Smart Postkasse: Maskin dokument av produksjon.

Produksjon av kasse

Jeg valgte å gå for kasse i plate metal stål. Plate metal er rimelig og greit å jobbe med. Jeg var innom ideen ved å lage i glassfiber eller i karbonfiber, men forkastet dette da stål er veldig greit å tilpasse eventuelle endringer. I ide fasen tenkte jeg først å lage en kasse med en vekt i bunnen, men etter å ha sett igjennom senarioer hvor posten kunne ha kilt seg/satt seg fast under etc., kom ideen om å ha en egen innerkasse som eliminerte problemet. Det negative med å ha en innerkasse blir vel det at vekten blir nesten doblet og material og framstillings kostnaden øker. Tiltros for dette gikk jeg for denne løsningen da den løste problemstillingen tilfredsstillende. Fasongen bestemte jeg ut ifra at kassen skal monteres på en vegg, og den skal være sikker. Med skrå kanter er det vanskeligere å få et skikkelig tak på kassen ved eventuelle tyveriforsøk.

Materialer brukt:

1mm stålplate

Stålrør brukt til hengsel i lokk

4mm pop nagler

4 x 5mm pop nagler

4 x 4mm pop nagler

Assorterte maskinskruer for å feste elektronikk

3 x 4mm mushroomhead Allen bolts for feste av låsekasse

Verktøy:

TIG sveise apparat

Vinkelsliper

Stikksag m metal blad

Platesaks

Plateknekker

Søyle bor

Benk sliper

Diverse håndverktøy

Stålbørste rondell

Framgangsmåte:

Merket opp alle delene på en stålplate, delte opp med stikksag og platesaks. Fin klipte med platesaksen for å få rette fine kutt. Deler som skulle knekkes ble knekt i plateknekka. Skarpe hjørner ble avrundet, hull ble boret opp, deretter prøve tilpasset jeg de forskjellige sammenstillingene, det ble gjort nødvendige tilpasninger og sveiset i plateskjøter.

Lokkene ble klippet ut og knekt til, deretter ble Hinge tube/ hengsel rør sveiset på plass. Det indre lokket måtte endres på da det jeg hadde problemer med warping pga. varme når jeg sveiset sammen. Det nye lokke ble mer likt som det øverste lokket, jeg knakk en ekstra kant som forenklet sveising av lokket. Etter sveising av innerlokket, boret jeg hull for å få plass til bladet på stikksagen, for så å skjære ut «brevsprekken» i lokket.

Når alle sammenstillinger  som skulle sveises var sveiset, ble det groveste pusset ned, jeg gikk over ytterkassen med stålbørste på drill for å få en finere finish. Deler som skulle nagles fast ble naglet fast (lokkene og feste til låsekassen).

Erfaringer underveis:

Ved sveising og bearbeiding (knekking/sliping/klipping) er det mange faktorer som spiller inn. Nøyaktighet på utstyr, måle feil, tilpassinger, skjevheter som oppstår pga. varme sjokk/termisk utvidelse ved sveising, sveise ferdigheter, og feil mating/ ingen mating av filler, gjør at det er mye rom for feil og unøyaktighet.  Heldigvis har vi en del rom for tilpasninger, og det er en god del slingringsmonn på en postkasse i platemetall med tanke på toleranser. Det er trivelig og sveise, men det krever en del timer og erfaring for å få topp resultat. Dette var min første gang med TIG sveising og det var en veldig lærerik prosess, litt trøblete utstyr og manglende erfaring gjordet at sveisene ble så som så men de var gode nok for å demonstrere konseptet og ok til en fungerende prototype.

Applikasjonskode og prosjektmappe for WelcomeHome

Nå som prosjektet er ferdig har vi bestemt oss for å legge ut det vi startet med, men dessverre ikke hadde tid til å avslutte.

Link til BluetoothApplication code
https://drive.google.com/file/d/0B5aelY5-ifJ6dnFSNkZBMzlFak0/view?usp=sharing

Link til Prosjektmappe
https://drive.google.com/drive/folders/0B0dI5emUGq1UNjZPV3BwS2NXM00?usp=sharing

Vi i WelcomeHome takker for semesteret og ønsker dere all en god jul.

