Raspberry Pi gesteuerter Scherenheber - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Warum eine Scherenhebebühne? Warum nicht! Es ist cool und ein lustiges Projekt zu bauen. Der wahre Grund für mich ist, die Kameras meines Great Mojave Rover Project höher zu stellen. Ich möchte, dass sich die Kameras über den Rover erheben und Bilder der Umgebung aufnehmen. Aber ich musste die Kameras absenken, während der Rover fährt.

Zuerst versuchte ich einen Roboterarm, der sich jedoch als zu schwer erwies und die Servos abstreifte. Dann sah ich eines Tages etwas, das ich schon Hunderte Male gesehen habe, eine Scherenhebebühne. In dieser Nacht machte ich mich daran, eine Scherenhebebühne zu entwickeln, die einen Schraubenantrieb, einen 5/16 "x 5 1/2" Bolzen, verwenden würde, um die Kameras anzuheben und abzusenken. Ich war erstaunt, wie cool es war zu sehen, wie die Kameras mit nur etwas mehr als 4 Zoll Federweg auf ein paar Fuß (25 Zoll) angehoben wurden und wie viel Gewicht sie heben würde. Als Nebeneffekt verwendet sie nur eine Servos.

Wenn dieser großartige und wunderbare Scherenlift funktioniert, schaltet der Raspberry Pi das LX-16A-Servo ein, das den Lift mit Python 3-Code anhebt und senkt. Endschalter signalisieren dem Pi, wenn Ihr Scherenhub die Ober- und Unterseite erreicht hat und signalisieren dem Servo, dass er aufhören soll, sich zu drehen.

Mein nächstes Abenteuer für den Lift ist es, ihn für einen ausgedehnten Solartest draußen zu platzieren. Angetrieben von Solarzellen und 18650-Batterien wird die Scherenhebebühne einmal pro Stunde angehoben, fotografiert und dann abgesenkt. Aber das ist ein weiteres Instructable später, sobald ich das zum Laufen bekomme. Danach montieren Sie es am Rover.

Ich habe dieses Instructable in drei Hauptteile unterteilt, um den Bau- und Abstimmungsprozess zu unterstützen:

1. Basis (Schritte 2 - 7)
2. Elektronik (Schritte 8 - 12)
3. Scheren-Endmontage (Schritte 13 - 16)

Ich hoffe, Sie genießen meinen ersten hartnäckigen und Ihren Scherenlift.

Schritt 1: Holen Sie sich das Material, das Sie brauchen

Sie werden eine Menge Zeug für dieses Projekt brauchen. Wenn Sie wie ich sind und Spaß am 3D-Drucken und Bauen haben, haben Sie vielleicht schon das meiste davon. Schauen Sie sich McMaster-Carr an, um die Schrauben zu finden, die es dort viel billiger gibt, wenn Sie sie zu Hunderten kaufen. Sie können auch Sets bei Amazon bestellen.

Werkzeuge benötigt:

• 5,5 mm Steckschlüsselsatz
• 2,5, 2,0 mm Sechskantschlüssel Es lohnt sich, einen guten Satz davon zu haben.
• Bohrer mit 1/8" Bohrer Dieses Bohrerset habe ich.
• Graphit-Schmiermittel
• Lötkolben
• Löten Ich dachte, ich wäre schlecht im Löten, bis ich gutes Lötmittel bekam.
• Schleifer (bester Schleifer der Welt)
• 3D-Drucker Ich habe den XYZ Da Vinci Pro 1.0 und bin begeistert.

Mechanische Teile:

• Buchsen- oder Halbrundschrauben aus legiertem Stahl: Bestellen Sie unbedingt mehr als Sie benötigen, da meine Zählung möglicherweise nicht stimmt!

