Расширения VEX V5 Workcell предназначены для дальнейшего изучения концепций, изучаемых в лабораториях STEM, и знакомства студентов с дополнительными концепциями сортировки и автоматизации. Эти расширения следует выполнить после прохождения первых двенадцати из STEM-лабораторий VEX V5 Workcell.
Каждое расширение Workcell начинается со справочной информации, объясняющей важность и контекстуализацию концепций, рассматриваемых в расширении, а также информации об общей цели расширения и о том, что будет создано. Затем предоставляются пошаговые примеры для перенастройки Workcell для достижения цели этого расширения. Обратите внимание: предоставленные инструкции можно рассматривать как одно из возможных решений для вдохновения, поскольку существует более одного способа достижения цели. Эти расширения требуют от студентов планирования и создания новых секций Workcell, чтобы получить практический опыт работы с конкретными инженерными концепциями. Доступны три уровня задач для проверки навыков конструирования или программирования учащихся.
Расширения Workcell можно устанавливать в любом порядке. Однако концепции в некоторых расширениях более сложны, чем в других. Пример и рекомендации по их упорядочиванию приведены в руководстве VEX V5 Workcell Pacing Guide. В таблице ниже поясняются концепции, охватываемые расширениями, важность этой концепции как для Workcell, так и для реальных приложений, а также два-три расширения, которые являются лучшим примером этой концепции. Хотя расширения могут охватывать несколько концепций, ниже будет представлена только основная концепция.
Диверторы
Диверторы позволяют более эффективно перемещать диски с одного конвейера на другой вместо использования роботизированной руки. Это позволяет дискам перемещаться по разным путям в системе, поскольку программа может позволить определенным дискам обходить переключатель, в то время как другие перенаправляются на другой конвейер.
Расширений Workcell, охватывающих эту концепцию:
- Отклоняющие диски: Учащиеся построят и запрограммируют отклоняющее устройство для перемещения дисков с одной конвейерной ленты на другую.
- Выдача багажа: Учащиеся создадут конструкцию, в которой для сортировки дисков используются несколько диверторов.
Ворота
В некоторых системах диски идут по разным конвейерным путям в зависимости от их цвета. Gates минимизирует количество дисков, одновременно проходящих через систему, что может привести к более точной системе. При использовании шлюза или нескольких шлюзов снижается вероятность того, что диски пойдут по неправильному пути или окажутся в неправильной зоне загрузки.
Расширений Workcell, охватывающих эту концепцию:
- Включить запись: Учащиеся создадут систему, используя только один конвейер и один затвор для разделения дисков.
- Отклонить запись: Учащиеся будут использовать ворота по обе стороны устройства подачи дисков, чтобы отклонять красные диски и принимать зеленые и синие диски.
Конвейеры
Конвейеры позволяют дискам перемещаться по системе. Вместо того, чтобы полагаться на рабочих для перемещения продуктов по системе, для повышения эффективности можно использовать отклоняющие устройства и конвейеры. Количество и расположение конвейеров также позволяет более точно перемещать объекты из одной зоны в другую.
Одиночные и множественные конвейеры
Хотя каждое расширение Workcell использует конвейеры, важно учитывать, как несколько конвейеров работают вместе. Учитывайте скорость движения каждого конвейера и то, как диск будет переходить от одного к другому.
Расширений Workcell, охватывающих эту концепцию:
- Эффективность затрат: Студентам предлагается создать систему, которая использует минимально возможное количество материалов. Эффективное использование конвейеров может существенно сократить количество материала в системе.
Надземные и перекрывающиеся конвейеры
Вместо того, чтобы расширять систему по всему этажу, компании могут поднять части своей системы, чтобы оптимизировать существующее пространство. Если фабрика представляет собой многоуровневую систему, изделия можно вводить в систему с более высокого уровня, вместо того, чтобы группа людей переносила изделия на уровень пола для введения в систему.
Расширения Workcell, охватывающие эту концепцию:
- Поднимаемся выше: Учащиеся построят приподнятый конвейер для перемещения дисков между конвейерами разной высоты.
- Fast Factory: Учащиеся будут создавать проекты по перемещению дисков с нижних конвейеров на верхние конвейеры в зависимости от конечного пункта назначения.
- Повышение уровня: Учащиеся создают в системе перекрывающиеся конвейеры для перемещения дисков.
Поворотные конвейеры
Вращающиеся конвейерные ленты позволяют дискам перетекать на другой конвейер без использования переключателя или роботизированной руки. Это может быть более эффективным вариантом, если имеется несколько выходов.
Расширения Workcell, охватывающие эту концепцию:
- Увеличиваем скорость: Учащиеся построят конвейерную ленту, которая вращается для сортировки дисков.
