Remote-Control Médaille Souvenir distributeur projet de découpe laser avec LaserMaker

Dans ce projet de robotique et de mécanisme STEAM, les étudiants conçoivent et construisent un distributeur de médailles souvenir télécommandé à l'aide de LaserMaker. La leçon relie la conception de badge, les porte-médailles découpés au laser, un mécanisme à manivelle, la commande de moteur TT, le câblage du récepteur, l'assemblage structurel et les tests pratiques.

1. Aperçu de la leçon

1.1 Objectif du projet

Les étudiants concevront un distributeur de médailles souvenirs fonctionnel qui peut stocker une pile de médailles et les pousser à travers une fente de sortie. Ils créeront des médailles découpées au laser, concevront un mécanisme de manivelle-curseur, construiront un porte-médaille et une base, relieront le circuit de télécommande et testeront l'action de distribution.

1.2 Utilisation recommandée en classe

2. Objectifs d'apprentissage

2.1 Ce que les élèves apprendront

2.2 Compétences VAPEUR Développées

2.3 Faire responsable

Les étudiants doivent tester soigneusement les mécanismes alimentés sous la direction d'un enseignant ou d'un superviseur de laboratoire. Gardez les doigts, les fils lâches et les petites pièces éloignés du disque rotatif, de la bielle, du curseur et de la fente de distribution pendant le fonctionnement.

3. Contexte réel: Pourquoi construire un distributeur de médailles souvenirs?

Les médailles de souvenir sont souvent utilisées dans les parcs d'attractions, les musées, les événements scolaires et les centres d'accueil. La remise des médailles une par une peut être lente, surtout lorsque plusieurs visiteurs arrivent en même temps. Un distributeur automatique peut rendre le processus plus engageant et efficace.

Dans ce projet, les élèves explorent comment un mécanisme de manivelle-curseur convertit le mouvement circulaire d'un moteur TT en mouvement linéaire. Le curseur pousse une médaille hors du support, se rétracte et permet à la médaille suivante de tomber en position.

4. Planification des matériaux et des pièces

4.1 Liste des matériaux

Avant de modéliser le distributeur de médailles, les étudiants doivent identifier les composants télécommandés, le matériau structurel, les attaches et les petits accessoires utilisés dans le projet.

4.2 Liste des pièces structurelles

La structure découpée au laser est organisée en cinq groupes principaux: médailles de souvenir, mécanisme de manivelle-curseur, unité de puissance, porte-médaille et base.

5. Lesson Procedure

5.1 Concevoir les médailles souvenir

Les médailles souvenirs communes sont rondes, donc cette leçon commence par une conception de médaille circulaire. Ouvrez LaserMaker, choisissez Création, puis sélectionnez Badge/Tampon. Dans le flux de travail source, le badge initial utilise un diamètre extérieur de 60mm et un diamètre intérieur de 42mm avant d'être réduit.

Ajoutez du texte circulaire autour de la médaille et centrez le texte au milieu. Le flux de travail source utilise des exemples de texte tels que «Médaille souvenir» et «OSROBOT». Une fois le badge généré, redimensionnez la conception complète de la médaille à 40mm sur 40mm.

Réglez le cercle extérieur de la médaille sur la couche de coupe noire pour que la médaille soit découpée. Définissez les graphiques et le texte intérieurs sur le calque rouge afin qu'ils soient marqués sur la surface sans couper à travers. Ensuite, utilisez Rectangular Array pour créer 10 médailles, disposées en 5 horizontalement et 2 verticalement avec un espacement de 1mm.

5.2 Dessiner le mécanisme de la manivelle-curseur

5.2.1 Préparer le graphique du moteur TT

Le mécanisme de manivelle-glisseur est actionné par un moteur de TTT. Le moteur entraîne le disque, le disque entraîne la bielle et la bielle pousse le curseur d'avant en arrière.

