Holografiset levyt - Photonics Challenger Hackathon PhabLabs: 6 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Tämän vuoden alussa minua pyydettiin osallistumaan PhabLabs Photonics Hackathoniin Delftin tiedekeskuksessa Alankomaissa. Täällä heillä on loistava työtila, jossa on paljon koneita, joita voitaisiin käyttää luomaan jotain, jota en normaalisti pystyisi tekemään niin helpoksi.

Hackathonin aloittaessani ajattelin heti, että olisi mielenkiintoista tehdä jotain siellä olevilla CNC -laserlaitteilla.

Työpajassa heillä oli siellä pieni valaistu akryylilevy, johon oli syövytetty lego -patentti, joka teki eräänlaisen hologrammin, mutta vain yhden kerroksen, joten se oli vain 2D -kuva. Tämä sai minut miettimään, mikä olisi mahdollista, jos ottaisin useita kerroksia akryylia ja luotaisin todellisen 3D -holografisen kuvan.

Aloitin pelkällä pallolla ja se todella alkoi näyttää todelliselta ripustetulta pallolta, leikkiessäni valaistuksella, tulin siihen ajatukseen, voisiko se sitten myös pelata (valkoisen) valon kirjon kanssa punaisen vihreän ja sinisen valon välillä, olisiko todella mahdollista luoda valkoista valoa uudelleen, kun nämä levyt asetetaan toistensa taakse, jokainen levy vain käyttämällä ensisijaisia vaaleita värejä, punaista vihreää tai sinistä.

Vaihe 1: Vaihe 1 Tarvittavat materiaalit ja työkalut

Työkalut:

• CNC -laserleikkaus- ja etsauskone
• Juotin jne.
• Kuuma liimapistooli
• 3D -tulostin (varhaisessa prototyyppivaiheessa)
• Plyer
• Jarrusatulat
• Hiomapaperi

Ohjelmisto:

• Fusion 360
• Arduino IDE
• Cura

Materiaalit:

elektroniikka:

• LEDit (pienet ohuet SMD3535 -led -nauhat, jotta levyt saadaan lähelle toisiaan)
• ESP8266
• 5v 10A virtalähde
• Johdotus, vain yksinkertaiset ohuet johdot 5v ledeille

"veistoksen" materiaalit:

• 3 mm akryyli (syövytetty laserlaitteella)
• Puu, laser LEDien asentamiseen ja tukemiseen akryyliin
• 3D -tulostus varhaisessa prototyypissä LED -kiinnitystä ja akryylitukea varten.
• materiaalia laatikon valmistukseen, käytin vaahtolevyä alussa laatikon valmistamiseen nopeasti ja myöhemmin laserilla CNC -leikattua puuta.

Vaihe 2: Vaihe 2: Lasersyövytys ja valaistuksen testaus

Ensimmäinen asia, jonka halusin testata, oli mahdollisuus tehdä kolmiulotteinen hologrammi, jossa on useita akryylilevyjä, pallosta alkaen. rakentaa useista levyistä.

Tulostin yksinkertaisen pohjan PLA: ssa 3D -tulostimellani on hankkinut itseni ja lisäsin joitain LED -valoja, jotka olivat vielä paikallaan.

Tämän prosessin aikana sain ajatuksen siitä, olisiko mahdollista luoda valkoista (vaaleaa), jos värjäisin LEDit vain punaiseksi vihreänä tai sinisenä, jos 3 levyä RGB: ssä tekisi teoriassa valkoiseksi, mutta toimiiko tämä myös, jos sen kerrostettu.

Asennettuani tämän kaiken yhteen ja valaistessani tämän huomasin, että se todella toimi, se ei ollut täydellinen valkoinen, mutta se varmasti sekoitti värit sen takana olevissa kerroksissa.

Ajattelin, että ehkä se toimisi paremmin, jos muuttaisin kiinteästä syövytyksestä luodakseni muodon pisteiksi, jotta valo olisi helpompi nähdä useilla kerroksilla ja todella toimia "pikseleinä", mutta sitten 3D -muodossa.

