Automatisk krutdispenser

[Öskar]

I denna tråd kommer ni att få följa mitt försök att bygga en automatisk krutdispenser. Observera att jag först tänker bygga en enkel prototyp, för "proof of concept". Jag vet att det jag ger mig in på är komplicerat och att jag har en lång väg att gå. Därtill vet jag att det finns färdiga att köpa...

De kommersiella produkterna kan delas upp i två huvudtyper:

• 1) Baserade på digitala vågar med dit hörande för- och nackdelar. Sammanfattning; jag gillar inte digitala vågar.
  2) Baserade på balansvågar. Dessa lösningar är penibelt dåliga. De duger bara till "slut-trickling". Därtill måste de kalibreras och ställas in före användning. Oklart hur hur bra repeterbarheten är. Det är nästa så man skäms över att vara människa när man ser dem. I min enfald är jag övertygad om att jag kan göra bättre.

Min lösning kommer att baseras på en balansvåg. Jag kommer att använda en webbkamera för att ”filma” vågens skala och bom. Videoströmmen kommer att analyseras i ”realtid”. Utifrån den analysen ska en stegmotor styras. Stegmotorn driver en krut-trickler. Den största utmaningen blir naturligtvis mjukvaran. Jag har för avsikt att programmera i Python.

Min lösning ska:

• - vara snabb . . . mycket snabb . . . för alla krutsorter och alla laddvikter
  - ladda med ”krutkorns-noggrannhet”
  - ha full repeterbarhet
  - absolut inte kräva något kalibrerande eller annat pill vid uppstart (användarens insats utsträcker sig till att "nolla balansvågen", ställa in önskad laddvikt, samt koppla in strömmen)
  - absolut inget "30 minuters uppvärmning" (max 3 minuter uppstartstid vilket dispenser'n ska sköta helt på egenhand)
  - ingen manuell för-skopning av krut (dispenser'n ska självständigt mata i allt krut från första till sista kornet)
  - varna vid ev. överladdning

Jag har fördelen av att ha tillgång till relativt mycket s.k. skräp. Skräp brukar vara bra att lösa problem med. Därtill håller det ner omkostnader. Förutom vanligt skräp, så har jag två stycken Raspberry Pi model B+ (antikt skräp) liggandes. Jag har också en RCBS balansvåg model M500. Detta är prylar som inte ”förbrukas” av projektet. Därmed belastar de inte min budget.

Jag är vare sig programmerare eller systemutvecklare. Därmed har jag en hel del kunskapsinhämtande framför mig. Jag kommer inte att belasta budgeten med investeringen att lära mig Pyhton.

Jag vill också vara tydlig med att jag inte gör detta för att spara pengar. Jag gör det för nöjes skull!

Budget för prototyp:
200 SEK
80 timmar arbete (5 timmar hårdvara, 75 timmar mjukvara inkl lära mig image recognition)
diverse byggsopor och annat ”skräp”

Till låns/gratis:
RCBS balansvåg M500
en Raspberry Pi model B+
100 timmar lära mig Python

Vad jag saknar är:
webbkamera
trickler
stegmotor samt tillhörande styrelektronik
kunskaper i programmering/systemutveckling/objektorientering/image recognition


Önskemål; i denna tråden diskuterar vi denna lösning utifrån de krav och begränsningar som nämns ovan. Diskussioner om alternativa lösningar eller huruvida TS är tokig, sker förslagsvis i följande tråd:
http://forum.robsoft.nu/viewtopic.php?f=7&t=227804" onclick="window.open(this.href);return false;
Missförstå mig inte – frågor, synpunkter och råd mottages tacksamt . . . men jag har redan bestämt vad jag ska bygga!


