برج ومدفع الماسح الضوئي: 10 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

كان من المفترض أن نصنع نموذجًا أوليًا وظيفيًا باستخدام بعض مستشعرات اردوينو المختلفة ، لذلك كان خيارنا هو تطوير برج بمدفع يطلق رصاصة على كائن اكتشفه الماسح.

يبدأ تشغيل البرج بالحركة المستمرة للماسح الضوئي الذي يقوم بعملية مسح 180 درجة ، وعندما يكتشف شيئًا ما ، يتحرك المدفع مشيرًا مباشرة إلى الاتجاه الذي يشير إليه الماسح الضوئي ويستخدم زرين ، أحدهما للتحميل والآخر من أجل إطلاق النار ، يتم إطلاق رصاصة.

كما سيعرض على الشاشة الكائنات المكتشفة عبر واجهة الرادار.

مشروع خاومي جوارديولا وداميا كوزي

الخطوة 1: المواد المطلوبة

مواد بناء:

- 1x DIN A4 ميتاكريليت 0 ، ورقة 4 مم.

- 1x خشبي 0 ، ورقة 3 مم. الأبعاد: ٦٠٠ ملم × ٣٠٠ ملم.

- 1x مفصلة.

- الغراء الساخن.

- غراء إيبوكسي ثنائي المكونات.

- صمغ ممتاز.

- كتلة خشبية.

- اسورة مطاط.

- أنبوب القلم.

- سلسلة صغيرة.

المواد الإلكترونية:

- محرك سيرفو 3x MMSV001. (https://www.ondaradio.es/Catalogo-Detalle/3034/rob …

- 1x مستشعر القرب بالموجات فوق الصوتية HC-SR04. (https://www.amazon.es/ELEGOO-Ultrasonidos-Distanci …

- 1x اردوينو نانو.

- سلك توصيل (أحمر ، أسود وأبيض إن أمكن).

- تين.

- لحام.

الخطوة الثانية: التصميم

تم عمل رسومات التصميم الخارجي للبرج على أوتوكاد. يوضح هذا الملف جميع الأجزاء اللازمة للتجميع الخارجي الذي سيغطي آلية المدفع والرادار.

الخطوة 3: ورقة خشبية مقطوعة بالليزر

باستخدام ملف أوتوكاد ، يمكننا قص الأشكال بالليزر للحصول على دقة أفضل ومظهر أفضل بشكل عام ، ولكن يمكن أيضًا تصنيعها يدويًا من خلال استخراج القياسات من الملف.

الخطوة 4: مقدمة الجمعية

سيتم تقسيم مدفعنا إلى هيكلين رئيسيين. سيكون هناك قاعدة مثبتة داخل جميع المحركات المؤازرة والوصلات بالإضافة إلى لوحة اردوينو نانو ؛ ثم هناك مدفع متحرك في الأعلى ، يحمل محرك سيرفو آخر بالداخل وآلية إطلاق.

في هذه الخطوة ، ننتقل إلى تجميع القاعدة كما هو موضح في الصورة ، ويمكن استخدام الغراء الساخن أو الغراء الإيبوكسي. تم تصميم الفتحة الموجودة في الوسط للحفاظ على المؤازرة التي ستحرك المدفع (يمكن إدخاله من الجانب العلوي) وتحته (بشكل مثالي محوري) سنقوم بتركيب المؤازرة التي ستحرك المستشعر فوق الصوتي.

الخطوة 5: تصميم المدفع

بالنسبة لتصميم المدفع ، استخدمنا بعض قطع الخشب المربعة واثنين من الأجزاء المقطوعة بالليزر من الميثاكريلات. يمكنك أيضًا العثور على رسم أوتوكاد هنا.

لتجميعها ، استخدمنا الغراء الساخن وتعزيزات الشريط اللاصق ، ولكن يمكن لصقها معًا بالطريقة التي تريدها.

أنبوب المدفع عبارة عن أنبوب قلم عادي والذخيرة ستكون ذخيرة airsoft عادية. سيتم أيضًا استخدام شريط مطاطي للحفاظ على الشد المطلوب لآلية إطلاق النار وخيط لسحب مطلق النار لأعلى عند الحاجة إلى إعادة التحميل.

جميع القياسات في الرسم بالميليمترات ؛ يتم رفع رأس المدفع 3 مم لأن الرصاصة ستبقى دائمًا في نهايتها ويمكن إطلاقها من الخلف. كما تمت إضافة القليل من الغراء في النهاية لإبقاء الرصاصة في الداخل ولكن في نفس الوقت دع مطلق النار يصيبها.

