Registro del Proyecto FirePick Delta: Construyendo una MicroFactory Open‑Source con OpenPnP

Topología de Software y Teoría de Operación

OpenPnP sirve como motor de control de alto nivel, orquestando tareas como recoger y colocar componentes. Su arquitectura integra numerosas bibliotecas y subsistemas, canalizando datos a controladores de motores a través de módulos dedicados. Creado por Jason von Nieda antes del proyecto FirePick Delta, OpenPnP sigue en alfa pero ha demostrado ser fiable en varias máquinas de producción. Hemos expandido ahora su documentación para dar total transparencia a la comunidad.

Los módulos Java referenciados por los iconos JAR pueden intercambiarse o extenderse para adaptar configuraciones de máquina. Cada módulo –excepto los modelos de configuración– puede especificarse en machine.xml. Incluso sin experiencia en Java, el enfoque declarativo permite apuntar a archivos .java, dictando instanciación y comportamiento de clases, lo que mantiene la base de código modular y mantenible. OpenPnP incluye archivos de referencia para una configuración vainilla de pick‑and‑place usando control de movimiento TinyG, una sola cabeza, boquilla, actuador, alimentación por cinta de arrastre y una cámara orientada hacia abajo. Hemos adaptado y expandido estos archivos para soportar las funciones avanzadas requeridas por FirePick Delta.

Controlador de movimiento: Nuestra placa controladora de movimiento personalizada, inspirada en RepRap RAMPS 1.4 y Melzi, ejecuta un firmware Marlin bifurcado. Un controlador Marlin de OpenPnP traduce comandos cartesianos a G‑code para la placa. Aunque funcional, descargar las matemáticas delta y correcciones de Z‑probe a la Pi ofrece mayor precisión y velocidad. FireFUSE cierra la brecha, convirtiendo coordenadas cartesianas a espacio delta, aplicando offsets de calibración y retransmitiendo el G‑code corregido a Marlin. El único requisito para que OpenPnP hable con FireFUSE es un controlador compatible, que está actualmente en desarrollo.

Controlador de cámara y Framework de Visión: El soporte nativo de cámara de OpenPnP quedaba atrás de la cámara Raspberry Pi de 5 megapíxeles. Karl Lew abordó esto con FireSight, una biblioteca de visión open‑source construida sobre OpenCV. Expone una API de pipeline de alto nivel, simplificando procesamiento de imagen complejo sin conocimiento profundo de C++. FirePiCam, un wrapper personalizado de raspistill, captura imágenes directamente al sistema de archivos FUSE, preservando la vida de la tarjeta SD. La biblioteca Java firerest-client entonces alimenta estas imágenes de vuelta a OpenPnP para visión en tiempo real.

GUI: La GUI incluida en OpenPnP es limitada y difícil de integrar en flujos de trabajo modernos. Estamos desarrollando una interfaz web‑based usando Node.js, Express, AngularJS y Bootstrap, que puede ejecutarse en cualquier navegador compatible con HTML5. Un puente node‑java permite invocación sin fisuras de las APIs Java centrales de OpenPnP desde JavaScript, evitando la GUI heredada mientras se mantiene el control total de la máquina.

Topología de Hardware y Teoría de Operación

Nuestro controlador central es una Raspberry Pi Model B+, elegida por su rentabilidad y amplios headers GPIO. Aunque el Broadcom 2835 es modesto, maneja fiablemente visión por computadora y servicios web dentro de nuestras restricciones presupuestarias. Diseñamos el sistema para ser portable a otras SBCs –BeagleBone Black, Allwinner A4, Intel Galileo o Mini‑ITX– aunque la Pi sigue siendo la base preferida.

Placa HAT ERPIHAT01

Siguiendo la especificación HAT de RPi, presentamos el HAT FirePick Delta (ERPIHAT01), una placa mezzanine que expande las capacidades de la Pi sin desorden.

• Proporciona conector para LCD de caracteres 16×2 cableado al GPIO de Raspberry Pi.
• Incluye conectores para encoder rotatorio, pulsador (con LED) y fuente de alimentación step‑down 12 V→5 V a la Pi.
• Conector pass‑through para el módulo de cámara Raspberry Pi, permitiendo extensión al efector final delta.
• Equipa un buzzer piezoeléctrico impulsado desde el único pin PWM de la Pi, más barato que usar el jack de audio.
• Según la especificación HAT, suministra el chip EEPROM requerido y protección de retroalimentación +5 V, permitiendo entrada de potencia vía GPIO en lugar del puerto micro‑USB.

Para más detalle: Un registro de proyecto para FirePick Delta, la MicroFactory Open Source