Avslutade arbetsmoment:
ladda ner lämplig Python-litteratur

Påbörjade arbetsmoment:
inga

Ej påbörjade arbetsmoment:
införskaffa webkamera
införskaffa stegmotor inkl styrelektronik
införskaffa axelanslutning till stegmotorn
välja och installera operativsystem på RPi'n
installera Python på RPi'n
installera Python på PC'n
lära mig programmera Python
bygga enkel trickler
bygg "våg-konsoll"
bygg "trickler/stegmotor/styr-konsoll"
förstå objektorientering
lära mig ”image recognition”

Arbetsmoment som ej kan påbörjas:
lära mig styra stegmotor
lära mig styra webbkameran från Python


Långt första inlägg utan bilder. Jag skäms! Lovar bot och bättring!

[Magnus M]

Lycka till och kör hårt!

[MrStrix]

Jag har lådvis med små steppermotorer för 12v om du vill ha.

Telegraferat med min fälttelefonapparat

[Öskar]

Jag har lådvis med små steppermotorer för 12v om du vill ha.

Mycket gärna. Jag skickar PM!

[Frank69]

Jag tror att valet av balansvåg kan vara avgörande...
Min Lyman har inbyggd dämpning som nog gör den lite för trög för att kunna indikera ett krutkorn.
Kanske är en odämpad våg bättre i detta fallet?

[Öskar]

Uppdatering

Har beställt:
Billig webcamera (USB 50MP HD webcam). Avgärandet föll på kortast specade focusavstånd (8cm). Äkta hårdvaru-upplösning för video är något oklar. Den duger säkert för proof of concept. Gör mig inga illusioner om kvalitet. SEK 27:79 inkl frakt.

webcam.jpg

Billig stegmotor och drivkrets (stepper motor 28BYJ-48 with drive board ULN2003). Avgörandet föll på drivspänningen 5v samt att drivkretsen följer med. Det gör att den kan köras ”direkt” från RPI'n utan extern strömkälla. Med all sannolikt är denna motor alldeles för svag för ändamålet. Priset och den ”lätta” implementeringen gör att jag slår till. Bra att träna på. SEK 16:40 inkl frakt.

stepper.jpg

Axeladapter (flexible clamp shaft coupling CNC, 5mm*1/4”). Passar stegmotorn. Alldeles för billig för att lösa detta på egen hand). SEK 11:26 inkl frakt.

axeladapter.jpg

[Öskar]

Jag tror att valet av balansvåg kan vara avgörande...

Det tror jag med.

Min Lyman har inbyggd dämpning som nog gör den lite för trög för att kunna indikera ett krutkorn.
Kanske är en odämpad våg bättre i detta fallet?

Jag vet inte vad du har för dämpning i din våg, men dämpningen i min våg bygger på magnetisk induktion. Således är dämpningen avhängig av bommens rörelse. När bommen är stilla så föreligger ingen som helst dämpning. Därmed är min våg lika känslig för ett krutkorn som den hade varit utan dämpning.

[Öskar]

Uppdatering

Studier

Har skummat igenom Python Crash Course av Eric Matthes (ISBN: 978-1-59327-603-4). Finns gratis på nätet. Rekommenderas för den intresserade! Skriven för nybörjare. 6 timmar.

python_crash_course.png

Har därtill genomfört lite internet studier med avseende på Raspberryns hårdvara. 2 timmar.

[Öskar]

Trickler

Har slängt ihop en rudimentär trickler. 30 min.

Min samlade erfarenhet av tricklers utsträcker sig att jag sett några på bild.

Jag tror dock att min trickler bör utformas ”annorlunda” jämfört med en vanlig köpe-trickler (de används ju normalt bara för de sista krutkornen). Min trickler ska klara allt mellan två ytterligheter:

• - snabb matning
  - långsam matning med jämt flöde

Matningshastigheten torde vara beroende av:

• - matningsrörets innerdiameter
  - tilloppshålets diameter
  - matningsrörets lutning
  - matningsrörets varvtal

Det kan vara så att en trickler med hög flödeskapacitet alltid förlorar i precision. Jag vet inte. Det finns naturligtvis ett alternativ; två trickers, en snabb men oprecis samt en ”traditionell”. Jag kommer att försöka få till en som klarar båda uppgifterna. Sannolikt ger ett längre matningrör jämnare flöde. Jag blir tvungen att pröva mig fram. Eventuellt skulle matningsrörets lutning kunna anpassas under matningsförloppet. Det skulle kräva ytterligare en stegmotor, alternativt ett servo.

