¿Qué debo hacer para fabricar un prototipo tecnológico a partir de una Raspberry Pi?

Hay tantas preguntas que deben abordarse antes de responder esta pregunta. Principalmente, depende de cuántas piezas desee fabricar. Si solo son unos pocos, entonces puede contratar a un ingeniero mecánico para construir un caso a su alrededor. Puede intentar obtener algunos casos del estante en Alibaba para Raspberry Pi. Pero nunca puede ser una solución sólida, y especialmente no rentable.

Idealmente, debe contactar a una empresa de desarrollo de productos para evaluar su proyecto y explicarle lo que se necesita para llevar al siguiente nivel. No puedo decir nada más ya que el resto depende directamente de:

  • ¿Cuántas unidades quieres fabricar?
  • ¿Cuál es el caso de uso?
  • cual mercado
  • ¿Qué canales de venta?
  • ¿grupo objetivo?
  • especificación exacta y lista de características para su producto?

Y puede haber muchas más preguntas. Sin embargo, también hay un presupuesto. Recomiendo ir al sitio web de NOA Labs y encontrar la página Hardware Ops. Puede obtener la mejor solución para usted allí mismo.

Debe usar su criterio en cuanto a la tecnología con la que está trabajando; Es imprescindible equilibrar el costo monetario, la carga de trabajo, el tiempo, la complejidad y la funcionalidad. No hay otra forma de aprenderlo que haciendo.

Y antes que nada, debes hacerte algunas preguntas:
¿Qué tipo de problemas resolverá mi prototipo?
nadie lo ha hecho antes? ¿Si es así, cuál fue el resultado?
¿Quién lo va a usar, qué tan grande es el mercado?
¿Debo apuntar a bajo costo, o alta calidad, etc.?
Y así.

Estas preguntas deberían ser un punto de partida para juzgar si la idea va a funcionar. Sea lo más objetivo posible, no hay lugar para el ego, las ilusiones o los caprichos aquí. Tenga en cuenta sus recursos (no solo financieros, sino también tiempo, conocimientos, herramientas / equipos, etc.).

He estado allí, hecho.

Hice una unidad de control basada en RPi para un lanzador de composición Monotype: una máquina de composición tipográfica que leía una cinta perforada (“cinta”) con una secuencia de códigos de control, emite el tipo de plomo por carácter e hizo páginas compuestas de texto en plomo, listo para encerrar en una persecución e imprimir con tipografía. La cinta se hizo con un teclado Monotype especial con piezas reemplazables para diferentes tipos de letra, tamaños, etc.

El hardware del controlador está listo para la producción a partir de ahora, y el software está en constante desarrollo … siempre que tenga tiempo y energía para hacerlo, por supuesto.

Básicamente, el dispositivo recibe una señal de entrada de una fotocélula, informándole sobre la fase de la revolución del eje principal de la máquina, y activa varias combinaciones de válvulas solenoides una vez por turno. La máquina funciona a 60… 180 rpm, por lo que el tiempo no es crítico (unos pocos milisegundos de precisión son suficientes).

Trabajar en eso me enseñó mucho sobre:
Diseño de PCB
Raspberry Pi en sí
Python, programación y diseño de software.
redes, administración de GNU / Linux
y lo más importante: dominio del problema (fundición de tipo de plomo, tipografía, el sistema Monotype y su flujo de trabajo, mecánica de precisión, etc.).

Comencé a trabajar en él a principios de 2014. Llegué a trabajar en el Book Art Museum en Lodz, PL; Estaba principalmente interesado en cosas técnicas (electricidad, electrónica, maquinaria antigua, etc.) y luego supe de un hombre llamado John Cornelisse y su unidad de control para la máquina de fundición … El dispositivo estaba basado en un microcontrolador, comunicado con una PC usando un puerto paralelo (sí, este gran conector casi ninguna computadora tiene hoy en día … fue en 2014, por lo que WTF # 0), la calidad de construcción era bastante torpe y destartalada (WTF # 1), y necesitaba el software personalizado de John escrito en C y construido para MS-DOS con un Microsoft QuickC IDE (WTF # 2). Cuando miré el código fuente para intentar compilarlo con GCC, me encontré con una gran bola de piel y barro … El “control de versiones” se realizó nombrando los archivos de manera diferente (¡en el esquema MS-DOS 8 + 3!) (WTF # 3), los nombres de variables y de rutina no tenían sentido y, a menudo en holandés (WTF # 4), se comentaron partes del código en lugar de eliminarlas (WTF # 5). Pero funciona (WTF # 6 … bueno, lo retiro: D).

Entonces decidí: no iré en esa dirección. Comencemos desde cero.

