محطة فرز مكتبية للعبوات: مشاريع تخرج Arduino بحساس اللون والمعدن

تصل عبوة فارغة إلى مجرى قصير، وتتوقف أمام حساس لون ومجس يستجيب للأجسام المعدنية، ثم يوجهها ذراع إلى صندوق مراجعة. الفكرة هنا ليست إعادة تدوير آلية كاملة؛ بل اختبار ما إذا كان وصف محدود مثل «سطح داكن» أو «استجابة معدنية موجودة» يساعد في فصل مجموعة عينات معلومة. لمن يخطط إلى مشاريع تخرج Arduino، تقدم المحطة تحدياً ملموساً في معايرة الحساسات وتصميم اختبار لا يبالغ في دقة الاستنتاج.

اكتب تعريف الفئات قبل بناء المجرى

اختر عينات نظيفة وجافة ومعلومة المصدر، مثل أغطية بلاستيكية بألوان محددة وعلب معدنية. اكتب ما الذي تعنيه كل فئة وما الذي لا تعنيه. لا تسمِّ صندوقاً «PET» لأن حساس اللون رأى سطحاً شفافاً؛ لون البلاستيك لا يحدد نوع البوليمر. إذا لم تتوفر علامة مادة موثوقة، اجعل الناتج «يتطلب مراجعة» واحصر الاستدلال في اللون أو الاستجابة المعدنية فقط.

ابدأ بمجرى ثابت حيث يضع المستخدم العينة في موضع معلوم، بدلاً من سير متحرك سريع. ثبت مسافة الحساس والإضاءة ووجه العينة، وأضف زر تأكيد لتسجيل الفئة المرجعية. عند نجاح المعايرة يمكن إضافة ذراع سيرفو ببوابات منخفضة القوة، مع غطاء يحمي أصابع المستخدم ومنطقة توقف للطوارئ.

اقرأ قنوات اللون ولا تحولها مباشرة إلى هوية مادة

يعرض TCS34725 من ams OSRAM قياساً لقنوات الأحمر والأخضر والأزرق مع قناة واضحة، ويمكن الاستفادة من القيم النسبية لتصنيف عينات ضمن ظروف إضاءة مضبوطة. الضوء المحيط، وانعكاس السطح، والشفافية، والمسافة تؤثر في القراءة. لذلك يحتاج المجس مظلة ضوئية صغيرة أو مصدراً ثابتاً، ولا تكفي قاعدة «إذا كانت R أكبر فهي حمراء» لجميع العبوات.

سجل القيم الخام قبل التطبيع، وقيمة الإضاءة المرجعية، ومسافة العينة، ورقمها. استخدم عينة معايرة بيضاء وسوداء وفق خطة ثابتة، ولا تعدل حدود التصنيف بين عينة الاختبار والأخرى. اختبر سطحاً لامعاً ومعتماً، وعينة مخدوشة، وقطعة ذات لون قريب من حد فئتين حتى تظهر حالات الشك.

اجعل حساس المعدن قراراً منفصلاً

يمكن استخدام مجس حثي رقمي تجاري على بعد قصير من العينة المعدنية، لكن مسافته تعتمد على نوع المجس وحجمه والمادة المستهدفة. اقرأ ورقة القطعة التي تشتريها، وافحص جهد خرجها؛ بعض المجسات الصناعية تعطي جهداً لا يتحمله مدخل المتحكم مباشرة. أضف مرحلة تكييف إشارة أو عزل مناسبة بعد مراجعة المخطط، ولا توصل خرجاً مجهولاً إلى لوحة Arduino للتجربة.

قسّم برنامج القرار إلى حقول: نتيجة اللون، ونتيجة المجس المعدني، وجودة القراءة، ووجهة الصندوق. مثال آمن: «أحمر وفق حدود التدريب + لا استجابة معدنية» يذهب إلى درج مراجعة للأغطية الحمراء، لا إلى حاوية تدوير نهائية. أما قراءة متناقضة أو عينة شفافة جداً فتنتقل إلى «يدوي». يفيد الفصل بين الإشارات في شرح سبب كل قرار.

سجل كل قرار كي يمكن مراجعته

تسلسل المحطة: التقاط العينة، قراءة اللون عدة مرات، قراءة وجود المعدن، عرض نتيجة أولية، تأكيد المستخدم، ثم تحريك البوابة. خزّن معرفاً للعينة، ووقت القراءة، والقيم الخام، والفئة المرجعية، والتنبؤ، وهل تدخل المشغل. هذا يجعل المشروع تجربة بيانات صغيرة قابلة للتدقيق بدلاً من عرض فيديو لبوابة تعمل مرة واحدة.

استخدم انتقالات حالة واضحة: انتظار، أخذ عينة، قياس، قرار، تحريك، تأكيد تفريغ. توضح وثائق Arduino لتغير حالة الإدخال طريقة ملاحظة الانتقال بدلاً من عدّ كل دورة قراءة للزر كحدث جديد. أضف مهلة زمنية لكل حالة؛ إذا بقيت العينة عالقة أو لم تتحرك البوابة، أوقف المحرك واعرض تنبيهاً.

كوّن مجموعة اختبار قبل ضبط الحدود

ضع مجموعة ضبط من عينات معلومة لتحديد نطاقات اللون، ثم جمّد الحدود وجرّب مجموعة جديدة لم تشارك في الضبط. وزع النتائج في مصفوفة التباس، واحسب الدقة لكل فئة ومعدل الإحالة للمراجعة. اختبر وجود ظلال مختلفة، وتغيّر المصباح، واتجاه العينة، وتكرار العينة نفسها. إذا اختبرت عشرين قطعة من الغطاء نفسه، فلا تعاملها كأنها عشرون نوع مادة مستقل.

خط الأساس قد يكون فرزاً يدوياً بعامل واحد، أو قراراً يعتمد على وجود المعدن فقط. قارن الزمن والأخطاء على مجموعة الحالات نفسها. لا تكتب «دقة 95%» من تجربة صغيرة على عينات أخذها المصمم؛ اعرض الأعداد وجدولاً لما أخفق، واذكر أن الأداء يخص ظروف المنصة لا منشأة فرز صناعية.

سلّم قراراً قابلاً للشرح لا صندوقاً غامضاً

قبل بدء جمع العينات، حدد مع المشرف الفئات التي يمكن توثيق مادتها فعلاً. يمكن الرجوع إلى صفحة مشاريع التخرج لصياغة هذا النطاق؛ إبقاء المواد المجهولة ضمن «مراجعة يدوية» أفضل من منح الحساس قدرة لا يقيسها.