Jag börjar med ett ”enormt” matningsrör bestående av en stump kopparrör (diameter 15mm, längd 165mm). Innerdiameter 13,1mm. Tilloppshål 8,8 mm. Har rundat av kanter samt polerat röret på insidan. Kroppen utgörs av en tuggummiburk. Lutningen på matningsröret är 3,7 grader. Ingen vetenskap bakom dessa mått. Allt är tillyxat i all hast. Lutningen kan alltid justeras genom att hela tricklern lutas.

Jag har pressat in ett trasigt bits för 10mm sexkantsskalle i matningsrörets ena ända. Det tjänar som ändplugg samt ska passas in i axeladaptern.

trickler.jpg

Tricklern är än så länge oprövad.

[redtop]

Det här är en tråd och ett projekt helt i min smak! Totalt meningslöst eftersom allting finns att köpa, men du gör det för att man kan!

Helt min stil! Följer!

[Ulrik]

Du kommer inte att kunna göra vågen helt automatisk med din tänkta konstruktion, balansvågen måste ställas in för en specifik vikt, den kan bara arbeta inom spannet av några grains. Men om du kan leva med att manuellt ställa in balansvågen så kan du få det att fungera men behöver du då verkligen en kamera, du borde klara dig med några optiska givare som läser av balansvågens position.

[Öskar]

Du kommer inte att kunna göra vågen helt automatisk med din tänkta konstruktion, balansvågen måste ställas in för en specifik vikt

Mitt första inlägg:

användarens insats utsträcker sig till att "nolla balansvågen", ställa in önskad laddvikt, samt koppla in strömmen

du borde klara dig med några optiska givare som läser av balansvågens position

Visst kan man lösa det med optiska givare, inget snack om det. Men en (1) optisk givare kan aldrig känna till bommens position. Den kan bara veta om bommen befinner sig över eller under en fix position. För flera optiska givare gäller att de tillsamman bara kan känna till mellan vilka givare bommen befinner sig. Med en kamera vet man inte bara "exakt" var bommen befinner sig. Man kan också beräkna:

• - bommens hastighet
  - bommens acceleration
  - bommens rörelseriktning
  - bommens senast min-punkt
  - bommens senaste max-punkt

Man kan också beräkna bommens balanspunkt innan den stannat.

Jag ser också vissa praktiska problem med optiska givare. Jag har lite svårt att se hur de ska fixeras vid vågen. Är de inte fixerade vid vågen, så måste dispensen kalibreras vid varje användning. Därtill måste kalibreringen göras om, om man stöter till dispensern under laddning.

Med optiska givare kan man vare sig få snabb laddtid eller hög precision. Med kamera kan man få högsta laddhastighet och högsta precision.

Jag ser min tänkta lösning som överlägsen.

[cmk]

Jag har nyligen köpt, men ännu inte hunnit använda min trickler. En sak som jag såg på den (en Redding), och som kanske gäller för alla, är att matningsröret är gängat invändigt. Inte för att man ska skruva in något, utan för att krutkornen ska 'skruvas ut' i jämnare/mer förutsägbar takt.

Kanske kan vara något att ta med i din design.

/cmk

[Öskar]

Jag har nyligen köpt, men ännu inte hunnit använda min trickler. En sak som jag såg på den (en Redding), och som kanske gäller för alla, är att matningsröret är gängat invändigt. Inte för att man ska skruva in något, utan för att krutkornen ska 'skruvas ut' i jämnare/mer förutsägbar takt.

Tack för informationen! Låter ganska smart.

