Construire sa propre machine Pick and Place à code source ouvert

Dans un monde où l'automatisation occupe une place centrale, la demande de systèmes d'assemblage efficaces n'a jamais été aussi forte. Que vous soyez un amateur, un propriétaire de petite entreprise ou un ingénieur cherchant à améliorer ses capacités de prototypage, une machine "pick and place" peut simplifier considérablement votre processus d'assemblage de circuits imprimés. Cet article vous guidera dans le monde fascinant de la construction de votre propre machine à piocher et à placer. open source hardware DIY pick and place machineLes informations sur les composants dont vous aurez besoin et sur les étapes critiques de l'assemblage.

Qu'est-ce qu'une machine Pick and Place ?

Une machine "pick and place" est un type de machine robotisée utilisée dans l'industrie de la fabrication électronique pour automatiser le placement des composants électroniques sur les cartes de circuits imprimés (PCB). L'automatisation offerte par la machine permet de réduire les erreurs humaines et d'accélérer le temps de fabrication, ce qui en fait un outil précieux pour tous ceux qui s'occupent de l'assemblage des PCB.

Pourquoi choisir du matériel Open Source ?

Le matériel open source fait référence aux artefacts physiques conçus selon les principes de l'open source, ce qui signifie que tout le monde peut étudier, modifier, distribuer, fabriquer et vendre la conception. Les avantages d'opter pour du matériel open source pour votre machine de bricolage sont les suivants :

• Le rapport coût-efficacité : Les projets à code source ouvert sont souvent plus abordables que les solutions propriétaires.
• Soutien communautaire : Avec une grande communauté d'utilisateurs, vous pouvez trouver une multitude de ressources, de tutoriels et de forums pour obtenir de l'aide.
• Personnalisation : Vous pouvez adapter le design à vos besoins et préférences spécifiques.

Principaux éléments dont vous aurez besoin

• Cadre : La structure de base peut être fabriquée à partir d'extrusions d'aluminium pour plus de durabilité et d'adaptabilité.
• Moteurs : Les moteurs pas à pas sont idéaux pour les mouvements de précision. Vous aurez généralement besoin de quatre à six moteurs pour les axes X, Y et Z.
• Électronique : Un microcontrôleur (tel qu'Arduino ou Raspberry Pi) pour contrôler le mouvement de la machine, ainsi que des pilotes de moteur.
• Système de vision : Une caméra ou un capteur laser pour localiser les composants sur le circuit imprimé.
• Outil d'aspiration : Cette fonction est essentielle pour prélever et placer de petits composants.
• Logiciel : Un logiciel libre comme LitePlacer ou similaire peut être utilisé pour contrôler la machine.

Conception de votre machine

La phase de conception est l'un des aspects les plus importants de la création de votre machine de prélèvement et de placement. Voici quelques conseils pour vous aider à naviguer dans ce processus :

1. Conception du cadre

Votre cadre doit être à la fois robuste et suffisamment souple pour supporter les composants de votre machine. Les logiciels de CAO (conception assistée par ordinateur) peuvent être utiles à cet égard, car ils vous aident à visualiser votre projet et à ajuster les dimensions en fonction de vos besoins.

2. Système de mouvement

Le choix du bon système de mouvement est essentiel pour assurer la précision des placements. Un système cartésien est souvent recommandé en raison de sa simplicité et de sa fiabilité. Toutefois, d'autres conceptions, comme les robots Delta ou Scara, méritent également d'être explorées si vous recherchez la rapidité et la complexité.

3. Présentation de l'électronique

L'organisation efficace de la disposition des composants électroniques contribuera à rationaliser le processus d'assemblage. Veillez à placer votre microcontrôleur à proximité des moteurs pas à pas et des capteurs afin de réduire la complexité du câblage.

Étapes d'assemblage

Une fois que tout est planifié, il est temps de passer à l'assemblage. Voici un guide étape par étape :

Étape 1 : Construction du cadre

Commencez par construire le cadre en fonction des spécifications de votre conception. Utilisez des boulons et des supports pour fixer les extrusions d'aluminium ensemble. Assurez-vous que tout est de niveau et d'équerre avant de continuer.

