FirePick Deltaプロジェクトログ: OpenPnPでオープンソースMicroFactoryを構築

ソフトウェアトポロジーと動作理論

OpenPnPは高レベル制御エンジンとして、コンポーネントのピックアンドプレースなどのタスクを調整します。そのアーキテクチャは多数のライブラリとサブシステムを統合し、専用モジュールを通じてモーターコントローラーにデータを供給します。FirePick Deltaプロジェクト前にJason von Niedaによって作成されたOpenPnPはまだアルファ版ですが、いくつかの量産機で信頼性が証明されています。現在はコミュニティへの完全な透明性をもたらすため、ドキュメントを拡充しています。

JARアイコンで参照されるJavaモジュールは、マシン構成に合わせて交換または拡張可能です。各モジュール（設定モデルを除く）はmachine.xmlで指定できます。Java経験がなくても、宣言的アプローチにより.javaファイルを指定し、クラスのインスタンス化と動作を指示できるため、コードベースをモジュール化し保守しやすくしています。OpenPnPは、TinyGモーション制御、シングルヘッド、ノズル、アクチュエーター、ドラッグテープフィード、下向きカメラを使用したバニラなピックアンドプレースセットアップの参照ファイルを同梱しています。これらをFirePick Deltaに必要な高度な機能をサポートするように適応・拡張しました。

モーションドライバー: RepRap RAMPS 1.4とMelziに着想を得たカスタムモーションコントローラーボードは、フォークしたMarlinファームウェアを実行します。OpenPnP Marlinドライバーがデカルトコマンドをボード用のGコードに変換します。機能しますが、デルタ演算とZプローブ補正をPiにオフロードすることで、より高い精度と速度が得られます。FireFUSEが橋渡しを行い、デカルト座標をデルタ空間に変換し、キャリブレーションオフセットを適用し、補正済みGコードをMarlinに中継します。OpenPnPがFireFUSEと通信するための唯一の要件は互換性のあるドライバーで、現在開発中です。

カメラドライバーとビジョンフレームワーク: OpenPnPのネイティブカメラサポートは、500万画素Raspberry Piカメラに追いついていませんでした。Karl LewがFireSightでこれを解決しました。OpenCVの上に構築されたオープンソースビジョンライブラリで、高レベルパイプラインAPIを公開し、深いC++知識なしで複雑な画像処理を簡素化します。FirePiCamはカスタマイズされたraspistillラッパーで、画像をFUSEファイルシステムに直接取得し、SDカードの寿命を延ばします。firerest-clientJavaライブラリがこれらの画像をOpenPnPにリアルタイムビジョン用にフィードバックします。

GUI: 同梱のOpenPnP GUIは限定的で、現代的なワークフローへの統合が困難です。Node.js、Express、AngularJS、Bootstrapを使用したWebベースのインターフェースを開発中で、HTML5対応ブラウザならどこでも動作します。node-javaブリッジにより、OpenPnPのコアJava APIをJavaScriptからシームレスに呼び出せ、レガシーGUIをバイパスしながら完全なマシン制御を維持できます。

ハードウェアトポロジーと動作理論

コアコントローラーはRaspberry Pi Model B+で、そのコスト効率と豊富なGPIOヘッダーから選択しました。Broadcom 2835は控えめですが、予算制約内でコンピュータビジョンとWebサービスを確実に処理します。BeagleBone Black、Allwinner A4、Intel Galileo、Mini-ITXなど他のSBCへの移植性を考慮して設計しましたが、Piが推奨ベースラインです。

ERPIHAT01 HATボード

RPi HAT仕様に従い、FirePick Delta HAT（ERPIHAT01）を導入しました。これはPiの機能をごちゃごちゃさせずに拡張するメザニンボードです。

• Raspberry Pi GPIOに配線された16×2キャラクタLCDコネクタを提供。
• ロータリーエンコーダー、プッシュボタンスイッチ（LED付き）、12V→5Vステップダウン電源（Pi用）のコネクタを含む。
• Raspberry Piカメラモジュール用のパススルーコネクタで、デルタエンドエフェクターへの延長を可能に。
• Piの単一PWMピンから駆動されるピエゾブザーを装備、オーディオジャック使用より安価。
• HAT仕様に準拠し、必須のEEPROMチップと+5Vバックフィード保護を搭載、マイクロUSBポート代わりにGPIOから電源入力可能。

詳細: FirePick Delta、オープンソースMicroFactoryのプロジェクトログ