Worklog: Licznik do nasion

Rozmowy na luzie np. o pogodzie lub śmiesznych kotach
Awatar użytkownika
sobal
Postów w temacie: 8
Posty: 116
Rejestracja: 09 wrz 2020, 19:35
x 47

Worklog: Licznik do nasion

Post autor: sobal »

Część Drukarki i Drukarze,

Nie mogłem znaleźć odpowiedniego działu na worklogi, więc wrzucam do o/t. Pracuję obecnie hobbistycznie nad projektem licznika do nasion pomidora i papryki. W miarę postępów będę aktualizował ten wątek, będę również wdzięczny za pomysły i rady, bo czasem fiksujemy się na jakimś rozwiązaniu, bez sensu brnąć w ślepy zaułek.

Projekt: urządzenie do liczenia nasion

Założenia:
-jedna porcja = 10 nasion (tolerancja tylko dodatnia +20%)
-kontrola za pomocą RPi
-wydruk z dowolnych filamentów
-możliwość użycia dowolnych silników i czujników
-wielkośc nasiona >= 1 x 1 x 0,3 mm

Problemy wstępne:
-nasiona nie są jednego rozmiaru
-nasiona mogą być sklejone
-nasiona mają mikroskopijne włoski, które sprawiają, że tarcie między nimi jest bardzo wysokie (i może to powodować ich zbrylanie)

Do tej pory przetestowałem, sprawdziłem i odrzuciłem następujące rozwiązania:
1. Kamera RPi i liczenie nasion za pomocą OCR. Pod wpływem wibracji nasiona są umieszczane w zagłębieniach tacki, po zapełnieniu wszystkich zagłębień wibracja jest zatrzymywana a tacka obracana w celu zsypania nasion.
Powód odrzucenia: -niska dokładność (nie wypełnienie wszystkich otworów)

2. Rynna z otworami lub poprzecznymi progami - raczej do sprawdzenia, czy w ogóle zadziała. Nie.
Powód odrzucenia: niepełne zapełnienie otworów/rynien.

3. Dwa pojemniki, zasyp ma stożkowe zwężenie, na końcu którego znajduje się otwór, przez który nasiona przechodzą do pojemnika docelowego - oczywiście przez fotoprzerywacz. Zastosowany mikro-silnik wibracyjny (taki jak w telefonach).
Powód odrzucenia: otwór przelotowy musi być w płaszczyźnie pionowej, każda inna charakteryzuje się zbyt wysokim tarciem. Mikro-silnik wibracyjny jest zdecydowanie zbyt słaby - tu trzeba kopać ten pojemnik z nasionami a nie go łaskotać:
20201029_114641_.jpg
4. Spiralna rynna na półkuli - rozwiązanie dość typowe dla komercyjnych liczników nasion. Próbka umieszczana jest na górze półkuli, po czym pod wpływem wibracji przesuwa się w dół po spiralnym rowku, na którego końcu znajduje się fotoprzerywacz. Działa dobrze, wymaga dokładnej kalibracji wibracji.
Powód odrzucenia: duże wymiary urządzenia (półkula ma przynajmniej 15-20cm średnicy).

Cecha wspólna dla wszystkich prób i wniosek - aby jakiekolwiek urządzenia mogło działać na nasiona musi wpływać wibracja o określonej amplitudzie. Po wyciągnięciu tego wniosku kolejny projekt, a raczej proof of concept:

