Červenec 31, 2025

Ve světě, kde se automatizace dostává do popředí zájmu, je poptávka po efektivních montážních systémech na nejvyšší úrovni. Ať už jste hobbyista, majitel malé firmy nebo inženýr, který chce rozšířit své možnosti při výrobě prototypů, stroj pick and place může výrazně zjednodušit proces osazování desek plošných spojů. Tento článek vás provede fascinujícím světem sestavování vlastního open source hardware DIY pick and place machine, od potřebných součástí až po důležité kroky při montáži.

Co je stroj Pick and Place?

Pick and place stroj je typ robotického stroje používaného ve výrobě elektroniky k automatickému umisťování elektronických součástek na desky plošných spojů (PCB). Automatizace, kterou stroj nabízí, může snížit počet lidských chyb a zrychlit výrobní čas, což z něj činí neocenitelný nástroj pro každého, kdo se zabývá osazováním desek plošných spojů.

Proč zvolit open source hardware?

Open source hardware označuje fyzické artefakty navržené s využitím principů open source, což znamená, že každý může tento návrh studovat, upravovat, distribuovat, vyrábět a prodávat. Mezi výhody volby open source hardwaru pro svůj DIY pick and place stroj patří:

  • Nákladová efektivita: Projekty s otevřeným zdrojovým kódem jsou často cenově dostupnější než proprietární řešení.
  • Podpora Společenství: Díky rozsáhlé komunitě uživatelů můžete najít spoustu zdrojů, výukových programů a fór, kde najdete pomoc.
  • Přizpůsobení: Design můžete přizpůsobit svým specifickým potřebám a preferencím.

Klíčové komponenty, které budete potřebovat

<pPro sestavení DIY pick and place stroje budete potřebovat různé komponenty. Zde jsou ty nejnutnější:

  • Rám: Základní konstrukce může být vyrobena z hliníkových výlisků, které zajišťují odolnost a nastavitelnost.
  • Motory: Krokové motory jsou ideální pro přesný pohyb. Pro osy X, Y a Z jich obvykle potřebujete čtyři až šest.
  • Elektronika: Mikrokontrolér (například Arduino nebo Raspberry Pi) pro ovládání pohybu stroje spolu s ovladači motorů.
  • Systém vidění: Kamera nebo laserový snímač pro lokalizaci komponent na desce plošných spojů.
  • Vakuový sběrač: To je nezbytné pro vybírání a umisťování malých součástí.
  • Software: K ovládání stroje lze použít open-source software, jako je LitePlacer nebo podobný.

Navrhování stroje

Fáze návrhu je jedním z nejdůležitějších aspektů při vytváření stroje pro kutily. Zde je několik pokynů, které vám pomohou projít tímto procesem:

1. Konstrukce rámu

Rám by měl být dostatečně pevný a pružný, aby unesl součásti stroje. Zde může být užitečný software, jako je CAD (Computer-Aided Design), který vám pomůže vizualizovat váš návrh a upravit rozměry tak, aby vyhovovaly vašim potřebám.

2. Pohybový systém

Výběr správného pohybového systému je zásadní pro dosažení přesnosti umístění. Kartézský systém se často doporučuje kvůli své jednoduchosti a spolehlivosti. Pokud však hledáte rychlost a komplexnost, stojí za to prozkoumat i další konstrukce, jako jsou roboty Delta nebo Scara.

3. Rozložení elektroniky

Efektivní uspořádání rozložení elektroniky pomůže zefektivnit proces montáže. Dbejte na to, abyste mikrokontrolér umístili blízko krokových motorů a senzorů, a minimalizovali tak složitost zapojení.

Montážní kroky

Jakmile máte vše naplánováno, je čas pustit se do montáže. Zde je průvodce krok za krokem:

Krok 1: Sestavení rámu

Začněte konstrukcí rámu podle zadání. Pomocí šroubů a konzol upevněte hliníkové výlisky k sobě. Než budete pokračovat, ujistěte se, že je vše v rovině a ve čtverci.