Prosessbeskrivelse



1.0 Oppgave

I forbindelse med faget smart systems har vi i oppgave å:

“fysisk [utvikle et] produkt med kunnskap [vi] har fått i løpet av studiet. Ønsket er at [vi] gjør bevisste valg mhp løsninger”

Etter å ha fått satt sammen en gruppe og fått oppgaven gikk vi i gang med idè myldring om hvordan vi skal takle utfordringen.
Vi måtte også finne ut hvordan vi skulle gjøre systemet “smart”.
Hver av linjene har sin bagasje med kunnskap og ønsker så kunsten var å finne et produkt som kan utfordre alle.
Det produktet vi endte opp med å utvikle er et såkalt Themposkop.
Dette er en innretning som basert på værdata input spiller av en hendelse som gjengir været i det området man er eller har spurt om.

Her er det utfordringer for alle linjene.


-Maskin må finne et metode og sikre vanntett og stabil struktur.

-Elektro må finne metode får skape omgivende belysning og strøm til nødvendige komponenter.


-Data må gjøre systemet smart så det kan ta imot inputs fra bruker og prosessere denne informasjonen.

2.1.0 Utvikling maskin

Etter flere runder rundt tegnebrett, solidworks og idè myldring endte vi til slutt opp med en løsning.

I et Temposkop er det viktig at våte og tørre områder holdes strengt separert.

Så vi måtte finne ut av hvordan de ulike områdene skulle fordeles i produktet.
I tillegg til at dette er ment som et utstillingsobjekt ville vi også se på forskjellige estetiske variasjoner.

I industri bryr vi oss oftest lite om estetikk, så siden vi utvikler et produkt som vil ha en målgruppe hvor dette er viktig, blir utfordringen er å finne en praktisk og estetisk løsning vår kundegruppe kan være interessert i.

Men hva slags form skal man velge? I start fasen så vi på forskjellige løsninger. Skulle vi lage den som en sfærisk snø kjegle, eller skulle vi ha en boksform av noe slag.

Dette var i all hovedsak de to forskjellige formene som ble diskutert.

Siden vi ville kjøre prosjektet vårt etter KISS model (keep it simple stupid) valgte vi en kvadratisk løsning. Men denne formen kan være ganske kjedelig så vi ga den litt mer sjel ved å la bunnkassen ha en trapes form.
Denne tykk i bunn og tynnere topp gir et stabilt og stasjonært inntrykk. Temposkopets vær spill står hevet på sin “trone” og lar brukere få et tydelig innsyn til det visuelle spillet.

De praktiske årsakene for dette er at vi vil sikre produktet fra å velte. Siden det er flytende væske inne i systemet vil en slik velt være kritisk ødeleggende for produktet.

I toppen av Temposkopet har vi valgt å installere pumpen og et kammer hvor vannet går inn i en spiral og drypper ned som regn.

Størrelsen på hullene er viktige. Siden vann har sine viskoelastiske egenskaper vil for små hull gi dårlig flyt og dråper men for store bare vil gi en stødig stråle.

For å gjengi ulike typer regn tenker vi å variere trykket til pumpen. Høyere trykk gir mer sprut og får det til å se ut som en storm er på gang.

2.1.1 Materialvalg

I vårt produkt har vi i all hovedsak valgt å gå bruke plexiglass og 3D-printede deler.

Dette er fordi vi ikke har behov for styrken til metaller og dette er materialer som lett lar seg tilvirkes i riktige dimensjoner.

En annen grunn til å velge bort metall er t vi har et system med rennende vann og områder hvor det kan dannes fuktighet som igjen kan lede til korrosjon.

Dette er ikke ønskelig i et pynte objekt siden rust sjeldent kan assosieres med harmoni.   

Siden vi ikke har mulighet å støpe spesiell geometri i plast har vi valgt å 3D-printe kompliserte deler. Dette gjør tilvirknings fasen vesentlig enklere og sikrer oss symmetriske deler som passer i sammensetningen.

Av 3D-print har vi laget støttestruktur til bunn boksen (se figur) og ramme til toppen. Som nevnt er dette gjort for symmetri og for å spare tid. Det printede plast materialet er stivt og solid og fungerer bra som bærende struktur i produktet.
Vegger og bunn er kappet ut av plexiglass etter mål fra Solid Works sammensetning.
Men vi har benyttet oss av to ulike tykkelser. 2mm på veggene som er transparente og 4mm på veggene som dekker elektronikk og vanntank.

For vannsirkulasjon har vi valgt en vannslange i plast som var tilgjengelig på dronesonen, kappet opp til ønskelige lengder.