Om jag går i mål med en tillräckligt bra prototyp, och går vidare med att bygga en "slut produkt", så har jag för avsikt att använda en köpe-trickler. Reddings faktiskt! Har hört mycket gott om den! Förutsättningen är dock att den inte bara fungerar som trickler. Den måste även kunna spotta ur sig redigt med krut när den "körs för full hals".

Du får gärna recensera den, när du använt den. Jag skulle då vara särskillt intresserad av hur fort dem matar om man skruvar på ordentligt. Alternativt grains per varv.

[Ulrik]

Missade att du skrivit det manuella steget i beskrivningen.

Har du hittat några bra kodbibliotek att använda för bildanalysen, det är knappast något man skriver ihop själv?

Min tanke var att det är väldigt enkelt att arbeta med binära signaler jämfört med bildanalys, jag tänkte mig att man använder ett flertal givare, kanske läsgafflar, man skulle kunna ha en givare per 0,2 grain 5st och någon som ger tidigare utslag för att förvarna motorstyrningen att börja sakta ner.

Jag är själv programmerare och har hyffsad koll på elektronik OCH avstannade projekt

[cmk]

Jag tror inte att att en vanlig manuell trickler kan mata speciellt fort, oavsett hastighet. Intaget är alldeles för litet för det. Men jag har inte testat att koppla den till skruvdragaren

Vad som skulle vara ett alternativ, men som kanske är svårare att realisera är att ha en kolv eller motsvarande i röret så att man kan variera storleken på hålet. Då borde man kunna ha en konstant hastighet på doseraren.

/cmk

[Öskar]

Har du hittat några bra kodbibliotek att använda för bildanalysen, det är knappast något man skriver ihop själv?

Har inte kommit så långt än. Jag föreställer mig dock att det inte blir allt för svårt att själv skriva själva bildanalysen från scratch. Det är ju tämligen begränsade saker som kan utspela sig på bild i detta fall.

Min tanke var att det är väldigt enkelt att arbeta med binära signaler jämfört med bildanalys

Du har rätt. Jag har valt den svåra vägen.

Jag är själv programmerare och har hyffsad koll på elektronik OCH avstannade projekt

Vi kompletterar varandra bra. Jag kan nästan inget om programmering, har dålig koll på elektronik och saknar erfarenhet av avstannade projekt.

Saliga äro de enfaldiga, ty de förstå icke bättre.

[Öskar]

Jag tror inte att att en vanlig manuell trickler kan mata speciellt fort, oavsett hastighet. Intaget är alldeles för litet för det.

Så är det nog. Får fundera på en egen lösning.

Vad som skulle vara ett alternativ, men som kanske är svårare att realisera är att ha en kolv eller motsvarande i röret så att man kan variera storleken på hålet.

Faktum är att tanken slagit mig. Jag tror dock att det blir "latens" när tilloppshålet justeras. Dvs, det tar lite tid (eller rättare sagt; lite matning) innan effekten blir märkbar vid utloppshålet. Matningsröret är helt enkelt fyllt med mer krut som måste matas ut innan effekten blir märkbar. Tror mer på att justera tricklerns lutning. Effekten av det torde vara omedelbar.

[Bjerker]

Kul projekt! Jag uppskattar utmaningen med bildigenkänning, men om det smyger sig kanske man kan prova en ultraljudsavståndsmätare under bommen. Om det fungerar får du både hastighet och läge på samma vis som från bildanalys.
Ang. Tricklern, vad händer om man gängar insidan av röret, och byter håll på slutet för långsam matning?

[NickeF]

Kul projekt! Lycka till!

Jag tror du måste lägga en hel del krut på tricklern för att få ett snabbt och förutsägbart reglersvar för att kunna köra på högt tempo.

Det finns ju en del färdiga köpeslösningar med gaffelgivare över balansbommen men de ser (youtube) pinsamt långsamma ut, inte snabbare än man handtricklar sista justeringen.