Na górze zasyp, nasiona poprzez prostokątny otwór (który ma wielkość bramki fotoprzerywacza) przelatują przez czujnik. Okrągły otwór w dolnym bloku to miejsce zamocowania osi. Na wysokości żółtego łącznika (w którym jest prostokątny otwór) umieściłem silnik 12V, z prymitywnym mimośrodem (koło ścięte z jednej strony), który wywołuje wibracje. Całość możliwe jak najbardziej prosta - chciałem sprawdzić, jakie wibracje są potrzebne oraz jak wywołać wibracje licznika, które wymuszają ruch nasion.
snap187.jpg
snap186.jpg
snap185.jpg
Teoria działa. Praktyka - nie. Okazało się, że problemem są layer lines w wydruku. Przez pierwsze kilka minut wszystko działało, potem prostokątny otwór się zapchał ubitymi pod wpływem wibracji nasionami. Okazało się, że poprzeczne linie druku spowodowały zatrzymanie jednego nasiona, na nim z kolei zatrzymywały się kolejne. Wszystko pod wpływem wibracji ubiło się tak, że niemożliwe było odetkanie otworu.
Rozwiązanie - podział modelu na dwie części i drukowanie go poziomo (dwie części, żeby uniknąć nawisu, który zatrzymywałby nasiona podobnie jak layer lines przy druku modelu w pionie). Rozwiązanie trafione (stąd na poniższym zdjęciu trytytki ;) ) i wszystko działa.
Żeby się nie ograniczać za bardzo - zamówiłem dichlorometan, aceton, octan etylu i thf - spróbuję wygładzić otwór na tyle, by nie mógł zatrzymywać nasion i sprawdzę z którym filamentem uzyskam najbardziej gładki wydruk.
20201029_114641.jpg
Kolejne kroki:
1. Sprawdzić jaki filament z jakim rozpuszczalnikiem dadzą najniższy współczynnik tarcia.
2. Skonstruować mechanizm wibracyjny.
3. Dzisiaj przyszły zamówione elementy: fotoprzerywacz o większym rozstawieniu (5mm zamiast 2mm), sterowniki silników - krokowego i pwm, filamenty (nylon na zębatki, pc do sprawdzenia właściwości)
sagittario, Abys, panWiadr0
Voron 2.4 350^3 | Fysetc Spider v1 | Klipper | Fluidd | Phaetus Dragon HF
Ender 3 Pro | SKR mini E3 2.0 | Klipper | Octoprint | BIQU Phaetus Dragon | BLV Mod | BLT | DirecDrive BMG
Awatar użytkownika
panWiadr0
Postów w temacie: 1
Posty: 1255
Rejestracja: 25 sty 2019, 14:06
Drukarka: niesforny reprap
x 839

Re: Worklog: Licznik do nasion

Post autor: panWiadr0 »

AD1. Nylon ma niskie tarcie.
Awatar użytkownika
sobal
Postów w temacie: 8
Posty: 116
Rejestracja: 09 wrz 2020, 19:35
x 47

Re: Worklog: Licznik do nasion

Post autor: sobal »

Dzisiaj przyszły kolejne łakocie pod ten projekt (ale oczywiście nie tylko):
DSC_1515_resize.JPG
Najpierw coś dla ducha:
DSC_1513_resize.JPG
Chlorek metylu, tetrahydrofuran, aceton (sprawdzę wieczorem na ASA i ABS+) i octan etylu.

Na szybko sprawdziłem na PLA, świetnie działa octan - pozostawia błyszczącą powierzchnię - ale długo schnie. Sprawdzę, czy przy 70C nie odparuje szybciej. Dobrze działa THF - bardzo szybko paruje, pozostawia matową, ale bardzo gładką powierzchnię. Może jak będę miał czas, to naskrobię jakieś porównanie?

Potem coś dla ciała:
DSC_1516_resize.JPG
RPi Zero (nie potrzebuję pełnego RPi, który mogę użyć w innym projekcie, który tego wymaga) z kartą (ale jak tylko przyszła, zdałem sobie sprawę, że jednak pójdzie do Octoprinta, gdzie siedzi teraz 64 GB - ma być tam 8GB w FAT32, inaczej nie będę mógł aktualizować f/w SKR przez WiFi)
Sterownik PWM dla silników (dual)TB6612FNG (mam do porównania inny, oparty o L9110H, też dual)
Sterownik dla stepperów DRV8825 (możliwe, że przyda się stepper w finalnym projekcie, a jak nie, to dla zabawy i nauki)
Fotoprzerywacz, w końcu z większą bramką! Ten, który miałem z zestawu "Keyes 37 kit" ma bramkę o wymiarach: 1,9 x 2,5 mm, nowy 5x8mm ! Teraz można zrobić większy kanał przelotowy, porównanie:
DSC_1516_resize.JPG
No i na koniec kości dla psa ;)
DSC_1517_resize.JPG
Jeszcze nie drukowałem tymi filamentami, więc niejako przy okazji projektu sprawdzę kilka nowych opcji. Oczywiście Nylon (tutaj PA12 oraz PA12+15CF) z racji wspomnianej gładkości. Oraz PC z racji... ciekawości co do materiału i opcji zastosowań (tutaj dwie opcje: PC/IN oraz PC/ABS).