Til sammenføying har vi brukt kraftig et plexiglass-lim som virkelig holder partene på plass.

Etter at alt er sammensatt og klart, males boksen for å gi et mer estetisk ytte samt dekke til elektronikk og rom i boksen.

Da er det kun det som er av interesse for brukeren som fanger oppmerksomheten.

2.1.2 Tilvirknings metoder

Delene vi ikke får printet må vi kappe til selv. Utfordringen med å jobbe med termoplaster er tendensen til at materialet smelter ved høy varmeutveksling. I motsetning til herdeplast som ikke danner viskøs smelt.

Vi registrerer ved testing hvordan kombinasjonen sponansamling og friksjon smelter sammen platene ved kutting.
For å komme rundt dette fjerner vi spon mens vi kutter og skjærer i et rolig og kontrollert tempo gjennom platene. Jo bedre dette blir gjort jo mindre må vi finpusse i ettertid.

En ulempe med smelt er at den amorfe strukturen brytes ned og vi ender opp med en hardere struktur  i materialet.

Optimalt kunne vi ha tilsatt vann ved skjæring men siden vi ikke vil risikere å ødelegge stikksaga til Richard får vi ta det i rolige segmenter.

3.1.0 Prosessbeskrivelse Maskin

Ingredienser:

Gjennomsiktige plastikk PVC plater

3d print

“Spacers” (metall)

Skruer Ø 3 mm

Slange type vann Ø 8 mm

Superlim 2 fase (en aktivator og limet

IGrow App og kommunikajson

Med produsering av app medfølger problemet med kommunikasjon mellom app og produkt. Appen kommuniserer med en raspberry pi som ligger i IGrow. Ett kriteria for appen er å kunne kontrollere IGrow samtidig vise tilstanden til planten. Etter mye om og men ble den beste løsningen å lage ett HTML/FLASK script som ligger på pi-en og som kan kontrollere IGrow systemet samtidig vise tilstanden til planten. Dette scriptet fungerer som en nettside men blir vist i appen gjennom webview. Dette var rett og slett beste løsning for å kunne kommunisere mellom appen og pi-en.code

Prosess- og Operasjonsbeskrivelse

Prosessbeskrivelse

En prosessbeskrivelse beskriver hvordan tilvirkningen av egenproduserte deler gjennomføres.

Vinkeljern

Vinkeljernene skal stive av konstruksjonen i alle fire hjørner og pleksiglass-rutene skal limes på disse.

Vinkeljern fremre 2 stk

Del nr 1:

  1. Benytt 2 mm aluminiumsplate.
  2. Klipp aluminiumsplaten til dimensjonene 504 mm x 50 mm.
  3. Spenn opp platen på et bord.
  4. Skjær bort gods iht tegning #1 med stikksag ( bruk blad for stål/aluminum)
  5. Knekk hjørner/kanter med gradeverktøy/ håndfil.
  6. Bruk plateknekke til knekke platen til 90 grader langs anvist knekkelinje på tegning #1.
  7. Drill to hull med dimensjon 4mm iht tegning #1.
  8. Fjern spon på baksiden av hull med gradeverktøy/ håndfil.

Del nr 2:

Prosessen gjentas frem til steg 5 på del nr to, deretter knekk platen i motsatt retning av del nr 1. Dette fordi de skal være speilvendte av hverandre.

vinkeljern

Vinkeljern bakre 2 stk

Del nr 1:

  1. Benytt 2 mm aluminiumsplate.
  2. klipp aluminiumsplate til dimensjonene 504 mm x 50 mm.
  3. Knekk hjørner/ kanter med gradeverktøy/ håndfil.
  4. Bruk plateknekke til å knekke platen til 90 grader langs anvist knekkelinje på tegning #1.
  5. Drill to hull med dimensjon 4mm iht tegning #2.

Del nr 2:

Prosessen gjentas frem til steg 4 på del nr to, deretter knekk platen i motsatt retning av del nr 1. Dette fordi de skal være speilvendte av hverandre.

vinkeljern-bakre

Hovedplate

Denne platen skal være “gulvet” inni veksthuset, og skal ha to hull til vifter, en åpning til robotarm og en åpning på siden til vanntank.