Krok 2: Instalace motorů

Připevněte krokové motory na určená místa na rámu. Ujistěte se, že jsou pevně připevněny, protože jakákoli volnost může vést k nesprávnému umístění.

Krok 3: Zapojení elektroniky

Připojte mikrokontrolér k ovladačům motorů a dalším elektronickým součástkám. Dodržujte konfiguraci pinů mikrokontroléru, abyste se vyhnuli chybám v zapojení. Pro přehlednost je vhodné použít schéma zapojení.

Krok 4: Integrace systému vidění

Umístěte kameru nebo laserový snímač nad pracovní oblast. Ten bude sloužit jako oko stroje, které identifikuje umístění součástek na desce plošných spojů. V softwaru, který si vyberete, budou pravděpodobně k dispozici ovladače a knihovny, které tento proces usnadní.

Krok 5: Přidání nástroje pro vysávání

Připojte vakuový systém k rameni robota nebo k nástavci, ve kterém bude umístěn sběrací nástroj. Ujistěte se, že je správně zkalibrován, aby bylo možné efektivně odebírat a umisťovat součásti.

Konfigurace softwaru

Po fyzickém sestavení stroje je dalším krokem jeho spuštění. Software bude muset být nakonfigurován tak, aby načítal příkazy ze souborů návrhu plošných spojů a převáděl je na pohyby.

1. Nainstalujte vybraný software

Ať už používáte LitePlacer nebo jinou možnost, postupujte podle pokynů k instalaci, které poskytli vývojáři. Většina softwaru s otevřeným zdrojovým kódem nabízí komunitní podporu a fóra, kde můžete klást otázky nebo najít tipy pro řešení problémů.

2. Kalibrace

Kalibrace stroje je pro přesnost zásadní. Postupujte podle postupu kalibrace softwaru, který obvykle zahrnuje vyrovnání systému vidění a testování pohybů v osách X, Y a Z.

Testování a iterace

Jakmile je vše sestaveno a nakonfigurováno, začíná skutečný test. Začněte s jednoduchým návrhem desky plošných spojů se snadno umístitelnými součástkami. Pozorně sledujte činnost stroje a všímejte si všech nepřesností nebo problémů, které se při umisťování objeví.

Mějte na paměti, že úspěšné projekty často zahrnují iterace. Na základě výsledků testování neváhejte provést úpravy návrhu, ať už v oblasti hardwaru nebo softwaru. Běžné úpravy se týkají rychlosti motorů, časování snímání a úpravy zaostření kamery.

Výhody DIY Pick and Place Machine

Sestavení vlastního stroje pro kompletaci a umístění přináší řadu výhod:

  • Úspora nákladů: Vytvořte vysoce funkční stroj za zlomek ceny komerčních alternativ.
  • Zkušenosti s učením: Získejte praktické zkušenosti a znalosti v oblasti elektroniky, programování a robotických mechanismů.
  • Vlastní řešení: Přizpůsobte svůj stroj jedinečným výrobním požadavkům a zvyšte svou efektivitu a produktivitu.

Oblíbené projekty s otevřeným zdrojovým kódem

Zde je několik populárních open-source projektů pick and place machine, které mohou sloužit jako základ nebo inspirace pro vaši stavbu:

  • LitePlacer: Tento projekt je uživatelsky přívětivý a klade důraz na snadné nastavení.
  • OpenPnP: Komunitou řízený projekt, který nabízí rozsáhlou dokumentaci a různé hardwarové konfigurace.
  • PnP společnosti RoboGrove: Modulární systém pick and place, který je rozšiřitelný a přizpůsobitelný.

Se správným myšlením, odhodláním a prostředky můžete úspěšně navrhnout a postavit open-source hardwarový DIY pick and place stroj, který bude vyhovovat vašim potřebám. Ať už se jedná o prototypy, hobby projekty nebo malosériovou výrobu, zjistíte, že se jedná o neuvěřitelně prospěšnou činnost, která nabízí jak praktické využití, tak obohacující možnosti učení.