entre outras coisas, havia uma lista de bombas, firmware para o controlador e um programa para o PC. Então, desligando o cérebro por um segundo, pedi a primeira parte da lista e decidi que era tarde demais para recuar.
Espero que, a partir desta introdução, tenha ficado claro que o autor não havia montado máquinas de coleta e colocação anteriormente. Não havia propósito e fabricar um produto comercial. Portanto, não excluo que mais no texto haverá erros em termos e que algumas conclusões possam estar incorretas. Eu só estava interessado em repetir o dispositivo, resolvendo seus princípios e tentando minha mão. Eu gostaria de compartilhar isso com o leitor.
A primeira coisa que é enganosa é o que é o OpenPnP. Ainda hoje é difícil responder a essa pergunta. O hardware pode ser muito diferente, por exemplo, minha compilação é baseada no hardware do OpenBuilds e do controlador Smoothieboard, ambas as empresas não têm nada a ver com o OpenPnP. Você pode facilmente jogar fora qualquer componente do pedaço de ferro e trocá-lo por outro. Os princípios permanecem comuns: existe um programa com o mesmo nome para o PC no qual você carrega o pick and place do seu rastreador e, em seguida, o programa emite comandos para o controlador, vá lá, ligue-o.
A aparência do programa.
Como mencionado acima, a estrutura principal é retirada do OpenBuilds, os trilhos do slot em V são usados como guias. Para mim, foram uma revelação; em poucas palavras, é difícil explicar todas as suas vantagens, mas é muito simples fazer qualquer design delas.
Se você precisar anexar algo ao trilho, as placas rosqueadas serão inseridas no lado, o nome oficial é porca-t.
Eles são únicos e duplos. Parece um prato comum com um fio, eu sugeri mesmo no começo encontrar algo semelhante nas lojas locais, já que não são baratos. No entanto, não se deixe enganar por sua aparente simplicidade. Sua rosca sobressai acima da placa e isso se mostrou muito importante ao apertar o parafuso. A montagem é muito sólida.
Como é o movimento ao longo dos eixos? A idéia básica é que um carro simples seja inserido nos recessos laterais, na plataforma superior da qual você já pode anexar qualquer coisa.
O carro em si é simples - é uma placa com quatro rolos. A posição dos roletes é regulada por porcas - excêntricas, elas ajudam a ajustar a pressão das rodas no trilho. Depende de quão apertada ela se moverá.
Uma placa final é usada em cada extremidade do trilho.
Existem furos no lado da placa nos quais um motor Nema17 está montado. Uma roda dentada é colocada no motor, que puxa o cinto, o cinto é preso ao carro com duas extremidades. Assim, quando o motor gira em uma direção, o carro viaja para frente, quando na outra - para trás.
Na segunda extremidade do trilho, existe simplesmente um eixo ao longo do qual a correia desliza.
Agora, as sutilezas que surgiram. Placa final. Eu não sei o quão difícil é no original, o fato é que os preços para as construções abertas são, na maioria das vezes, adequados, mas não são adequados para entrega. Portanto, quase tudo foi comprado com todos. Incluindo esse detalhe.
As placas dobram-se com muita facilidade e a “orelha” inferior se esforça para quebrar. Na montagem original, o quadro é fixo, tive que usar os orifícios laterais. Mas, caso contrário, não desempenhou um papel, permanece morto no trilho.
Sobre os trilhos. Esta é uma das poucas peças que comprei na Rússia, porque há uma opinião de que elas estão sendo expulsas da China. Não havia desejo de verificar se era assim, mas comprá-los dos locais era essa busca. De acordo com os anúncios, eles estão em toda parte, de fato ou não, ou ninguém quer entrar em contato por 3m. Muitas vezes, sob o disfarce do slot V, eles oferecem slot T, que são muito semelhantes e mais acessíveis. Há uma opinião de que eles são substituíveis neste caso, mas não se atrevem a verificar. Como resultado, eles estavam disponíveis apenas em um local, pagando pela entrega mais do que o preço dos próprios racks.