Étape 2 : Installation des moteurs

Fixez les moteurs pas à pas à l'emplacement prévu sur le cadre. Veillez à ce qu'ils soient solidement fixés, car tout relâchement peut entraîner des erreurs de positionnement.

Étape 3 : Câblage de l'électronique

Connectez le microcontrôleur aux pilotes de moteur et aux autres composants électroniques. Respectez la configuration des broches de votre microcontrôleur pour éviter les erreurs de câblage. Il est conseillé d'utiliser un schéma de câblage pour plus de clarté.

Étape 4 : Intégrer le système de vision

Positionnez votre caméra ou votre capteur laser au-dessus de la zone de travail. Il s'agira de l'œil de votre machine, qui identifiera l'emplacement des composants sur le circuit imprimé. Le logiciel que vous avez choisi disposera probablement de pilotes et de bibliothèques pour faciliter ce processus.

Étape 5 : Ajouter l'outil de prise de vide

Connectez le système d'aspiration au bras du robot ou à l'accessoire dans lequel l'outil de prélèvement sera placé. Assurez-vous qu'il est correctement calibré pour prélever et placer les composants de manière efficace.

Configuration du logiciel

Après avoir construit physiquement votre machine, l'étape suivante consiste à la configurer pour qu'elle fonctionne. Le logiciel devra être configuré pour lire les commandes de vos fichiers de conception de circuits imprimés et les traduire en mouvements.

1. Installer le logiciel choisi

Que vous utilisiez LitePlacer ou une autre option, suivez les instructions d'installation fournies par les développeurs. La plupart des logiciels libres offrent une assistance communautaire et des forums où vous pouvez poser des questions ou trouver des conseils de dépannage.

2. Etalonnage

L'étalonnage de votre machine est essentiel pour la précision. Suivez le processus d'étalonnage du logiciel, qui consiste généralement à aligner le système de vision et à tester les mouvements sur les axes X, Y et Z.

Tests et itérations

Une fois que tout est assemblé et configuré, le véritable test commence. Commencez par une conception de circuit imprimé simple, avec des composants faciles à placer. Observez attentivement le fonctionnement de la machine, en notant toute imprécision ou tout problème survenant au cours du placement.

Gardez à l'esprit que les projets réussis impliquent souvent des itérations. N'hésitez pas à apporter des modifications à la conception, que ce soit au niveau du matériel ou du logiciel, en fonction des résultats de vos essais. Les ajustements les plus courants concernent la vitesse des moteurs, la synchronisation des prises de vue et le réglage de la mise au point de la caméra.

Avantages d'une machine Pick and Place bricolée

La construction de votre propre machine pick and place présente de nombreux avantages :

• Économies de coûts : Créer une machine performante pour une fraction des alternatives commerciales.
• Expérience d'apprentissage : Acquérir une expérience pratique et des connaissances en matière d'électronique, de programmation et de mécanismes robotiques.
• Solutions personnalisées : Adaptez votre machine à des exigences de production uniques, en améliorant votre efficacité et votre productivité.

Projets Open Source populaires

Voici quelques projets open-source populaires de machines pick and place qui peuvent servir de base ou d'inspiration pour votre construction :

• LitePlacer : Ce projet est convivial et met l'accent sur un processus d'installation facile.
• OpenPnP : Un projet communautaire qui offre une documentation complète et une variété de configurations matérielles.
• PnP de RoboGrove : Un système de prélèvement et de placement modulaire, extensible et personnalisable.

Avec l'état d'esprit, le dévouement et les ressources nécessaires, vous pouvez réussir à concevoir et à construire une machine de prise et de dépose de matériel libre qui réponde à vos besoins. Qu'il s'agisse de prototypage, de projets de loisir ou de production à petite échelle, vous trouverez que c'est une entreprise incroyablement gratifiante qui offre à la fois des applications pratiques et des possibilités d'apprentissage enrichissantes.