Sélectionnez le graphique TT Motor dans la bibliothèque Open-Source Robot et faites-le glisser sur le canevas. Dans le flux de travail source, l'arbre du moteur doit faire face à gauche pour économiser de l'espace, de sorte que le graphique du moteur est inversé horizontalement et groupé avant la poursuite des travaux de conception.

5.2.2 Dessiner le disque et les trous de connexion

Le flux de travail source utilise un disque au lieu d'une longue manivelle pour rendre le fonctionnement du mécanisme plus fluide. Comme chaque médaille a un diamètre de 40mm, le diamètre du mouvement au point de connexion doit être supérieur à 40mm Le flux de travail source définit le diamètre du disque à 70mm.

Dessinez un cercle de 70mm pour le disque. Dessinez un cercle de 10mm comme référence de positionnement, alignez-le au centre avec le disque et utilisez-le pour aligner le centre du disque avec la position de l'arbre du moteur TT.

Le disque se connecte à la bielle avec un rivet en nylon R3080, de sorte que le disque a besoin de trous de connexion de 3mm près du bord. Dans le flux de travail source, deux trous de 3mm sont dessinés avec un espacement de 60mm entre les parois internes, puis alignés au centre du disque.

5.2.3 Dessiner la bielle et vérifier sa course

La bielle relie le disque et le curseur. Pour éviter que le curseur n'entre en collision avec le disque, le flux de travail source règle l'espacement des trous de bielle à 74mm, ce qui est supérieur au diamètre du disque.

Dessinez deux trous de 3mm avec un espacement de 74mm. Dessinez ensuite un rectangle arrondi de 90mm sur 12mm avec un rayon d'angle de 4mm. Centre-aligner les trous à l'intérieur du rectangle arrondi et regrouper la tige.

Pour comprendre la course, alignez le trou gauche de la bielle avec les trous les plus à gauche et les plus à droite du disque. Ces deux positions montrent les limites de mouvement du curseur et aident à déterminer les parties suivantes.

5.2.4 Planifier le couvercle de la récré, la position du porte-médaille et le curseur

La rainure limite le trajet du curseur et le couvercle de l'évidement empêche le curseur de quitter la rainure. Le porte-médaille est placé à droite du couvercle de l'évidement afin que le curseur puisse pousser une médaille hors du support.

Le curseur effectue l'action de poussée linéaire. Dessinez un rectangle arrondi de 80mm sur 12mm avec un rayon de coin de 4mm. Tracez un trou de 3mm pour connecter le curseur à la bielle, alignez-le sur le côté gauche, puis déplacez le trou de 5mm vers la droite.

Testez la position du curseur dans les deux mouvements extrêmes. Lorsque le curseur est à la position la plus à gauche, son extrémité droite doit rester sous le couvercle de l'évidement. Quand il est à la position la plus à droite, son extrémité droite devrait s'étendre au-delà du porte-médaille assez pour pousser une médaille.

5.2.5 Dessiner le joint de disque et la rainure

Le moteur TT est fixé avec des vis et les têtes de vis peuvent interférer avec la rotation du disque. Le flux de travail source ajoute un joint sous le disque pour créer un dégagement et réduire le frottement du rivet en nylon.

Dessinez un cercle de 20mm, alignez-le avec le centre du disque et utilisez la position du trou TT pour fabriquer le joint.

La rainure limite la trajectoire du curseur. Le flux de travail source utilise trois couches de tilleul pour la structure de rainure et de couverture. Dessinez des formes de référence, créez la première couche de rainure pour le jeu de rivets et créez la deuxième couche de rainure pour maintenir le curseur en mouvement en ligne droite.

Ajoutez des trous de vis de 3mm dans la rainure et le couvercle afin qu'ils puissent être fixés à la plaque de base. Placez les trous de vis aussi loin que possible vers la droite pour réduire les interférences avec la bielle mobile.