- Новые высоты: Учащиеся построят систему, которая использует несколько перекрывающихся конвейеров и поворотный конвейер для выполнения заданий.
Датчики
Датчики могут повысить точность и эффективность системы. Датчики могут сообщать о местоположении объекта на конвейере, цвете объекта или использоваться для определения радиуса поворота отклонителей. Эта дополнительная функциональность позволяет вам начать автоматизировать системы, а не полагаться на ручной ввод данных для сообщения о наличии или цвете объекта.
Линейные трекеры
Линейные трекеры сообщают о проценте света, отраженного обратно от датчика. Это позволяет вам запрограммировать Workcell так, чтобы он реагировал при обнаружении объектов в определенной позиции на конвейере. Это также рассматривается в Lab 10. Для получения дополнительной информации об использовании линейных трекеров просмотрите эту статью из библиотеки VEX.
Расширения Workcell, охватывающие эту концепцию:
- Сортировка багажа: Учащиеся построят систему сортировки дисков в правильную зону, которая будет использоваться в качестве багажа. Им рекомендуется использовать датчики, такие как Line Tracker, для определения положения дисков на конвейерах.
Оптические датчики
Оптические датчики могут использоваться для определения цвета, приближения и окружающего освещения. Это позволяет проекту включать различное поведение в зависимости от цвета, сообщаемого датчиком. Для получения дополнительной информации об использовании оптических датчиков просмотрите эту статью из библиотеки VEX.
Расширения Workcell, охватывающие эту концепцию:
- Выдача багажа: Студенты будут программировать пользовательский интерфейс (UI) и оптический датчик(и) для забора дисков из зоны загрузки и сортировки их на конвейерной системе.
Концевые выключатели
Концевые выключатели можно использовать для определения радиуса поворота дивертора и ворот. Этот датчик также может заменить датчик времени, когда диски перемещаются с одного конвейера на другой без переключателя или устройства отслеживания линии для остановки конвейера. Для получения дополнительной информации об использовании концевых выключателей просмотрите эту статью из библиотеки VEX.
Расширения Workcell, охватывающие эту концепцию:
- Контроль качества: Студенты будут использовать концевые выключатели для отклонения красных дисков при их попадании в систему.
Измененный дисковый питатель
Расширенное устройство подачи дисков позволяет одновременно вводить в систему больше дисков. С оригинальным устройством подачи дисков одновременно можно было удерживать только четыре диска.
Расширения Workcell, охватывающие эту концепцию:
- Fast Factory: Учащиеся будут создавать проекты по перемещению дисков с нижних конвейеров на верхние конвейеры в зависимости от конечного пункта назначения. Для уровней 2 и 3 требуется до 12 дисков, поэтому для хранения всех дисков необходимо использовать измененное устройство подачи дисков.
- Не сбивайся с пути: Учащиеся создадут подпорную стенку и другие модификации для повышения эффективности сортировки дисков. Измененный дисковый питатель используется на уровне 3 задания для проверки эффективности сортировки 12 дисков.
Подпорная Стена
Иногда, когда диски переходят с одного конвейера на другой, они падают со второго конвейера из-за скорости, с которой они движутся. Это также наблюдается при обходе поворотов кольцевых конвейеров. Вместо уменьшения скорости конвейера можно построить подпорные стенки, чтобы удерживать диск на конвейере.
Расширения Workcell, охватывающие эту концепцию:
- Не сбивайся с пути: Учащиеся создадут подпорную стенку и другие модификации для повышения эффективности сортировки дисков.
Пользовательский интерфейс
Пользовательский интерфейс (или UI) — это метод, позволяющий пользователю взаимодействовать с компьютерной системой (или машиной) для предоставления входных данных или наблюдения за выходными данными. Пользовательский интерфейс полезен, когда вы хотите вызвать различное поведение Workcell в зависимости от кнопки, нажатой человеком. Этот ручной ввод полезен при тестировании поведения. Это также рассматривается в Lab 7.
Расширения Workcell, охватывающие эту концепцию:
- Выдача багажа: Студенты запрограммируют пользовательский интерфейс и оптический датчик(и) для забора дисков из зоны загрузки и сортировки их на конвейерной системе.
Несколько рабочих ячеек
В некоторых компаниях несколько отделов работают вместе, а не один отдел, отвечающий за каждую часть. Это иллюстрируется на примере рабочих ячеек, где диски перемещаются с помощью первого роботизированного манипулятора, разделяются на разных конвейерах, а затем фактически помещаются в правильные зоны загрузки с помощью второго роботизированного манипулятора.
Расширения Workcell, охватывающие эту концепцию:
- Совместная работа: Учащиеся будут работать вместе, используя два рабочих модуля, чтобы сортировать диски по цвету и размещать их в определенном цветовом порядке в устройстве подачи дисков.