Geautomatiseerde balk: 7 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Dit project heeft tot doel een goedkoop geautomatiseerd drankverkoopsysteem te produceren voor gebruik in hoogwaardige consumenten- en commerciële toepassingen. Traditionele systemen in barautomatisering maken gebruik van servomotoren en grote stijve rails met riemaangedreven platforms. Hoewel het een geweldig project is voor iedereen, kunnen deze systemen onbetaalbaar zijn, dus hebben we een betaalbaarder, makervriendelijker ontwerp ontwikkeld.

Functies

• Schaalbaar naar elk assortiment sterke drank/mixer
• Google API-integratie voor spraakopdrachten
• Uitgebreide gecrawlde database met recepten

Hardware

• Raspberry Pi 3 Model B
• Goedkope aluminium extrusiestructuur
• 3D-geprinte PLA-armaturen
• 9g servoactuators

Stap 1: Onderdelenlijst en bronnen

De hardwarevereisten zijn geabstraheerd en vooraf voor u ontworpen. U hebt echter nog steeds toegang nodig tot enkele bronnen die niet altijd gemakkelijk toegankelijk zijn.

U heeft toegang nodig tot:

• 3D-printer
• Dremel of lintzaag
• Soldeerbout

Opmerking: de volgende onderdelen en prijzen zijn allemaal in GBP en websites kunnen in het VK zijn gecentreerd, maar deze onderdelen zijn in de meeste gebieden gemakkelijk verkrijgbaar. Sommige materialen zullen goedkoper zijn als ze in China worden besteld

Framecomponenten

• 8 x Beaumont Spirit Optiek & Standaard 25 ml: £18,32 - CaterSpeed/Alibaba
• 5 meter x PVC-buis (6 mm x 8 mm): £ 5,29 - ebay
• 20 x extrusie 90 ° beugels: £ 7,16 - ebay
• 20 x Drop T-moer: £ 3,36 - ebay
• 20 x M5 10 mm: £ 3,39 - ebay
• Stijve draad: £ 1,49 - ebay
• 4 meter x aluminium extrusie (20 mm x 20 mm): £ 22,96 -RS

• 1 x GP2Y0D805Z0F sensor, afstand, 50 mm, digitaal: £ 3,14 - Farnell

Elektronische componenten

• 1 x 1 kg weegcel: £ 2,21 - Amazon
• 8 x Micro Servo: £ 11,25 - ebay
• 1 x Nabijheidssensor - GP2Y0D805Z0F-sensor, afstand, 50 mm, digitaal: £ 3,14 - Farnell
• Kleinschalige componenten zijn hier te vinden.

Stap 2: Elektronica & PCB

Volledige PCB-schema's, fotomaskers en stuklijsten zijn hier beschikbaar via de Altium CircuitMaker-community.

De uiteindelijke platen zijn 2-laags, kleiner dan <100x100 mm, en kunnen voor $ 0,20 per stuk worden verkregen via de prototypingservice van JLCPCB.

Het gevulde bord bood de volgende kernfuncties:

• 8x servokanalen
• 1x Load cell versterker ingang
• 1x Digitale nabijheidssensor ingang
• 2x Debug GPIO-pinnen met LED's

Voor toekomstige ontwikkeling werden ook pads voorzien voor:

• 8x Extra servokanalen
• 4x ADC-ingangen voor algemeen gebruik
• 1x Reserve loadcell-versterkerkanaal
• 2x Opto-geïsoleerde solenoïde drivers met 12V rail

Stap 3: 3D printen

Er zijn 4 verschillende delen die geprint moeten worden.

• Servo-steunen
• Optische clips
• Beugel voor naderingssensor
• PVC buishouders

Acht servobevestigingen en -clips, één naderingssensor en twee buishouders moeten worden geprint. De bestanden zijn hier beschikbaar.

Het doseersysteem werkt via een 9g-servo die op elke optiek is gemonteerd, met een metalen steun die deze verbindt met de basis van de plunjer. Terwijl de servo draait, wordt het plunjermechanisme omhoog getrokken, waardoor de vullijn naar de fles wordt gesloten, de dispenserlijn wordt geopend en lucht kan worden teruggevoerd via een verend element in de optiek.

PVC-buizen van voedingskwaliteit lopen van elke optiek en worden centraal boven de houder gehouden door de twee uitlijncomponenten.

