Barra automatizada: 7 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Este proyecto tiene como objetivo producir un sistema automático de venta de bebidas de bajo costo para su uso en aplicaciones comerciales y de consumo de alta gama. Los sistemas tradicionales de automatización de barras utilizan servomotores y rieles rígidos grandes con plataformas accionadas por correa. Si bien es un proyecto increíble para cualquier persona, estos sistemas pueden tener un costo prohibitivo, por lo que hemos desarrollado un diseño más asequible y amigable para el fabricante.

Características

• Escalable a cualquier variedad de licores / mezcladores
• Integración de API de Google para pedidos por voz
• Amplia base de datos rastreada de recetas

Hardware

• Raspberry Pi 3 Modelo B
• Estructura de extrusión de aluminio de bajo costo
• Accesorios PLA impresos en 3D
• Actuadores servo 9g

Paso 1: Lista de piezas y recursos

Los requisitos de hardware se han resumido y prediseñado para usted. Sin embargo, aún necesita acceso a algunos recursos que no siempre son de fácil acceso.

Necesitará acceso a:

• impresora 3d
• Dremel o sierra de cinta
• Soldador

Nota: Las siguientes piezas y precios están todos en £ GBP y los sitios web pueden estar centrados en el Reino Unido; sin embargo, estas piezas están fácilmente disponibles en la mayoría de las áreas. Algunos de los materiales serán más baratos si se solicitan en China

Componentes del marco

• 8 x Beaumont Spirit Optic & Stand 25 ml: £ 18.32 - CaterSpeed / Alibaba
• 5 metros x tubo de PVC (6 mm x 8 mm): £ 5.29 - ebay
• 20 x soportes de extrusión de 90 °: £ 7.16 - ebay
• 20 x Tuerca en T: £ 3.36 - ebay
• 20 x M5 10 mm: £ 3.39 - ebay
• Alambre rígido: £ 1.49 - ebay
• 4 metros x Extrusión de aluminio (20mmx20mm): 22,96 € -RS

• 1 x sensor GP2Y0D805Z0F, distancia, 50 mm, digital: £ 3.14 - Farnell

Componentes electrónicos

• 1 celda de carga de 1 kg: £ 2.21 - Amazon
• 8 x Micro Servo: £ 11.25 - ebay
• 1 x Sensor de proximidad - Sensor GP2Y0D805Z0F, distancia, 50 mm, digital: 3,14 € - Farnell
• Los componentes a pequeña escala se pueden encontrar aquí.

Paso 2: Electrónica y PCB

Los esquemas completos de PCB, fotomáscaras y listas de materiales están disponibles a través de la comunidad de Altium CircuitMaker aquí.

Los tableros finales son de 2 capas, menos de <100x100 mm, y se pueden obtener por $ 0.20 por pieza a través del servicio de creación de prototipos de JLCPCB.

La placa poblada proporcionó las siguientes características principales:

• 8x canales servo
• 1x entrada de amplificador de celda de carga
• 1x entrada de sensor de proximidad digital
• 2x pines GPIO de depuración con LED

Para el desarrollo futuro, también se proporcionaron almohadillas para:

• 8x canales de servo adicionales
• 4 entradas ADC de uso general
• 1x canal de amplificador de celda de carga de repuesto
• 2x controladores de solenoide optoaislados con carril de 12V

Paso 3: Impresión 3D

Hay 4 partes diferentes que deben imprimirse.

• Soportes de servo
• Clips ópticos
• Soporte del sensor de proximidad
• Soportes de tubo de PVC

Es necesario imprimir ocho soportes y clips de servo, un sensor de proximidad y dos soportes de tubo. Los archivos están disponibles aquí.

El sistema de dispensación funciona a través de un servo de 9g montado en cada óptica, con un puntal metálico que lo conecta a la base del émbolo. A medida que gira el servo, el mecanismo del émbolo se tira hacia arriba, cerrando la línea de llenado de la botella, abriendo la línea del dispensador y permitiendo el retorno de aire a través de un elemento de resorte dentro de la óptica.