  (1) M3 x 10 mm Halbrundkopf (von McMaster-Carr) (2) M3 x 12 mm Halbrundkopf (von McMaster-Carr) (4) M3 x 10 mm (von McMaster-Carr) (6) M3 x 12 mm (von McMaster-Carr erhalten) (4) M3 x 16 mm (von McMaster-Carr erhalten) (34) M3 x 20 mm (von McMaster-Carr erhalten) (2) M3 x 25 mm Halbrundkopf (von McMaster-Carr erhalten) (8) M3 x 30 mm (bei McMaster-Carr) (4) M3 x 45 mm (bei McMaster-Carr) (30) M3 Nylon-Sicherungsmuttern (bei McMaster-Carr) (54) M3-Unterlegscheiben (bei McMaster-Carr)

• (48) 3x6x2mm Kugellager Es geht auch ohne diese Kugellager, aber es macht es sicher schöner.
• (1) 8x22x7mm Lager Sie können auch eines von einem Zappelspinner stehlen
• 3D-gedruckte Teile Sie können diese von Thingverse-Teilen herunterladen (2) Träger 20 mm x 20 mm x 190 mm (1) Begrenzer (1) Motorschraubenhalterung (1) Plattformschienen (1) Plattform (1) Hintere Schraubenhalterung (1) Schieber (1.)) Schere innen unten (4) Schere innen (1 Satz) Schere außen (1) Servohalterung vorne (1) Servohalterung hinten (1 Satz) Distanzstücke
• (2) 5/16 "Mutter (Home Depot)
• (1) 5/16" x 5 - 1/2" Schraube (Home Depot) Sie können auch eine 5/16" Gewindestange verwenden, wenn Sie dies bevorzugen.

Elektrisch:

• Raspberry Pi, ich verwende ein 3 Modell B+ jede Pi-Version wird funktionieren Dies ist ein schönes Kit.
• (1) Lewansoul LX-16a Serial Bus Servo, ich habe meinen für unter 20,00 USD pro Stück bekommen. (Sie müssen dafür bei Amazon oder Banggood suchen, der Link ändert sich ständig)
• (1) Debug-Board für seriellen Bus von Lewansoul.
• (1) Metall-Servohorn
• (2) Endschalter
• Silikondrähte Diese sind großartig, Sie können sie mit Ihren Fingernägeln abstreifen (wenn Sie Ihre Fingernägel nicht beißen)
• Batterien zum Antrieb des Servos, ich verwende 4 AA NiMh-Batterien von Ikea.

Verbrauchsmaterial:

• Wattestäbchen
• Mikrofaserstoff
• Pflaster (hoffentlich nicht)

Schritt 2: Die Basis

Es ist viel einfacher, dies in Etappen zu bauen, beginnen wir mit der Basis. Dann gehen wir zur Elektronik und bauen endlich die Schere zusammen. Es ist in verschiedenen Farben gedruckt, weil ich das PLA und PETG verwendet habe, das ich hatte.

Falls noch nicht geschehen, drucken Sie Ihre Teile aus. Es dauerte ein paar Tage, bis mein Drucker alle Teile gedruckt hatte.

Die Teile findet ihr hier:

Wichtige Sicherheitstipps (Original Ghostbusters-Referenz, Google it)

• Nehmen Sie sich Zeit und werden Sie nicht verrückt, wenn Sie die M3-Schrauben zu fest anziehen, die Kunststoffstreifen einfach. Wenn Sie das Loch entfernen, müssen Sie das Teil möglicherweise neu drucken oder etwas Gorilla-Kleber (das braune Zeug) verwenden und die Innenseite des Lochs leicht mit einem Zahnstocher bestreichen und über Nacht vollständig trocknen lassen, bevor Sie es verwenden.
• Legen Sie die Unterlegscheiben "schöne Seite" nach oben, es sieht besser aus.
• Nehmen Sie sich Zeit, oder Sie müssen es möglicherweise erneut ausdrucken.
• Drucken Sie die Scherenteile zuletzt, da es das letzte Teil ist, das gebaut wird.

Auf geht's.

A. Beginnen Sie mit dem Drucken aller Teile (siehe Teileliste).

B. Das Teil glatt schleifen und das eklige Zeug herausschneiden.

Schritt 3: Endschalter montieren

A. Biegen Sie das gemeinsame Kabel (das bereits an der Seite des Schalters gebogen ist), so dass es bündig sitzt und löten Sie einen Draht an den Endschalter. Es ist nicht genug Platz, um das Servo zu montieren, wenn Sie diesen Schritt vergessen.