Przy okazji, jakby ktoś coś chciał sprawdzić z nimi związanego, np. przed zakupem - daj znać, sprawdzimy :)
Załączniki
DSC_1514_resize.JPG
Voron 2.4 350^3 | Fysetc Spider v1 | Klipper | Fluidd | Phaetus Dragon HF
Ender 3 Pro | SKR mini E3 2.0 | Klipper | Octoprint | BIQU Phaetus Dragon | BLV Mod | BLT | DirecDrive BMG
Awatar użytkownika
sobal
Postów w temacie: 8
Posty: 116
Rejestracja: 09 wrz 2020, 19:35
x 47

Re: Worklog: Licznik do nasion

Post autor: sobal »

Kolejny dzień i kilka kolejnych testów, na pierwszy ogień poszedł większy fotoprzerywacz (13x6mm). I od razu niepowodzenie, okazało się, że mimo większej bramki obszar detekcji jest mniejszy niż w mniejszym module (5x4mm). Zaprojektowałem na szybko nowy układ, żeby to sprawdzić i faktycznie - większa bramka ma mniejszy obszar detekcji (a właściwie płaski, obszar sensora lub jego niższą czułość).

Nowy pomysł: fotorezystor i laser. Ustawiłem laser na przeciwko fotorezystora i w modelu stworzyłem otwór, przez który wpadające nasiona powinny przecinać wiązkę. Znowu niepowodzenie - 95% nasion nie aktywuje fotorezystora.
snap188.jpg
Na jutro kolejny pomysł, kamera a obok niej dioda. Na przeciwko biały ekran. Przez ekran będą spadały nasiona, a OCR zajmie się liczeniem...

Powoli kończą mi się pomysły.
Voron 2.4 350^3 | Fysetc Spider v1 | Klipper | Fluidd | Phaetus Dragon HF
Ender 3 Pro | SKR mini E3 2.0 | Klipper | Octoprint | BIQU Phaetus Dragon | BLV Mod | BLT | DirecDrive BMG
Awatar użytkownika
dziobu
Zasłużony
Postów w temacie: 2
Posty: 8939
Rejestracja: 28 gru 2016, 16:38
Drukarka: ZMorph 2.0(S)
x 5869
Kontakt:

Re: Worklog: Licznik do nasion

Post autor: dziobu »

Z jednej strony światło. Duże i jednolite źródło światła. Z drugiej prosty obiektyw (lub nawet jedna soczewka) i fotorezystor. Pomiar polega na badaniu ilości światła jakie zabiera element przesłaniający.

Ale jak to sklecić na podzespołach Arduinowych to ja nie wiem; nie mam dobrego zdania o analogowej stronie tych elementów. Technicznie odpowiednią jakość i szybkość pomiaru udostępnia już coś klasy ADuCM360/361 (choć ADC całkujący to chyba nie jest najlepsza opcja, ale trzeba by przeliczyć czasy).

edit.
Dobra, tam może wpaść jednocześnie więcej nasion... czyli do kitu.
cube
Postów w temacie: 3
Posty: 138
Rejestracja: 29 mar 2020, 13:50
x 107

Re: Worklog: Licznik do nasion

Post autor: cube »

Fotodioda nie będzie szybsza od fotorezystora? Wraz ze wzmacniaczem operacyjnym lub komparatorem do wzmocnienia sygnału na wyjściu. Oczywiście źródło światła o stałym natężeniu będzie istotne.
Sprawdzałeś czy nasiona nie odbijają np. UV lub podczerwieni? Bo stosując materiał pochłaniający daną długość fali jako tło dla nasion można by zrobić czujnik błyskowy. I owe błyski rejestrować fotodiodą właśnie.
A więcej nasion na raz da większe napięcie na wyjściu.
Awatar użytkownika
sobal
Postów w temacie: 8
Posty: 116
Rejestracja: 09 wrz 2020, 19:35
x 47

Re: Worklog: Licznik do nasion

Post autor: sobal »

To że wpadnie więcej nasion może się zdarzyć, zakładam tolerancję +20%, więc nie ma bólu.
@cube czytam magię, którą napisałeś ;) Już od jakiegoś czasu myślałem o tym, żeby sprawdzić na jakich długościach fal nasiona mają największe odbicie. Macie jakieś pomysły jak to (lub np. gdzie na uniwerku) można coś takiego sprawdzić? Co prawda studentem nie jestem od wieków, ale zawsze można podejść i ładnie poprosić o pomoc.
Voron 2.4 350^3 | Fysetc Spider v1 | Klipper | Fluidd | Phaetus Dragon HF
Ender 3 Pro | SKR mini E3 2.0 | Klipper | Octoprint | BIQU Phaetus Dragon | BLV Mod | BLT | DirecDrive BMG
Qrdel
Konto z ograniczeniami
Postów w temacie: 2
Posty: 7
Rejestracja: 24 mar 2020, 23:24
x 1

