Проекты

Автоматизация подготовки заготовок печатных плат

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Интеллектуальные робототехнические системы, беспилотные аппараты» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Программирование, Автоматизация, Человеко-машинное взаимодействие
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1537
Предметы: Информатика, Робототехника
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Сегодня робототехническое творчество и проектная деятельность на базе микроконтроллеров активно развиваются и становятся всё более популярными в школах и университетах. Такие робототехнические устройства зачастую требуют установки большого количества датчиков и внешних устройств. Для эффективной практической реализации подобных устройств удобно использовать самодельные печатные платы.

Цель

Создание программно-аппаратного комплекса (ПАК), обеспечивающего подготовку заготовок печатных плат в форме нанесения травильного шаблона печатной платы на текстолит с использованием перманентного маркера.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Микроконтроллерная плата Arduino Uno
  • Шаговые двигатели с модулем драйвера
  • Сервопривод
  • Многофункциональный станок с ЧПУ
  • 3D-принтер

Описание

При выполнении проекта авторами реализованы следующие этапы:

  • разработка общих принципов построения и функционирования ПАК;
  • изготовление основы для крепления компонентов аппаратной части ПАК;
  • изготовление осевой рамы для печатающего устройства ПАК;
  • реализация аппаратной части управляющего центра ПАК (на базе микроконтроллера);
  • разработка программного обеспечения ПАК;
  • апробация созданного ПАК в процессе изготовления печатных плат в условиях образовательного учреждения.

Методологическую основу реализации ПАК составляет принцип движения печатающего устройства по контрольным точкам, практическая реализация которого включает:

  • разложение исходного изображения на векторные составляющие;
  • разложение каждого вектора на более мелкие отрезки;
  • выделение в каждом отрезке начала и конца;
  • составление общей картины движения печатающего устройства по определённым точкам.

Результаты работы/выводы

Создан автономный ПАК, выполняющий автоматизированное нанесение рисунка на заготовки печатных плат.

Использование ПАК должно сделать процесс подготовки печатных плат более комфортным и безопасным (по сравнению с лазерно-утюжной технологией (ЛУТ)), а также более доступным для широких слоёв любителей (по сравнению с применением специализированных дорогостоящих устройств).

Общая схема работы ПАК:

  • на персональном компьютере подготавливается траектория движения печатающего устройства (описываются все участки пути), расставляются контрольные точки движения;
  • на основе полученных данных управляющий центр на базе микроконтроллера обеспечивает движение по заданной траектории с прохождением контрольных точек; управление покрасочным устройством.

ПАК был успешно апробирован при изготовлении робототехнических устройств для инженерных олимпиад и конкурсов.

Перспективы использования результатов работы

Предполагается составить подробную инструкцию, по которой ПАК может быть легко воспроизведён любым желающим.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Компания образовательной электроники «ЛАРТ»

Награды/достижения

Городской конкурс проектов «Юные техники и изобретатели» – призёр.

Всероссийский конкурс научных работ школьников «Юниор» – финалист.

Открытая московская инженерная конференция школьников «Потенциал» – призёр.