Hinweis: Dies ist das einzige Löten, das Sie in diesem Teil des Builds durchführen müssen.

B. Bohren Sie durch (4) 1/8-Zoll-Löcher in der Servohalterung, siehe die lila Pfeile auf dem Foto oben. Durch das Bohren können die Schrauben frei passieren und die Servohalterung später an den Schienen festziehen.

C. Schließlich befestigen Sie den Endschalter wie abgebildet mit (2) M3 x 16 mm Schrauben an der Servohalterung.

Schritt 4: Untere Motorschraubenhalterung

A. Bohren Sie durch (5) 1/8 Löcher in der unteren Motorschraubenhalterung, siehe die lila Pfeile auf dem Foto oben.

B. Befestigen Sie dann die untere Motorschraubenhalterung mit (4) M3 x 12 mm Halbrundkopfschrauben am Metallservohorn.

C. Schließlich befestigen Sie die untere Motorschraubenhalterung mit (1) M3 x 10 mm Schraube am Servo.

Schritt 5: Montieren Sie den Servo und die Schraube

A. Bohren Sie durch (4) 1/8 Löcher in der hinteren Servohalterung, wie auf dem Foto oben gezeigt, wo die violetten Pfeile anzeigen.

B. Bohren Sie durch (2) 1/8 Löcher in der Schraubenhalterung, wo die violetten Pfeile auf dem Foto oben angezeigt werden. Hinweis: Je nach gedruckter Version können Ihre Löcher etwas kürzer sein.

C. Befestigen Sie den Servo an der Servohalterung. Möglicherweise müssen Sie dies etwas zuschneiden, um eine gute Passform zu erhalten. Es wird ein wenig locker. Dann befestigen Sie das hintere Servo mit (4) M3 x 45mm Schrauben und Unterlegscheiben an der vorderen Servohalterung. Das Servo schaukelt von Seite zu Seite, aber nicht hin und her.

D. Setzen Sie die 5/16" x 5 - 1/2" Schraube in die obere Schraubhalterung ein; es sollte eng anliegen. Möglicherweise müssen Sie die Öffnung etwas zuschneiden, damit sie passt.

E. Mit (2) M3 x 16 mm Schrauben und Unterlegscheiben an zwei Hälften der Schraubenhalterungen anschließen.

F. Ihre Baugruppe sollte wie auf dem letzten Foto aussehen.

Schritt 6: Schieber und hintere Montage

Jetzt ist es an der Zeit, den Schieber und die hintere Schraubenhalterung anzubringen.

A. Setzen Sie (2) 5/16-Schrauben in die Schieber ein. Die Schrauben sollten vorne und hinten ein wenig Spiel haben. Ohne Spiel klemmt die Schraube während der Bewegung.

B. Schrauben Sie den Schieber einige Zoll auf die 5/16-Schraube.

C. Bohren Sie durch (4) 1/8 -Löcher in den hinteren Schraublagerdeckel, wie mit den violetten Pfeilen auf dem Foto angezeigt.

D. Setzen Sie das 8 mm x 22 mm x 7 mm Lager in die hintere Schraubenhalterung ein und befestigen Sie die Lagerkappe mit (4) M3 x 12 mm Schrauben und Unterlegscheiben.

E. Befestigen Sie (1) Endschalter mit (2) M3 x 16 mm Schrauben

F. Schieben Sie die 5/16-Zoll-Schraube in das Lager. Hinweis: Hier gibt es eine Menge Spiel. Sie sollten ein Stück Isolierband oder einen Schrumpfschlauch verwenden, um das Spiel zu verringern. Messen Sie die benötigte Menge in der nächste Schritt.

Schritt 7: Beenden der unteren Baugruppe

Nachdem Sie die motorisierte Baugruppe fertiggestellt haben, ist es an der Zeit, sie an den Schienen zu montieren. Die Schienen sind Teil des Great Mojave Rover Project und mögen übertrieben wirken. Ich plane, den Scherenlift in den Rover zu integrieren und das Schienendesign ermöglicht mir dies später.