Re: Worklog: Licznik do nasion

Post autor: Qrdel »

W metodach cytometrii przepływowej (flow cytometry) liczy się subpopulacje komórek krwi; mierzone jest światło przepuszczone (zasłonięte) <wielkość komórki>, światło rozproszone <zróżnicowanie powierzchni> i były jeszcze dwa znaczniki fluorescencyjne. Taki był stan na ok. 1990-95. Pozwalało to na rozróżnianie wszystkich komórek (czerwone, białe z wszystkimi odmianami). Warunkiem było doprowadzenie do przepływu komórek pojedynczo przez kapilarę.

Teraz moje pomysły mechaniczne:

Zjeżdżalnia z wibracją - tak, ale wibracje włączane/wyłączane - daje to możliwość efektu stopklatki. Gdy kamera widzi ładnie położone nasionko to wstrzymuje wibracje i pozwala mechanice je wyłapać.

Zgarniak - myślałem o servo, ale tu się nada mały silnik krokowy (przesuw głowicy DVD) z ramieniem kilka cm (pół zapałki) przedłużonym paskiem sprężystej blaszki (sprężyna zegarkowa, fosforobrąz; albo płatek mylaru, PP czy czegoś w podobie, albo "szczoteczka z 10 włosków pędzla"); w trakcie jednego obrotu końcówka delikatnie jedzie po zjeżdżalni do krawędzi (droga ok.1cm). Mechanizm zgarniaka jest przesuwany wzdłuż krawędzi, lub wokół osi ramienia na którym wisi (wtedy zjeżdżalnia w formie 1/n dużego mało-spadzistego lejka). No wyobraźcie sobie rękę próbującą po kolei palcem wskazującym pogłaskać klawisze w jednym rzędzie klawiatury.

A pod spodem 2 lub 3 odbieralniki wymieniane (przesuwane, obracane na talerzu etc.).

Scenariusz:
- sypiemy powoli nasionka
- wibrujemy nieźle -> więc jadą
- kamera widzi "dobrze wyglądające" nasionko odp. blisko krawędzi zjeżdżalni -> zatrzymuje wibracje
- ustawia na dole odbieralnik "dobrych" nasionek
- ustawia zgarniak aby trafił w wybrane nasionko i uruchamia 1 obrót -> nasionko zgarnięte do odbieralnika (liczy zawartość+1)
- odsuwa zgarniak żeby nie zasłaniał kamerze
- uruchamia ponownie wibracje
...
- gdy do krawędzi zbliża się "coś brzydkiego" (zlepione nasiona, przypadkiem 2 leżące na sobie); jest podobnie tylko wpadają do odbieralnika którego zawartość jest kierowane do ponownej klasyfikacji lub do wyrzucenia (mogą to być dwa różne odbieralniki na "beznadziejne" i "budzące nadzieję").

W wersji z talerzem odbieralników może być dość dużo i napełnienie powiedzmy 32 porcjami po 10 szt wydaje się możliwe.
Po napełnieniu ich (i oczywiście 2000 zlepionych w "beznadziejnym" oraz 1000 niefortunnych w "budzących nadzieję" -> odzywa się trąbka i należy maszynę obsłużyć.
Wyliczone - w torebki, beznadziejne - won, budzące nadzieję - z powrotem do podajnika.
Ostatnio zmieniony 30 paź 2020, 23:22 przez Qrdel, łącznie zmieniany 2 razy.
cube
Postów w temacie: 3
Posty: 138
Rejestracja: 29 mar 2020, 13:50
x 107

Re: Worklog: Licznik do nasion

Post autor: cube »

Najłatwiej sprawdzić czy odbijają bliskie IR (ok700nm). Weź parę nasion na rękę w rękawiczce i podłóż pod kamerę monitoringu w nocy. Może pojawią się białe punkty. Często kamery wyłapują też dalsze IR (do ok 1000nm), ale do oświetlenia nasion będziesz potrzebować dodatkowego leda na tą długość (parę złotych).
Qrdel
Konto z ograniczeniami
Postów w temacie: 2
Posty: 7
Rejestracja: 24 mar 2020, 23:24
x 1

Re: Worklog: Licznik do nasion

Post autor: Qrdel »

A może konstrukcja "pick and place" z grubszą igłą injekcyjną, spiłowaną pod kątem prostym, jako chwytakiem podciśnieniowym?
ODPOWIEDZ

Wróć do „O wszystkim i o niczym”