5.3 Tirage au sort du détenteur de la médaille

5.3.1 Créer la boîte ouverte

Le porte-médaille stocke les médailles verticalement. Sur la base de la disposition du mécanisme, le flux de travail source utilise une projection inférieure de 48mm par 48mm et crée une boîte rectangulaire de 48mm par 48mm par 100mm sans couvercle supérieur. La taille de la rainure est de 12mm, l'épaisseur du matériau est de 3mm et la compensation du laser est de 0,1mm.

5.3.2 Dessiner l'entrée du curseur et la sortie de la médaille

Le curseur entre dans le porte-médaille d'un côté, pousse la médaille du bas, puis se rétracte pour que la médaille suivante puisse tomber en position. L'entrée du curseur doit être légèrement plus grande que le curseur. Dans le flux de travail source, l'entrée a une largeur de 13mm et une hauteur de 3,2mm.

La sortie de la médaille doit être légèrement plus grande que la médaille de 40mm. Le flux de travail source combine un rectangle de 41mm par 4,2mm avec une ellipse de 30mm par 5mm pour créer une forme de sortie avec une section inférieure incurvée, aidant la médaille à tomber plus facilement.

5.3.3 Ajouter des trous de fixation

Le porte-médaille est fixé à la plaque de base avec des vis et des écrous. Dessinez quatre trous de 3mm à l'aide d'un tableau rectangulaire, avec 2 copies horizontales, un espacement horizontal de 22mm, 2 copies verticales et un espacement vertical de 22mm.

Utilisez un cercle de 40mm comme référence de médaille pour vérifier si les vis vont interférer avec les médailles. Dans le flux de travail source, les positions des vis ne bloquent pas le chemin de la médaille.

5.4 Dessiner la base

5.4.1 Dessiner la plaque de base

La plaque de base fixe le mécanisme de manivelle-curseur, le porte-médaille, le récepteur OSROBOT, la batterie et le moteur TT. Dans le flux de travail source, la plaque de base a une largeur de 220mm et une hauteur de 150mm avec un rayon de coin arrondi de 4mm.

Ajoutez le graphique de la carte de contrôle OSROBOT2 et le graphique de fixation de la sangle de batterie 18650 de la section Robotique Open Source. Placez les composants dans des positions appropriées, puis ajustez la taille et la disposition de base afin que le mécanisme de déplacement ait suffisamment d'espace.

5.4.2 Dessiner les mortaises et les supports de la base

Étant donné que le moteur TT, la carte réceptrice et les batteries sont fixés sous la plaque de base, le flux de travail source utilise une structure de support à double support. Dessinez deux mortaises de 50mm sur 3mm sur la plaque de base avec un espacement vertical de 130mm.

Pour chaque support, tracez un rectangle de 220mm par 30mm et ajoutez un tenon de 50,5mm par 3mm. Le 0,5mm supplémentaire permet de prendre en compte la compensation laser dans le flux de travail source. Alignez le tenon avec le support, utilisez Union pour fusionner les formes, puis dupliquez le support.

5.5 Organiser la mise en page finale de la production

Après la médaille, le mécanisme de manivelle-glisseur, la cannelure, le support de médaille, la plaque de base, et les parenthèses sont complets, arrangent les pièces pour la coupe de laser. Dégroupez les croquis de conception groupés si nécessaire, copiez les pièces de production finales, attribuez les calques corrects et préparez la mise en page finale.

6. traitement de laser

6.1 Définir les paramètres de contour et de coupe

Le projet distributeur de médailles utilise deux procédés laser principaux. Les objets à couche rouge sont utilisés pour le traçage ou le marquage de surface, tandis que les objets à couche noire sont coupés à travers le contreplaqué de tilleul.

6.2 Début de la fabrication

Allumez la machine de découpe laser et l'interrupteur laser. Lorsque le bouton Démarrer la fabrication est prêt, téléchargez le dessin sur la machine de découpe laser et commencez à couper à partir du panneau de la machine.