Parafusos. No original, todos os fixadores com cabeça sextavada. No começo, não estava claro o porquê. Em primeiro lugar, é difícil obter o comprimento certo e, em segundo lugar, custam uma ordem de magnitude mais cara. Portanto, ele participou do prendedor com uma chave de fenda Phillips, sinceramente se arrependeu mais de uma vez. O hexágono é muito mais fácil de desaparafusar às vezes, e quando você ainda não entende como ele funciona, você precisa desaparafusá-lo 10 vezes.
O tamanho do campo. O comprimento das ripas originais é de 400x400. Acho que muitas pessoas, como eu, raramente montam pranchas grandes. Portanto, o tamanho parecia enorme para mim. Na prática, este não foi o caso. Embora uma parte pequena, mas as extremidades estejam sendo devoradas, outra parte vai para as placas de canto, outra parte para a cabeça, etc. Como resultado, o campo real é um pouco mais do que 250x250, e isso não é muito.
Molas para tensionamento da correia. No começo, eu os ignorei. Parecia uma coisa inútil. Na prática, nas primeiras execuções no eixo Y, sempre havia um pequeno erro. No final, eu tive que descobrir o que uma mola com uma marcação estranha de 7/32 ".
Caso contrário, não havia perguntas sobre a base, a mecânica será muito simples. O processo completo de montagem de um trilho é bem mostrado no vídeo.
Talvez você tenha a mesma pergunta que a minha, por que não usar uma haste roscada como guia? Por que essas prateleiras, cintos, engrenagens? Em um dos fóruns, houve uma opinião de que um eixo com seu próprio peso terá uma ligeira curvatura no centro, o que criará um erro. E fazer um eixo exato será muito mais caro.
A próxima pergunta surge imediatamente: como exatamente todo esse design funciona? Sinceramente, não sei avaliar. Subjetivamente - com muita precisão, superou as expectativas. Se você colocar uma régua de ferro e montá-la, controlando ao longo da câmera, um milímetro a um milímetro. Não notei um acúmulo óbvio de erro.
A próxima parte da história é o controlador. No OpenPnP original, há um Smoothieboard orientado para impressoras 3D, no entanto, isso não impede que elas sejam ajustadas a uma máquina pnp. Se você se aprofundar, a bordo, ele tem um microcontrolador LPC1769 e um par de drivers de motor de passo. Que alguns leitores me condenem, mas o preço de 150 euros, excluindo a entrega, parecia inadequado para uma diretoria desse nível. O mais interessante é que a placa está posicionada como código-fonte aberto, mas não consegui encontrar a versão sã do pcb ou gerberas.
Como resultado, o problema resolvido por si só, descobriu-se que os chineses têm um conselho semelhante.
Devemos fazer imediatamente uma reserva de que os conselhos são muito semelhantes, mas não idênticos. As pedras são iguais e o layout do GPIO é semelhante, portanto o software é adequado. No entanto, existem pequenas diferenças. Todas as configurações são armazenadas em um arquivo de texto no cartão de memória. Existem muitas configurações e este é um tópico para um artigo separado. Há Ethernet a bordo; se você a habilitar, poderá percorrer os eixos através de um navegador da web.
Caso contrário, todo o controle da placa é realizado via USB-UART, em um PC é definido como uma porta COM virtual comum, ou seja, o programa lança códigos G no Wart e o controlador apenas os executa. No total, a máquina possui 3 eixos principais: X - a viga superior, quando a cabeça vai da esquerda para a direita, apenas um motor aciona. Y - abaixe os 2 trilhos, puxe para cima e para baixo dois motores ao mesmo tempo. Z - abaixando o bico para cima, para baixo. Nesse caso, a máquina usa um sistema de coordenadas destro, ou seja, canto inferior direito - a casa é 0, 0. A casa é determinada pelos interruptores de limite, na verdade o GPIO usual. Também é usado um eixo C adicional, responsável pela rotação do componente.
Sobre os problemas do controlador, não há nada de especial a dizer, mas globalmente todas as feridas inerentes à porta COM são óbvias - às vezes a própria porta congela até que a placa seja reinicializada. Houve um erro que o controlador às vezes seguia na direção errada, mas foi tratado com um firmware novo.