Plateknekking:

  1. Benytt 2mm aluminiumsplate.
  2. klipp aluminiumsplate til dimensjonene 500 mm x 300 mm.
  3. Knekk hjørner/ kanter med gradeverktøy/ håndfil.
  4. Bruk plateknekke til å knekke platen til 90 grader langs anvist knekkelinje på tegning #3.

hovedplate

CNC Maskinering

Operasjonsbeskrivelse av CNC program beskriver i detalj hva som skjer i programmet.

Bruk av HSWorks:

Jobb 1:

  1. Del festes vha klemmer iht oppspenningskisse 1. Obs husk 2”x4” trekloss under delen.
  2. Nullpunkt av delen tas på toppen, i senter av delen.
  3. Fresing av 2 stk hull Ø87,4mm vha  5mm pinnefres
  4. Borring av 8 stk hull Ø5mm vha 5mm borr.
  5. Fjern klemmer og blås del ren for spon.
  6. Kontroller dimensjoner med skyvelær.

Jobb 2:

  1. Del festes vha klemmer iht oppspenningskisse 2. Obs husk 2”x4” trekloss under delen.
  2. Benytte samme nullpunkt som for jobb 1.
  3. Fresing av lomme til robotarm vha 5mm pinnefres
  4. Fjern klemmer og blås del ren for spon.
  5. Kontroller dimensjoner med skyvelær.
  6. Ta ut delen og fjern grader med gradeverktøy/ håndfil.

Oppspenningsskisser:

oppspenningsskisse-1-og-2

nullpunkt-verktoy-maskinert-plate

Verktøyliste:

Pinnefres 2-skjærs HSS D=6mm L=57mm
Borr HSS D=6mm L=93mm
Analog 3D taster
0-punkt verktøy-måler

Åpning for vannreservoar

  1. Spennes opp på bord med klemmer
  2. Skjær ut åpning iht tegning #4 med egnet verktøy (stikksag eller dremel)
  3. Fjern grader med gradeverktøy/ håndfil.

hull-vanntank

2D tegninger

2d-tegning

tegning-1

tegning-2

Utstyr og kobling – elektro

Utstyr:
Arduino mega 2560

RGB ledstrips, 12V 2A

Universal spylevæske pumpe, 12V 2A

2x dual motor controller, L298N

Relay control module, XD RM01 DIY, 5V

Ledninger

 

 

Vi skal bruke en arduino som en sekundær-hjerne, som skal ta imot info fra en Pi via en usb-kabel. Egentlig skulle arduinoen få info fra Pien via bluetooth eller infrarød, men vi gikk heller for USB-kabel. USB-kabel er en mer tryggere måte å få overført info enn de to andre, siden støy er ute av bildet. Og at det blir mindre koblinger, og mer plass til andre komponenter inni temposcopen. Ut fra infoen som arduinoen får fra Pien skal arduinoen utføre enkelte oppgaver. Vi valgte å bruke en arduino mega 2560, fordi den er stabil og robust, og det er den vi har best kjennskap til.

 

I starten av kodingen vår opererte vi med led lys for å finne gode koder for å kontrollere fargene, teste kodene våre og hvordan vi skal få til overgangen mellom fargene. Når det kommer til valget av type lys vis skulle bruke som illustrerte solen og himmelen var det ganske enkelt. Vi bestemte oss for å bruke rgb ledstrips istedenfor rgb led-pærer. Dette  fordi ledstrips er har mer lumen, som vil si levetid og styrke. Ledstrips er også mye lettere å montere i værboksen og på grunn av designet lå valget veldig naturlig for oss.

 

For å kontrollere av og på funksjonen vår tenkte å bruke en mosfet eller en bjt til å controllere strømmen inn til rgb ledstripsen, men etter tips fra Dag så var det bedre og lettere å bruke en motor controller. Og derfor valgte vi å gå for motor controlleren L298N, siden vi hadde det tilgjengelig på dronesonen. Vi skal bruke 2 L298N, en til å kjøre forward current og den andre til å kjøre reverse current.

 

Siden arduinoen opererer på 5v og pumpen trenger 12v for å operere, så har vi brukt en supply voltage som gir 12V. Så har vi koblet en relay mellom supply voltage og arduinoen til å styre strømmen og spenningen slik at arduino brettet ikke skal bli kortsluttet. Vi valgte Relay fordi det er enkelt å kontrollere. Relay har høysikkerhet og det er lett tilgjengelig forhold til mosfet.

 

Så har vi brukt programmet Fritzing til å tegne opp hvordan vi koblet de enkelte komponentene sammen.

 

finaly