A. Eine Seite jeder Schiene glatt schleifen. Sie müssen nicht viel schleifen, nur genug, um die Unebenheiten zu glätten.

B. Schrauben Sie zuerst die hintere Schraubenhalterung mit (4) M3 x 30 mm Schrauben und Unterlegscheiben an. Dieser sollte bündig am Ende der Schienen sitzen.

C. Setzen Sie die 5/16 Schraube in das Lager ein, mit der Servohalterung im 4. Loch (lassen Sie 3 leere Löcher), messen Sie, wo das Klebeband oder der Schrumpfschlauch angebracht werden soll. Bringen Sie das Klebeband oder den Schrumpfschlauch an und montieren Sie die Baugruppe wieder.

D. Schrauben Sie die Servobaugruppe mit (4) M3 x 30 mm Schrauben und Unterlegscheiben am 4. Loch an die Schienen (lassen Sie 3 frei). Beachten Sie, dass Ihre Servohalterung etwas anders sein kann, ich habe sie für eine längere 5/16 Schraube umgestaltet. Bitte lassen Sie immer noch 3 Löcher leer.

Sie sollten jetzt die motorisierte Baugruppe bereit haben, um die Endschalterschrauben anzubringen und Ihren Raspberry Pi den Schieber hin und her zu bewegen.

Schritt 8: Endschaltereinsteller

Zwei Endschaltereinsteller schalten die Schalter ein, an denen der Schlitten anhalten soll. Sie sollten an den beiden Stellen, an denen der Eingriffsbolzen oben verläuft, Halbrundschrauben verwenden, um Spiel zu schaffen. Außerdem sind beide 3D-gedruckten Teile des Endschaltereinstellers gleich.

A. Bohren Sie (2) 1/8 -Durchwurflöcher in jeden der Endschalter-Einrücker.

B. Setzen Sie die Halbrundkopfschrauben in die Rasten ein.

C. Setzen Sie die Begrenzungsschraube in jeden Eingriff ein, (1) M3 x 20 mm, die andere ist (1) M3 x 40 mm.

D. Bringen Sie die Endschalter-Einrastelemente am Schieber an. Verwenden Sie die längere Schraube (40mm) auf der Servoseite.

Hinweis: Ich habe Sicherungsmuttern an meinem längeren Einrücker befestigt, weil ich das Loch ausgezogen habe.

Schritt 9: Anschließen des Pi

Die Software dafür ist einfach, sie hebt und senkt den Lift einfach. Sie können den Code bearbeiten, um alles zu tun, was Sie möchten, viel Spaß.

Ich gehe davon aus, dass Sie bereits wissen, wie Sie das Betriebssystem auf Ihren Raspberry Pi laden und ein einfaches Python 3-Programm schreiben, ein Hello World-Beispiel wäre in Ordnung.

Hier ist ein guter Anfang, aber es gibt eine Reihe von Ressourcen, um loszulegen.

• Einrichten Ihres Pi.
• Ausführen Ihres ersten Python-Programms.

Schritt 10: Verdrahtung Ihrer unteren Baugruppe

Für ein kleines Projekt wie dieses verwende ich lieber das Pimoroni Pico HAT Hacker-Board über einem Steckbrett. Sie können alles verwenden, aber ich mag dieses kleine Gerät. Ich habe auf beiden Seiten des HAT 40-polige Buchsenleisten angelötet, die es mir ermöglichen, auf beiden Seiten zu verwenden (siehe zweites Foto).

Warnung: Ich habe dabei ein paar Raspberry Pis in die Luft gesprengt, während der Pi eingeschaltet ist. Stellen Sie sicher, dass Rot + und Schwarz Masse oder - ist, das Servo Debug Board hat keinen eingebauten Schutz.

