简易称重分拣机
▲ 图1 · 成品展示
创作背景
在生产生活中，人们常常需要以重量为标准对物品进行分类。比如农民需要对板栗、柿子干等农产品进行分类包装，便于以不同的价格出售。先称重再人工分类的工作方式不仅劳动强度大，工作效率也比较低。我们不妨使用创客电子器件制作一台简易称重分拣机模型，来尝试帮助人们来减轻工作负担、提高工作效率。
【功能说明】
简易称重分拣机拥有称重、智能分拣、分装提示等功能，屏幕显示信息详细，还可一键完成校准，方便易用。
01 · 称重台秤
通电开机后，设备即为一台电子台秤，把物品放置在秤盘上，显示屏上实时显示物品的重量。
02 · 智能分拣
按下 A 按钮，进入分拣模式，设置好重量判定标准，设备会依据重量把物品划分成两类，舵机驱动秤盘左右摆动，将物品分别投入两个分拣筐中，并累计两个分拣筐内物品总重量。
03 · 分装提示
在处于分拣模式下时，再按下 B 按钮，可设置分装重量，当任意分拣筐中的物品总重量到达预设分装重量，机器暂停运转，发出语音提示——提醒使用者更换分拣筐；等待设定的时间后设备自动恢复称重和分拣作业。
04 · 一键校准
当需要校准时，长按 C 按钮再通电开机，会进入校准模式，按照屏幕上的提示信息操作即可完成校准。
【 演示视频 】
【实现原理】
▲ 图2 · 原理示意图
本作品以行空板 K10 作为主控板，搭配 HX711 称重模块采集重量数据，通过显示屏输出重量数值及其他信息。开启分拣模式后，称重模块获取物品重量传输给主控板，程序对比预设阈值，再发出指令控制舵机偏转。舵机带动连杆机构使秤盘向左右两个方向倾斜，把物品倾倒到对应的分拣筐中。
【准备材料】
硬件清
▲ 图3 · 硬件材料
本作品使用到的硬件材料主要有：
● 行空板 K10 × 1 块
● HX711 称重模块 × 1 套
● 180° 舵机 × 1 个
● 数字按钮模块 × 1 个
● 连接线 × 3 根
● USB 数据线 × 1 条
其他材料：
▲ 图4 · 砝码
50 克砝码 × 1 个
【制作过程】
制作过程一、硬件连接
▲ 图5 · 实物连接图
HX711 称重模块 → IIC 接口
180° 舵机 → P0 接口
数字按钮模块 → P1 接口
二、编写程序
本项目程序编写工具软件为 Mind+ 软件，程序采用模块化方式编写。
1. 主程序初始化部分：完成称重模块、显示屏、舵机等硬件模块初始化，设置各类模块默认参数、变量的初始值，启动校准指令和设置校准值。
▲ 图6 · 初始化部分
2. 主循环持续执行：读取称重模块的重量数据，在屏幕输出重量；识别工作模式及调用相应模式的模块，当运行中按钮 C 被触发时，显示校准说明。
▲ 图7 · 主循环部分
3. 校准模块：根据实际情况设置相关参数，启动校准并显示相关信息。
▲ 图8 · 校准模块
4. 显示信息模块：将背景图和 5 个数据显示在对应的位置。
▲ 图9 · 显示信息模块
5. 按键控制模块：侦测按键 A 和 B 的触发状态，控制对应的变量的值进行变化。
▲ 图10 · 按键控制模块
6. 分拣工作模块：根据传递的参数进行判断是否进行分拣，当非 0 时进行分拣工作。
▲ 图11 · 分拣工作模块
7. 分装工作模块：根据传递的参数进行判断是否进行分装，当处于分拣工作模式下且参数非 0 时进行分装工作。
▲ 图12 · 分装工作模块
三、结构设计
▲ 图13 · 3D 模型
使用 3D 建模软件绘制结构图纸，完成底座、舵机座、支柱、舵臂和秤盘等零件的设计。
▲ 图14 · 打印好的零件
使用 3D 打印机将设计好的零件打印出来，本作品选用了黑白两种颜色线材进行打印。
四、组装调试
1安装舵臂
▲ 图15 · 安装舵臂
将舵机设置为 90°，安装上舵臂，使用螺丝紧固。
2固定控制板
▲ 图16 · 控制板支架
将控制板卡进支架方框中。
3组装底座和舵机座
▲ 图17 · 组装底座和舵机座
将舵机座卡进底座的预留槽中。
4组装立柱
▲ 图18 · 组装立柱
将立柱插进底座的预留槽中。
5安装外接按钮
▲ 图19 · 安装外接按钮
把数字按钮安装到底座的预留槽中。
6称重模块与 3D 零件结合
▲ 图20 · 称重模块与3D零件结合
将秤盘和摇臂分别从上、下两个方向装到重量感应器上。
7称重部件装在支柱上
▲ 图21 · 称重部件装在支柱上
将组合好的称重部件装在支柱上。
8安装舵机
▲ 图22 · 安装舵机
安装舵机，并使舵臂与摇臂进行连接。
9安装主控板
▲ 图23 · 安装主控板
将控制板支架插进底座的预留孔。
10固定称重模块
▲ 图24 · 固定称重模块
将称重模块固定在支柱上。
11整理连接线
▲ 图25 · 整理连接线
整理好连接线并加以固定，放上砝码备用。
12通电测试
▲ 图26 · 通电测试
开机测试，不断进行修改和完善。
后记
【后记】
其实类似功能的称重分拣机在生产生活中已有广泛应用，希望通过本作品能使大家了解其中的原理，并思考能否进行改进和创新。
在制作过程中，结构的设计对于小创客来说是个难题。我建议在制作这个作品时，可以先使用塑料积木来搭建，掌握好各部分的形状和大小后再使用切割木板件或 3D 打印件来制作。下图为使用椴木板为主要结构件的作品，与上面介绍的作品不同的是——机器本身没有按钮，是通过红外遥控器来控制的。
▲ 图27 · 另一版本的称重分拣机
最后，希望大家能做出更好的作品！