المؤازرة الموجودة في الجزء العلوي من المدفع هي آلية إطلاق مطلق النار وإعادة التحميل ، وهي متصلة بالمؤازرة ، وهناك رافعة في الوضع الأفقي ستتداخل مع مسار مطلق النار وتبقيه في منتصف الطريق في إصابة الرصاصة ، وعند رفعها ، سوف أضف القليل من الشد إلى آلية التصوير واتصالها بشكل غير محكم عند 30 درجة تقريبًا ، مما يسمح لها باتباع مسارها والتصوير (انظر الصورة أعلاه). لإعادة التحميل ، سيتعين عليك سحب الآلية احتياطيًا إلى ما بعد نقطة 30 درجة باستخدام السلسلة المرفقة ثم الضغط على زر إعادة التحميل ، والذي سيعيد المؤازرة إلى الوضع الأفقي الأولي وسيبقي مطلق النار في مكانه حتى يحتاج إلى ذلك يتم إطلاق النار عليه مرة أخرى.

ملحوظة: تركيب المدفع وإنشائه بدون أدوات دقيقة هو نوع من مهمة التجربة والخطأ ، وقد يستغرق الأمر بعض الوقت لمعرفة كيفية جعل كل شيء يتفاعل بالطريقة التي يحتاجها ، يلزم إجراء عملية ضبط دقيقة أثناء تجميعه. ننصح بشدة ببناء هياكل المدفع والرادار عندما يكون كل شيء متصلاً ويعمل على محاذاة جميع المواضع بشكل صحيح.

الخطوة 6: اتصالات Arduino

هذا هو مخطط اتصال اردوينو. بشكل أساسي ، هناك 3 أجهزة مؤازرة متصلة بالأرض ، 5 فولت ودبابيس 9 و 10 و 11 وفقًا لذلك (9 تحرك الرادار ، 10 تحرك المدفع ، 11 تحرك ذراع إعادة التحميل) ، ثم مستشعر القرب مرتبط بالدبابيس 2 و 3. يوجد فوق ذلك زرين مرتبطين بالدبابيس 4 و 5 ؛ هؤلاء سوف يعيدون التحميل ويطلقون النار. هذا (الصورة أعلاه) هو مخطط الاتصال المستخدم.

الخطوة 7: الكود

تتم الإشارة إلى معظم التعليمات البرمجية المتعلقة بواجهة الرادار ، سواء في المعالجة و Arduino ، واستخراجها من مصادر خارجية ، وكان عملنا هو تكييف الكود لتحريك جميع أجزاء المدفع وفقًا لذلك لتوجيه كائن معين إلى نطاق مصمم. يتم تضمين جميع الأكواد في ملفي اردوينو والمعالجة أعلاه ، وإليك بعض الأشياء التي يجب مراعاتها:

كود اردوينو:

- في وظيفة الهدف () يوجد سطر: إذا (كائن> 10) {حيث تحدد قيمة 10 "نطاق" الاكتشاف. إذا تم تخفيض القيمة ، فسوف يستهدف المدفع الأجسام الأصغر ولكن سيتأثر أيضًا بسهولة بالضوضاء ، وإذا كانت القيمة أكبر ، فسيتم اكتشاف الكائنات الأكبر فقط ولكن الهدف سيكون أكثر دقة بالنسبة للأشياء الأكبر حجمًا.

- في وظيفة الهدف () هناك سطر آخر:

إذا (المسافة الأخيرة <5) {

….

إذا (المسافة الأخيرة <45) {

هذا يحدد مسافة التصويب النشطة ، يمكنك تحديد الحد الأدنى والحد الأقصى للمسافة (بالسنتيمترات) التي سيهدف فيها المدفع إلى هدف. نحن نعتبر الأجسام التي يزيد ارتفاعها عن 45 سم غير قابلة للكشف تقريبًا بواسطة مستشعر الموجات فوق الصوتية بدقة ، ولكن الأمر متروك لجودة بناء نظامك الخاص.

كود المعالجة:

- لا نوصي بتغيير رمز دقة المعالجة ، حيث سيؤدي ذلك إلى إفساد الواجهة بالكامل وسيكون من الصعب إصلاحه.

- في إعداد المعالجة ، هناك معلمة يجب استبدالها. (حول السطر 68).

myPort = مسلسل جديد (هذا ، "COM9" ، 9600) ؛

يجب استبدال COM9 برقم منفذ اردوينو الخاص بك. مثال ("COM13"). إذا لم يكن Arduino قيد التشغيل أو كان المنفذ غير صحيح ، فلن تبدأ المعالجة.

- قمنا بتغيير بعض المعلمات في المعالجة لتلائم المسافات والمدى الذي نحتاجه ، وحول السطر 176:

إذا (مسافة 300) {

هذا استثناء يزيل بعض الضوضاء الناتجة عن مستشعر الموجات فوق الصوتية الخاص بنا ، ويمكن محوه اعتمادًا على وضوح إشارة وحدتك الخاصة أو تغييره لمسح نطاق آخر.