Los tubos de PVC de grado alimenticio salen de cada óptica y se sostienen centralmente sobre el receptáculo por los dos componentes de alineación.

Detrás de la celda de carga hay un sensor de proximidad digital que detecta una copa en la placa, que se mantiene en posición mediante un montaje deslizante impreso en la extrusión.

Se proporcionan archivos de ensamblaje y piezas de Inventor, con modelos STL adicionales para componentes impresos. También se incluyen dibujos técnicos de las piezas clave, que también pueden derivarse de los documentos del inventor en escala mm.

Paso 4: Marco

1. Corte la extrusión en segmentos (4 x 400 mm, 7 x 300 mm, 1 x 15 mm)

2. Ensamble en un cuboide usando los soportes de 90 grados y las tuercas en T en las uniones de 90 grados. Utilice las secciones de 400 mm como postes verticales, dejando una de las secciones de 300 mm libre como se muestra.

3. Conecte la pieza de 15 mm al centro de la sección transversal de la espalda baja.

4. Coloque el sensor de proximidad impreso en 3D y el portavasos en la sección de 15 mm como se muestra.

5. Ponga epoxi la placa a la celda de carga y atorníllela al final de la sección de 15 mm con las tuercas en T y los pernos M5 de 20 mm.

Paso 5: Óptica

Para que la óptica sea operada por los servos, es necesario quitar el resorte principal.

1. Retire la carcasa de plástico y el resorte grande de la sección inferior de la óptica.

2. Coloque las piezas impresas en 3D y los servos como se muestra.

3. Conecte los servos a la base del émbolo, a través de los orificios del brazo del servo y la parte impresa, utilizando el cable rígido.

4. Coloque las ópticas en los soportes y fíjelas al marco espaciadas uniformemente para evitar cargas desiguales.

Paso 6: software

Todo el software necesario para este proyecto está disponible en nuestro github.

El software consta de dos secciones principales: el servidor y el firmware. El firmware es el código fuente c ++ que se compila en un objeto compartido que contiene la lógica de barra automatizada e interactúa con la celda de carga (HX711), los servos y el sensor de proximidad. El directorio del servidor contiene un servidor web python que importa el objeto compartido como un módulo, una vez que recibe un webhook de dialogflow, posteriormente analiza y accede al comportamiento deseado a través del enlace.

Lógica y comportamiento

El comportamiento de la barra automatizada se puede representar como una máquina de estado que se muestra arriba. Una vez que se ha colocado una taza, la máquina está lista para un pedido, una vez recibida comenzará a dispensar. Cuando se complete, volverá a un estado listo para otra bebida y, si alguna vez se quita la taza, volverá a esperar a que se coloque. La detección de la taza se realiza mediante el sensor de proximidad que devuelve un valor booleano dependiendo de si lee o no alto o bajo. La dispensación es monitoreada por el sensor de peso; una vez que el servidor web de Python recibe un pedido, calcula el peso requerido para dispensar del volumen requerido y una tabla de búsqueda de densidad. Los servos asignados a esa bebida se encuentran y luego se activan hasta que se iguale el peso. Una vez completado, el servidor devuelve una respuesta al flujo de diálogo que indica al usuario que su bebida está lista.

Paso 7: Ayuda y problemas

Esperamos que hayas disfrutado de nuestra guía y nos encantaría saber si decides construirla tú mismo. Si tiene algún problema, no dude en dejar un comentario a continuación y estaremos encantados de ayudarle.

La funcionalidad adicional en la placa debería permitirle expandir su sistema hasta 16 componentes de bebida diferentes, así como agregar una serie de otros actuadores o sensores mecánicos. Alternativamente, siéntase libre de bifurcar nuestros archivos de diseño de hardware o software y agregar sus propias ideas. Nos encantaría ver qué puede hacer la comunidad con esto.

Gracias por tomarse el tiempo de leer esto y le deseamos todo lo mejor con su propio proyecto: Eddy, Joe y Pete.