Prosessin täydentämiseksi tein joitain testiarkkeja, joilla oli erilainen pisteiden tiheys, ja käytin myös useita eri asetuksia virittääksesi laser täydelliseen etsauslujuuteen. Sinun on viritettävä laser sen etsimän tehon mukaan, mitä enemmän tehoa käytät ja mitä hitaammin etsaat, syvemmän etsauksen, eivätkä kaikki toimi yhtä hyvin kuin muut tässä tilanteessa. tämä on erilainen jokaiselle laserille, suosittelen käyttämään melko matalaa asetusta, et tarvitse syvää etsausta tälle veistokselle.

Vaihe 3: Vaihe 3: Lopullinen prototyyppi

Lopullista prototyyppiä varten päätin tehdä 20 x 20 cm: n akryylilevyjä, jotta voit nähdä niissä enemmän yksityiskohtia ja saada paremman tunteen siitä, miten se voisi näyttää jopa suuremmalta.

Tein valomoduulin, johon voisin sijoittaa yhteensä 21 levyä (7X3), koska halusin käyttää sitä testaamaan, kuinka pitkälle olisi mahdollista mennä, kuinka monta levyä voitaisiin sijoittaa ennen vaikutuksen katoamista tai kuten löysin milloin siitä tulee "sotkuista". Huomasin, että 12 olisi kunnollinen maksimi, korkeammalle meneminen johti liikaa hämärtymiseen.

Testasin ja pelasin myös levyjen välistä etäisyyttä, ohittamalla yhden levyn kerrallaan kaksinkertaistetaan levyjen välinen etäisyys ja edelleen, täällä huomasin myös, että tämä on varsin ratkaisevaa, kun etäisyyttä lisätään, myös vaikutus muuttuu. Mielestäni näin tapahtuu, kun suuremmalla etäisyydellä silmät havaitsevat paremmin syvyyden. Tämän seurauksena värit sekoittuvat vähemmän.

Vaaleassa "levyssä" on yhdeksän led -valon nauha kullekin levyn datalinjalle, joka kulkee edestakaisin siksak, jossa on 5 voltin sähköjohdot kummallakin puolella, + viiva toisella puolella ja - viiva toisella puolella, mikä on myös melko helppo korjata.

LED -valojen ja ESP8266: n virtalähteenä käytetään 5V 10A virtalähdettä samanaikaisesti.

ESP: lle teimme koodin hackathonin ammattitaitoisempien koodaajien avustuksella, tämä kappale oli myös koodausharjoitus minulle. Lopulta käyttämäni koodi on koodi, joka häivyttää kaikki levyt kerran RGB: stä GRB: hen BRG: hen ja takaisin RGB: hen jatkuvassa silmukassa. LED -ohjaimen ryhmittely 9 lediä kohti, jotta jokaisella levyllä olisi yksi väri, koodi ohjaa 12 levyä/laukaisua, muut ovat vain passiivisia, koska en tarvinnut niitä. Lisäsin koodin tähän.

Yritin myös ohjata LED -valoja käyttämällä ESP: n wifi -yhteyttä artnetin ja madmapperin kanssa, mutta en ollut vielä tyytyväinen tuloksiin, tämän pitäisi toimia hyvin, mutta minun on ensin ymmärrettävä paremmin nämä "kartoitustekniikat".

Vaihe 4: Oppiaiheet

Ensimmäinen asia, jonka opin, oli työskennellä CNC -laserleikkurin ja kaivertajan kanssa. Aiemmin käytin näitä tekniikoita mallien tekemiseen, mutta en koskaan ehtinyt tutkia tarkempaa viritystä, erityisesti kaiverruksen/etsauksen virittämistä. Kun huomasin, että tällä on suuri vaikutus tuloksena olevaan valon voimakkuuteen, eikä vain "syvemmän" kaiverruksen merkitys parempi, minun piti löytää etsauksen tasapaino juuri tarpeeksi, mutta ei liikaa.