الخطوة 8: تركيب كل شيء

الآن بعد أن أصبح لدينا الكود يعمل و "التجميعات الفرعية" جاهزة للتركيب ، سنشرع في إرفاق المدفع بالمؤازرة في وسط القاعدة ؛ يجب لصق أحد ملحقات المؤازرة بالجانب السفلي من المدفع ، بشكل مثالي في مركز الكتلة لتجنب قوى القصور الذاتي الزائدة.

سنقوم أيضًا بتركيب المستشعر بالموجات فوق الصوتية بحزام رفيع من الخشب وملحق مؤازر واحد ، لذلك يستمر المستشعر في التجريف قليلاً أمام القاعدة (تم تصميم الأجزاء المقطوعة في مقدمة القاعدة للسماح للمستشعر بالاكتساح 180 درجات). قد يلزم رفع المؤازرة قليلاً ، حتى تتمكن من الوقوف قليلاً مع كل ما لديك تحت تصرفك.

الخطوة 9: محاولة تصوير شيء ما

حان الوقت الآن لمحاولة معرفة ما إذا كان بإمكانك إطلاق النار على شيء ما! إذا لم يكن الهدف صحيحًا ، فربما يجب عليك إخراج المدفع ومحاولة مواءمته مع مستشعر القرب ، يمكن القيام بكتابة برنامج صغير يضعهما في نفس الموضع. يتم إرفاق كود اردوينو لمحاذاة المحركات أعلى هذه الخطوة.

(يتراوح نطاق حركة بنائنا من 0 إلى 160 درجة وننصح بالحفاظ عليه بهذه الطريقة ، يتم تكييف كود المعالجة لـ 160 درجة أيضًا ، لذلك يتم توسيطه على 80 درجة).

يمكنك تنزيل مقطع فيديو مرفق هنا حيث يتم عرض عملية إعادة التحميل والتوجيه والتصوير بأكملها.

الخطوة 10: الانعكاسات

من جاومي:

أود أن أوضح أن القيام بمشروع اردوينو كان أكثر تسلية من المتوقع. تبين أن Arduino منصة ودية حقًا وسهلة للعمل عليها ، وفوق ذلك من المفيد حقًا تجربة الأفكار الجديدة بسرعة مع القليل من البنية التحتية أو عدم وجودها على الإطلاق.

كانت القدرة على تجربة أجهزة الاستشعار والتقنيات المختلفة التي كنا منفصلين عنها بمثابة تجربة فتح الباب لإضافة محتوى جديد وأكثر ثراءً إلى مشاريعنا. الآن ، سيكون تطوير المنتجات الإلكترونية على الأقل أقل عائقًا عقليًا.

من وجهة نظر هندسة التصميم ، أثبت اردوينو أنه طريقة عملية ومجدية لأفكار النماذج الأولية السريعة بعيدًا عن وجهة النظر الرسمية وأكثر من الجانب الوظيفي ؛ إنه أيضًا ميسور التكلفة للغاية لذا يمكنه توفير الكثير من المال للشركات وقد رأينا ذلك في زيارتنا لشركة HP.

كان العمل الجماعي أيضًا نقطة مهمة بالنسبة لنا حول هذا المشروع ، مما يعزز أن عقليتين مختلفتين حقًا يمكن أن تكمل بشكل جيد حقًا لإنشاء مشروع أقوى وأكثر اكتمالًا بشكل عام.

من دامية: في نهاية هذا المشروع لدي العديد من الأشياء التي أريد أن أعلق عليها وأشرحها كخاتمة نهائية ، أولاً وقبل كل شيء ، أشكر الحرية الكاملة لمحتوى المشروع الذي كان لدينا منذ البداية ، وهذا تحدي أنفسنا لتشغيل إبداعنا ومحاولة إيجاد طريقة جيدة لتنفيذ العديد من الأشياء التي تعلمناها في الفصل إلى نموذج أولي وظيفي. في المرتبة الثانية ، أعرب عن امتناني لغرض هذا النوع من المشاريع ، أعتقد أننا في لحظة يعيش لتعلم أكبر قدر ممكن من الأشياء ، لأنه في مستقبل واحد ، يمكننا تطبيق كل المعرفة. وكما ذكرت من قبل ، كان لدينا الحرية في اختبار أنواع مختلفة من الأشياء التكنولوجية لفهم الوظائف الأساسية لها وكيف يمكن أن تكون مفيدة لتنفيذ النموذج الأولي. إدراك الطرق اللانهائية لاستخدامه ومدى بساطة (مع المعرفة الأساسية).