Agora, a coisa mais importante é a cabeça. Aqui com ela estava acima de todas as incompreensões. Vale a pena explicar como o componente é geralmente capturado - por vácuo. Para isso, é utilizada uma bomba de 12V, da qual o tubo vai para a válvula. No original, a bomba só funciona quando se aproxima do componente. Eu não tinha um poste grande na placa, como na placa original, então deixei temporariamente a bomba para chocalhar constantemente.
A válvula está em condições normais fechadas, ou seja, o ar não é aspirado. Quando a cabeça se aproxima do componente, é emitido um sinal, a válvula se abre e a bomba aspira ar através do tubo. O tubo adere ao motor com um eixo oco; no outro lado do motor, um bico é conectado através de um adaptador.
O que tinha que enfrentar. O tubo deve ser de poliuretano, porque é rígido o suficiente para não ser espremido. Os motores Nema8 são exatamente os mesmos na imagem, mas o vendedor não enviou o motor com um eixo liso, o que impossibilitou a fixação do adaptador com o bico. Eu tive que pedir novos.
O próprio bico no bom original era assim
Os experimentos mostraram que é impossível usá-lo, como visto na foto, é um pedaço de tubo. Por esse motivo, existem muitos problemas com a calibração, pois o bico ainda repousa firmemente sobre o componente. Enquanto isso, nos vidos pelos quais eu orava, havia outro bico com uma mola, que no final tinha que ser encomendado.
O bico é abaixado devido ao motor Z, ou seja, ele vira e o balancim pressiona a parte que segura o motor C (o mesmo com um eixo oco).
Que, por sua vez, se move ao longo de uma guia linear e é conectado por uma mola, ou seja, quando o motor não pressiona o eixo Z, devido à mola, o cabeçote retorna ao seu estado original. O eixo C, o mesmo motor com eixo oco :) foi projetado para implantar o componente.
Agora, o mais importante é como esse design inteiro funciona em montagem? O programa é executado no PC. Escolha e coloque o marcador no seu marcador. Você seleciona os componentes necessários e especifica o ponto fiducial, ou seja, tirar pontos no quadro. Eles parecem círculos de cobre no quadro.
Você vai para a "casa", ou seja, no canto inferior direito dos interruptores de limite, para que a máquina entenda suas coordenadas. Em seguida, você precisa indicar onde o quadro está localizado. Para fazer isso, você precisa dirigir as mãos para o canto inferior esquerdo do quadro, muito aproximadamente. Começamos a busca pelo ponto fiducial, este procedimento é necessário para entender a origem exata e o ângulo do tabuleiro. A pesquisa é feita pela câmera, localizada na cabeça - visão alta. O reconhecimento de pontos é feito usando opencv.
No total, a posição da placa é conhecida, devido à vista superior e aos componentes, devido às coordenadas relativas descarregadas do pick and place. Resta apenas iniciar o processo de colocação.
Aí chega o momento em que até agora parei. Como se viu, iniciar o movimento ao longo dos eixos e abaixar o bico não é a coisa mais importante nesta questão.
O problema foi o fornecimento de componentes. A opção mais simples pressupõe que a fita com os componentes será colada em algum lugar próximo à placa. Assim como as coordenadas da placa, para cada componente você precisa indicar onde está a fita. Para dizer a verdade, o processo acaba sendo bastante tedioso, então você precisa fornecer imediatamente o fornecimento automático de componentes, mas essa é uma história completamente diferente.
Então, para desenhar uma linha para todos os itens acima. A experiência foi interessante. E sim, valeu a pena, mesmo que essa não seja uma solução completa. A mecânica não é tão assustadora quanto é pintada. O mundo de código aberto, embora ainda não seja tão acolhedor, ainda precisa ser agradecido a todos que trabalham desinteressadamente pelo bem do povo. Eu realmente espero que haja algo mais a dizer sobre este tópico no futuro.
Primeiros testes com um bico velho
Testes com um novo bico