A. Verbinden Sie das schwarze Kabel mit den gemeinsamen Anschlüssen an jedem Schalter und der Masse am Pi. (Stift 6)

B. Verbinden Sie das grüne Kabel mit dem unteren Endschalter (siehe 1. Foto) und dann mit GPIO 23 (Pin 16)

C. Verbinden Sie das gelbe Kabel mit dem oberen Endschalter (siehe 1. Foto) und dann mit GPIO 22 (Pin 15)

D. Verbinden Sie das Servo Debug Board mit dem USB-Port des Pi.

E. Verbinden Sie den Servo mit dem Servo Debug Board mit dem mit dem LX-16A Servo gelieferten Kabel

F. Schließen Sie die Stromversorgung des Servo Debug Boards an. Verwenden Sie nicht den Pi, um die Servoplatine mit Strom zu versorgen, verwenden Sie eine externe Batteriequelle. Ich habe 4 AA-Batterien verwendet.

Schritt 11: Laden und Ausführen des Python-Programms

Auch hier gehe ich davon aus, dass Sie wissen, wie man das Terminal startet und wie man ein Python3-Programm startet.

A. Starten Sie das Terminal

B. Wir müssen ein paar Bibliotheken von GitHub klonen. Der erste ist der PyLX16A von Ethan Lipson, der andere ist der Scissor Lift-Code von BIMThoughts' GitHub

cdgit-Klon https://github.com/swimingduck/PyLX-16A.gitgit-Klon https://github.com/BIMThoughts/ScissorLift.gitcd ScissorLiftcp../PyLX-16A/lx16a.py.

Der obige Befehl macht Folgendes:

cd wechselt das Verzeichnis in Ihr Home-Verzeichnis

git clone lädt die Codedateien von GitHub in einen Ordner mit dem Namen des Repositorys herunter.

cd ScissorLift ändert den Ordner, in dem sich der ScissorLift-Code befindet

cp../PyLX-16A/lx16a.py. kopiert die für die Servobefehle notwendige Bibliothek.

C. Sie sollten Ihren Pi mit der Motorbaugruppe und das Debug Board mit dem USB und dem Servo verbunden haben.

D. Geben Sie Folgendes ein, um den Schaltertest auszuführen.

CD

cd ScissorLift python3 SwitchTest.py

Das Programm fängt an zu sagen "geht runter".

Schalten Sie den Schalter weiter vom Servo entfernt ein und das Programm antwortet mit "nach oben". Schalten Sie nun den Schalter ein, der dem Servo am nächsten ist und das Programm stoppt.

Fehlerbehebung:

Wenn dies fehlschlägt, überprüfen Sie Ihre Verkabelung, ich habe den Fehler gemacht, das gelbe Kabel beim ersten Mal an den falschen Schalteranschluss zu löten, und es würde nach dem Einschalten des ersten Schalters aufhören.

Schritt 12: Motortest

Jetzt, da die Schalter funktionieren, ist es Zeit, die Motorbaugruppe zu testen.

Sie haben den Code bereits heruntergeladen. Lass uns anfangen.

A. Stellen Sie sicher, dass Ihr Servo mit dem Debug Board verbunden ist, jeder Stecker reicht aus, solange er gut passt.

B. Geben Sie im Terminal Folgendes ein:

cdcd ScissorLift python3 MotorTest.py

Ihr Slider beginnt sich zu bewegen und wenn er zuerst auf das Servo zugeht, dann, wenn der Endschalter einrastet, fährt er in die andere Richtung und stoppt, wenn er den anderen Endschalter erreicht.

Wenn Sie hören, dass es beginnt zu binden, trennen Sie das Servo vom Debug Board und drücken Sie Strg-C, um das Programm zu stoppen und festzustellen, warum es bindet.

Fehlerbehebung:

Bindung in der Mitte der Folie:

A. Muttern können sich innerhalb des Schiebers nicht frei bewegen.

B. Die Schraubbefestigung ist nicht zentriert.

C. Das Lager ist nicht frei.

Das Einklemmen am Ende des Schlittens wird dadurch verursacht, dass die Schalter falsch verdrahtet sind oder die Eingriffsschrauben angepasst werden müssen.