Tätä projektia varten halusin myös saada sen itsenäiseksi esineeksi, joten tässä tapauksessa koodatulla ESP: llä, joka ohjaa LED -valoja ilman muita tuloja, myös siksi, että halusin saada paremman käsityksen koodauksesta, tein aiemmin todella yksinkertainen koodattu, ja tämän kappaleen koodit eivät ole vieläkään kovin monimutkaisia, mutta kun aloitin tämän hackathonin, tämä osa oli vielä täysin uusi.

Sitten näiden valmistustekniikoiden jälkeen tuli ymmärrys valosta. miten tämä sekoittuisi ja sekoittuisiko tämä? Selvisi, että pisteiden kanssa työskenteleminen täysin kaiverretun muodon sijasta luo "pikselit", kuten aiemmin todettiin. Ensin selvisi, että se toimii, mutta kun lisäsin levyjen välistä etäisyyttä, vaikutus tosiasiallisesti väheni jälleen, ihmissilmän havainto, joka sai sen toimimaan ja värit sekoittuvat, mutta myös jotain maagista tapahtuu, koska silmäsi eivät tartu siihen, mitä tapahtuu, ne eivät voi keskity todella syvyyteen. Mutta jos levyjen välinen etäisyys kasvaa, silmäsi voivat keskittyä syvyyteen, mutta sitten taikuus on kadonnut.

Vaihe 5: Mahdollisia parannuksia

Ensimmäinen parannus, jonka parissa työskentelen edelleen, on parempi ja monimutkaisempi koodi levyjen ohjaamiseen. Tavoitteeni on saada useita asetuksia ja ennalta koodattuja tehosteita, jotka voidaan laukaista, siksi valitsin myös ESP: n käytön, koska silloin voisin laukaista/hallita niitä helposti wifin avulla.

Lisäksi haluan tehdä valon vain 12 levylle, kuten lopulta päätin käyttää, nyt tekemäni pala on täydellinen tähän testausvaiheeseen etäisyyden ja levyjen lukumäärän jne. Kanssa, mutta nyt päätin valita 12 levyä, jotka teen uudelleen yksi, joka on tehty 12 levylle ja tekee myös LEDien asennuksesta hieman parempaa, nyt ne ovat kiinnitettyinä sinne ja pitävät paikoillaan improvisoidulla vaahtolevyllä, pitkään aikaan tämä ei ole hyvä LEDille, kiinnitän ne alumiiniin parempi lämmönjohtavuus ja käytä näitä moduuleina, joten jos jokin rikkoutuu, yksi nauha voidaan helposti ottaa pois ja vaihtaa.

Levyjen osalta kokeilen edelleen, mitä tehdä sivuilla, nyt sivut ovat vain paljaina ja näet, minkä väriset ne ovat valaistut. Yritin rakentaa kotelon koko kappaleen ympärille, mutta en ollut tyytyväinen siihen, koska se Heijasin valon takaisin sisään. Aloin siis testata erityisillä 3D -tulostetuilla profiileilla, maalaamalla reunat tai käyttämällä heijastavaa kalvoa valon pitämiseksi levyjen sisällä.

Vaihe 6: Huuda ulos

Haluan kiittää erityisesti seuraavia henkilöitä:

• Teun Verkerk kutsusta osallistua hackathoniin
• Nabi Kambiz, Nuriddin Kadouri ja Aidan Wyber avusta ja ohjauksesta hackathongin aikana. Auttamaan ja selittämään kaikkia koneita ja materiaaleja, jotka olivat käsillä, ja Aidanilla oli paljon kärsivällisyyttä selittää ja auttaa tätä koodausta.
• Chun-Yian Liew, osallistujatoveri, joka myös teki hämmästyttävän projektin. Chun auttoi minua myös pari kertaa, kun en ymmärtänyt, mitä koodauksessa tapahtui.