7. Câblage et assemblage

Après le traitement au laser, identifiez toutes les pièces coupées avant l'assemblage. Gardez les petits rivets, les vis, les écrous, les entretoises et les supports organisés afin que les élèves puissent assembler le mécanisme dans le bon ordre.

7.1 Câblage du circuit

Pour activer le distributeur, connectez le circuit selon le schéma de câblage. Le moteur TT, la batterie, le récepteur et les composants de la télécommande fonctionnent ensemble pour entraîner le mécanisme de la manivelle.

7.2 Assemblage structurel

Tout d'abord, localisez la plaque de base et les pièces de la boîte de support de médaille. Fixez le bas de la boîte de porte-médaille à la plaque de base avec des vis et des écrous, puis assemblez les côtés avant, arrière, gauche et droit du support.

Ensuite, localisez les pièces liées à la rainure et fixez-les à la plaque de base. Ces pièces guident le curseur et aident à garder la trajectoire de mouvement droite.

Localisez les composants du moteur TT et du mécanisme de la manivelle. Fixez le moteur TT à la plaque de base avec des vis et des écrous, puis installez l'entretoise sur l'arbre moteur TT.

Assemblez la bielle et le curseur sur le disque à l'aide de rivets en nylon R3080. Installez le mécanisme de manivelle-glisseur sur le moteur et la cannelure de TT ainsi le glisseur peut se déplacer le long du chemin guidé.

Fixez la batterie à la plaque de base avec des attaches de câble. Installez ensuite la carte de commande OSROBOT2 à l'aide de vis, de vis et d'écrous en cuivre. Enfin, installez les supports de base pour soulever et stabiliser la structure.

Après l'assemblage, allumez le panneau de commande, passez la télécommande en mode batterie, associez le système de télécommande et testez si le distributeur peut pousser les médailles à travers la fente de sortie.

8. Tester, déboguer et améliorer

9. Projet terminé et réflexion

Après la conception, le traitement au laser, le câblage et l'assemblage, les étudiants complètent un distributeur de médailles souvenirs télécommandé. Le projet donne aux étudiants une expérience pratique de la conception d'insignes, de la liaison mécanique, du mouvement coulissant, des structures de boîtes, des mécanismes de découpe au laser et de la distribution automatisée.

10. Le défi de l'extension

La leçon source note que la dernière médaille peut parfois se coincer pendant la distribution. En tant que défi d'extension, les étudiants peuvent remanier le porte-médaille, ajuster la forme de sortie, ajouter une rampe de guidage, changer la forme d'extrémité du curseur ou tester un suiveur assisté par ressort pour améliorer la fiabilité.

Les étudiants peuvent également améliorer l'apparence du distributeur en ajoutant un panneau avant à thème, une signalisation plus claire, une surface décorative décrivant ou une fenêtre de visualisation transparente tout en gardant le chemin de la médaille et le mécanisme mobile fonctionnel.

11. Note d'équipement pour les enseignants

Ce projet convient aux coupeurs de laser de salle de classe qui soutiennent la coupe et le découpage des matériaux de feuille pour de petits projets de robotique et de mécanisme. Pour des écoles, makerspaces, et des laboratoires de VAPEUR de débutant, des projets comme des distributeurs de médaille de souvenir, des modèles de manivelle-glisseur, des poussoirs automatisés, et des mécanismes à télécommande de salle de classe peuvent être accomplis avec un coupeur de laser de salle de classe tels queSérie de boulons laser Thunder.

Les enseignants peuvent choisir la machine et la configuration du matériel en fonction de l'espace en classe, de l'épaisseur du matériau, des composants électroniques, du dégagement des pièces mobiles et des objectifs d'apprentissage. Le même flux de travail LaserMaker peut également être adapté pour d'autres machines laser CO2 lorsque les étudiants passent à de plus grands distributeurs automatisés ou à des projets de mécanismes plus avancés.