Ya conocía la Raspberry (aunque no había tenido la oportunidad de jugar con ella) y tomé prestada la antigua revisión B 1, instalé Raspbian, hice una pequeña investigación sobre la interfaz de E / S. La cosa fue un poco más complicada, porque necesitaba 32 salidas controlando 24VDC a ca. 200mA para las válvulas. Es más canales que Raspberry Pi GPIO tenía pines en ese entonces (es decir, 26). Aprendí sobre los chips MCP23017 y ULN2803, compré un montón, hice un prototipo en un perfboard y usé i2cdetect / i2cset para controlar los chips enviando bytes a los registros. La prueba básica del concepto estaba allí.

Luego, desarrollar las rutinas esenciales para controlar estas salidas. Tuve que aprender a programar y sabía sobre Python; entonces todo era aprender haciendo. Muchas palabrotas y depuraciones también. Pero exitoso.

Luego compramos un RPi B rev 2 con agujeros de montaje. De lo contrario, no podría ponerlo en un recinto de metal. Reutilicé un gabinete de una fuente de alimentación antigua para este proyecto. También tenía una fuente de alimentación de 24VDC + 5VDC tomada de una vieja máquina de fax … qué conveniente.

Mientras tanto (invierno 2014/15) estábamos seguros de que el dispositivo iba a funcionar, por lo que compramos un conjunto de cuatro válvulas solenoides de 8 canales Matrix BX758. Era la parte más cara (alrededor de 200 euros cada uno), y estamos constantemente dentro de un presupuesto, por lo que sería demasiado arriesgado comprarlos sin una posibilidad de éxito del proyecto.

Construí el prototipo y lo demostré en uso en la Larga Noche de los Museos en mayo de 2015. Lo primero que emitió la máquina fue un “¡Hola Mundo!” En Times New Roman 12, como una serie de personajes individuales protagonizados (eso es cómo funciona Monotype; por otro lado, Linotype junta las matrices y luego arroja una bala de plomo). Los visitantes quedaron asombrados al ver la máquina inventada a fines del siglo XIX (fabricada en la década de 1960) controlada con una computadora.

Entonces llegó Raspberry B +; El rediseño mecánico completo me facilitó el diseño de una mejor carcasa, pero aún más importante fue el formato HAT estandarizado. Tenía un diseño de PCB hecho para entonces, el controlador fue el segundo y bastante desafiante. Hice una pequeña placa con dos MCP23017, cuatro ULN2803, algunos conectores, condensadores y un convertidor externo SMPS 24 / 5VDC. Tenía una hoja de 12 placas hechas por un fabricante local de PCB, junto con la soldadura de los componentes SMD. Para hacerlo más barato, decidí soldar las partes THT yo mismo.

Era el verano de 2015 cuando fui a los Países Bajos para trabajar con John en las primeras unidades comerciales. Hicimos dos de ellos: uno para él (tiene dos máquinas de fundición, una está trabajando con su antiguo controlador, la otra tiene la nueva), otra para su amigo que vive y tiene un taller cerca de Groningen. Para eso tuvimos que diseñar un gabinete y obtener dos de ellos fresados ​​por CNC; hacerlo a mano estaba fuera de discusión: tomaría demasiado trabajo, tiempo y oportunidad fallar. Estaba muy feliz de ver los resultados. Los gabinetes utilizados eran bastante compactos (16x16x10cm), lo que permitía la electrónica y la neumática, pero requería precisión. También hubo algunos defectos de diseño mecánico con los nuevos dispositivos, algo que no podía predecir. Entonces, tuvimos que modificar el dispositivo y conectarlo a la máquina de una manera diferente.

Luego rediseñé el recinto, hice un primer dispositivo de calidad de producción para nuestro museo, y me gustó tanto el resultado que decidí que permanecería así hasta que salga algún defecto importante … lo que aún no ha sucedido. Estoy agregando algunas características más al controlador (control del motor de la máquina, parada de emergencia, etc.).

A partir de ahora, estoy desarrollando software (cambios disruptivos de vez en cuando, pero no tanto como solía haber en fases anteriores) y hardware (muy estable y sin cambios drásticos planeados), y John ve una docena o dos de clientes potenciales. Tengo uno o dos también. No va a ser un producto extendido y lo sé muy bien; solo hay un puñado de fuentes y talleres de impresión con máquinas Monotype en toda Europa. Nuestro museo es el único como este en Polonia. Estoy muy orgulloso de eso.

Definitivamente soy una persona de mentalidad técnica, por lo que tener a John en el “negocio final” es invaluable. Si está haciendo el proyecto junto con algunas personas con diferentes habilidades, tiene una mayor probabilidad de éxito.

En resumen: dependiendo de lo que vaya a hacer, puede ser un proceso fácil o largo, pero gratificante.