Achter de loadcel bevindt zich een digitale nabijheidssensor, die detectie van een beker op de plaat mogelijk maakt, op zijn plaats gehouden door een glijdende bedrukte bevestiging op de extrusie.

Uitvindersonderdelen en montagebestanden worden meegeleverd, met extra STL-modellen voor geprinte componenten. Technische tekeningen voor belangrijke onderdelen zijn ook inbegrepen, en kunnen ook worden afgeleid uit de uitvindersdocumenten in mm-schaal.

Stap 4: Kader

1. Snijd de extrusie in segmenten (4 x 400 mm, 7 x 300 mm, 1 x 15 mm)

2. Assembleer in een balk met behulp van de 90 graden beugels en T-moeren op 90 graden kruispunten. Gebruik de 400 mm secties als de verticale stijlen, en laat een van de 300 mm secties vrij zoals afgebeeld.

3. Verbind het stuk van 15 mm met het midden van de dwarsdoorsnede van de onderrug.

4. Bevestig de 3D-geprinte nabijheidssensor en bekerhouder aan het 15 mm-gedeelte zoals weergegeven.

5. Epoxy de plaat op de weegcel en bout aan het einde van het 15 mm-gedeelte met behulp van de T-moeren en 20 mm M5-bouten.

Stap 5: Optica

Om de optiek door de servo's te laten bedienen, moet de hoofdveer worden verwijderd.

1. Verwijder de plastic behuizing en de grote veer van het onderste deel van de optiek.

2. Bevestig de 3D-geprinte onderdelen en servo's zoals afgebeeld.

3. Verbind de servo's met de basis van de plunjer, door de gaten in de servo-arm en het geprinte deel, met behulp van de stijve draad.

4. Bevestig de optiek aan de standaards en klem ze gelijkmatig aan het frame vast om ongelijkmatige belastingen te voorkomen.

Stap 6: Software

Alle software die nodig is voor dit project is beschikbaar op onze github.

De software bestaat uit twee hoofdonderdelen: de server en de firmware. Firmware is de c++-broncode die wordt gecompileerd tot een gedeeld object dat de geautomatiseerde staaflogica bevat en samenwerkt met de load cell (HX711), servo's en nabijheidssensor. De serverdirectory bevat de python-webserver die het gedeelde object als een module importeert, zodra het een webhook van dialogflow ontvangt, parseert het en krijgt het toegang tot het gewenste gedrag via de binding.

Logica en gedrag

Het gedrag van de geautomatiseerde balk kan worden weergegeven als een hierboven weergegeven toestandsmachine. Zodra een kopje is geplaatst, is de machine klaar voor een bestelling, zodra deze is ontvangen, begint deze af te geven. Als het klaar is, gaat het terug naar een klaar staat voor nog een drankje en als de beker ooit wordt verwijderd, gaat hij terug naar het wachten om te worden geplaatst. De bekerdetectie wordt gedaan door de nabijheidssensor die een booleaanse waarde retourneert, afhankelijk van of deze hoog of laag aangeeft. Dosering wordt gecontroleerd door de gewichtssensor; zodra de python-webserver een bestelling ontvangt, berekent deze het vereiste gewicht om te doseren uit het vereiste volume en een dichtheidsopzoektabel. De servo's die aan die drank zijn toegewezen, worden vervolgens gevonden en vervolgens geactiveerd totdat het gewicht is afgestemd. Eenmaal voltooid, stuurt de server een reactie terug naar de dialoogstroom om de gebruiker aan te geven dat zijn drankje klaar is.

Stap 7: Hulp en problemen

We hopen dat je genoten hebt van onze gids, en we horen graag of je besluit om hem zelf te bouwen! Als u problemen ondervindt, kunt u hieronder een opmerking plaatsen en we helpen u graag verder.

De extra functionaliteit op het bord zou u in staat moeten stellen om uw systeem uit te breiden tot 16 verschillende drankcomponenten, evenals een aantal andere mechanische actuatoren of sensoren toe te voegen. U kunt ook gerust onze hardware- of softwareontwerpbestanden splitsen en uw eigen ideeën toevoegen! We zijn benieuwd wat de gemeente hiervan kan maken.

Bedankt dat je de tijd hebt genomen om dit door te lezen, en we wensen je het allerbeste met je eigen project: Eddy, Joe en Pete.