D. Servo bewegt sich weiter, nachdem Strg-C gedrückt wurde, ziehen Sie das Servokabel von der Debug-Platine ab. Dadurch wird das Servo zurückgesetzt.

Schritt 13: Montage der Schere

Jetzt kommen wir endlich an den Punkt, an dem wir die Schere zusammenbauen können. Es gibt drei Hauptkomponenten der Schere.

1. Scissor Outer (das erste Foto, sieht aus wie ein blauer Eis am Stiel)
2. Schere innen (zweites Foto grau)
3. Schereninnenboden (zweites Foto blau)

Der Unterschied zwischen dem Scissor Inner und dem Scissor Inner Bottom besteht in der Platzierung der Lager, wie auf der rechten Seite des Fotos dargestellt. Sehen Sie sich das Video an, dort ist es einfacher zu erklären.

A. Setzen Sie die Lager in jedes der Scherenstücke ein. Möglicherweise müssen Sie eine Schraube, eine Unterlegscheibe und eine Mutter verwenden, um die Unterlegscheibe in den Schlitz zu drücken. Wenn Sie den Schlitz brechen, können Sie ihn mit Klebstoff reparieren.

B. Bestreichen Sie die nicht tragenden Seiten der Schere mit Graphitschmiermittel und einem Wattestäbchen.

C. Verwenden einer M3 x 20 mm Schraube, Unterlegscheibe und einer Sicherungsmutter. Beginnen Sie mit der inneren Unterseite, verbinden Sie die äußere Schere mit den mittleren Verbindungen. (siehe Foto)

D. Verbinden Sie eine weitere äußere Schere mit dem Ende der unteren Schere, wo sich das Lager auf der Innenseite befindet. Verbinden Sie dann eine weitere innere Schere mit der Mitte.

E. Bringen Sie die innere und äußere Schere weiter an, bis die Schere aufgebraucht ist.

Schritt 14: Anbringen der Schere an der Basis

Verbinden Sie die Scherenbaugruppe mit (2) M3 x 20 mm mit (2) Unterlegscheiben und 3D-gedruckten Zwischenräumen mit der Servohalterung der Basis.

Verbinden Sie die Schereneinheit mit (2) M3 x 12 mm mit dem Schieber.

Außer der Plattform haben Sie eine funktionierende Scherenhebebühne.

Schritt 15: Scherenlauftest

Schließen Sie Ihre Scherenhebebühne wieder an den Raspberry Pi an, falls Sie dies noch nicht getan haben.

A. Führen Sie auf dem Terminal Ihres Raspberry Pi erneut MotorTest.py aus und sehen Sie, wie Ihr Scherenheber in Aktion ist.

Behalten und im Auge behalten:

• Jede Bindung
• Spiel der Begrenzungseingriffsschrauben
• Wenn es bindet oder etwas passiert, trennen Sie zuerst das Servo von der Debug-Platine.

Schritt 16: Anbringen der Plattform

Hoffentlich haben Sie inzwischen herausgefunden, wie Sie die Plattform einrichten.

A. Bestimmen Sie, ob Sie die Plattform verwenden möchten.

B. Bringen Sie die Plattformschienen an der Außenseite der Scherenoberseite an. Auf der Seite, an der Sie den Abstandshalter benötigen, benötigen Sie eine M3 x 25 mm Schraube und 2 Unterlegscheiben. Verwenden Sie auf der anderen Seite eine M3 x 20mm Schraube mit 1 Unterlegscheibe und 1 Kontermutter.

C. Befestigen Sie die Plattformoberseite mit M3 x 12 mm Schrauben und Unterlegscheiben an den Schienen.

Schritt 17: Danke

Vielen Dank, dass Sie so weit gekommen sind. Hoffentlich haben Sie eine funktionierende Scherenhebebühne, mit der Sie nicht wissen, was Sie tun sollen, oder vielleicht haben Sie eine Scherenhebebühne, von der Sie eine wunderbare Idee haben, wie man sie benutzt.

Auf jeden Fall hoffe ich, dass du eine tolle Zeit hattest und etwas gelernt hast.

Zweiter Platz beim ersten Mal Autor