Golografik plitalar - Photonics Challenger Hackathon PhabLabs: 6 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:25

Shu yilning boshida Gollandiyadagi Delft ilmiy markazida PhabLabs Photonics Hackathonda ishtirok etishimni so'rashdi. Bu erda ular juda ko'p mashinalarga ega bo'lgan ajoyib ish maydoniga ega, ular yordamida men odatda osonlashtira olmaydigan narsalarni yarataman.

Xakatonni boshlab, men u erda mavjud bo'lgan CNC lazerli mashinalar bilan biror narsa qilish qiziq bo'lardi, deb o'yladim.

Ustaxonada ular yonida kichkina akril plastinka turar edi, u gologramma yasaydigan lego patenti bilan o'ralgan edi, lekin u faqat bitta qatlam edi, bu esa hali ham 2D tasvir edi. Bu meni akrilning bir necha qatlamini olib, haqiqiy 3D golografik tasvirni yaratganimda nima bo'lishi mumkinligi haqida o'ylashga majbur qildi.

Men faqat sferadan boshladim va u haqiqatan ham haqiqiy to'xtatilgan sferaga o'xshab keta boshladi, yorug'lik bilan o'ynab, agar u (oq) yorug'lik spektri bilan ham o'ynay oladigan bo'lsa, men shunday fikrga keldim. Qizil yashil va moviy nurli bo'lsa, aslida, bu plitalar bir -birining orqasida yotib, yana oq nurni yaratish mumkin bo'larmidi, har bir plastinka faqat qizil -yashil yoki ko'k rangdagi asosiy ochiq ranglardan foydalangan holda.

1 -qadam: 1 -qadam Kerakli materiallar va asboblar

Asboblar:

• CNC lazerni kesish va kesish mashinasi
• Lehimlash temir va boshqalar.
• Issiq yopishtiruvchi qurol
• 3D printer (prototipning dastlabki bosqichida)
• Pleyer
• Kaliperlar
• Zımpara qog'ozi

Dasturiy ta'minot:

• Fusion 360
• Arduino IDE
• Kura

Materiallar:

elektronika:

• LEDlar (plastinkalarni bir -biriga yaqinlashtirish uchun kichik ingichka SMD3535 chiziqli chiziqlar)
• ESP8266
• 5V 10A quvvat manbai
• 5V diodli simlar, oddiy ingichka simlar

"haykaltaroshlik" uchun materiallar:

• 3 mm akril (lazer mashinasida o'yilgan)
• LEDlarni akrilga o'rnatish va qo'llab -quvvatlash uchun yog'och, lazer
• LEDni o'rnatish va akril qo'llab -quvvatlash uchun dastlabki prototipda 3D bosma.
• quti yasash uchun material, men ko'pikli taxtadan foydalanganman, keyinchalik yog'ochni tez kesish uchun lazerli CNC yog'och.

2 -qadam: 2 -qadam: Lazerni kesish va yoritishni tekshirish

Men sinab ko'rmoqchi bo'lgan birinchi narsa, shardan boshlab, bir nechta akril plitalari bo'lgan 3d gologramma qilish imkoniyati edi. bir nechta plastinalarni yig'ib oling.

Men o'zimning 3D printerim bilan PLA -da oddiy bazani chop etdim va hali ham yonimda turgan ba'zi LEDlarni qo'shdim.

Bu jarayonda men LEDni faqat qizil yashil yoki ko'k rangga bo'yasam, oq (yorug'lik) yaratish mumkinmi, degan fikrga keldim, agar RGBda 3 ta plastinka bo'lsa, nazariy jihatdan oq rangga aylanadi, lekin agar u qatlamli bo'lsa, bu ham ishlaydi..

Bularning barchasini bir joyga o'rnatib, yoritgandan so'ng, men bildimki, u oq rangda emas, balki uning orqasidagi qatlamlardagi ranglarni aralashtirib yuborgan.

Yorug'likni bir necha qatlamlarda ko'rish va aslida "piksellar" sifatida ishlash osonroq bo'lardi, lekin keyin 3D formatida ishlash uchun, agar men qattiq o'yma shaklidan nuqta shaklini o'zgartirsam, bu yaxshiroq ish bo'lardi, deb o'yladim.

Jarayonni takomillashtirish uchun men turli xil zichlikdagi nuqta test varaqlarini tayyorladim, shuningdek lazerni mukammal qotish kuchiga moslashtirish uchun turli xil sozlamalardan foydalandim. Siz lazerni chizish uchun qancha quvvat sarflashini sozlashingiz kerak, shuncha ko'p quvvat sarflasangiz va sekinroq ishlasangiz, chuqurroq chizish hosil bo'ladi va bu vaziyatda hamma ham boshqalarga o'xshamaydi. Bu har bir lazer uchun har xil, men juda past sozlamalardan foydalanishni tavsiya qilaman, bu haykal uchun chuqur chizish kerak emas.

3 -qadam: 3 -qadam: Yakuniy prototip

Yakuniy prototip uchun men 20X20 sm o'lchamdagi akril plastinka yasashga qaror qildim, shunda siz uning tafsilotlarini bilib olishingiz va uning yanada katta hajmda qanday ko'rinishini yaxshiroq his qilishingiz mumkin.

Men yorug'lik modulini yaratdim, u erda (7X3) jami 21 ta plastinka qo'yish mumkin edi, chunki men undan effekt yo'qolguncha yoki men topgandek qancha plastinka qo'yish mumkinligini sinab ko'rmoqchi edim. qachon "tartibsiz" bo'lish kerak. Men shuni bildimki, 12 eng yuqori darajaga ko'tariladi, yuqori ko'tarilish esa juda ko'p xiralashishga olib keladi.

Men, shuningdek, plastinkalar orasidagi masofani sinab ko'rdim va o'ynadim, bir plastinkani o'tkazib yuborish, plitalar orasidagi masofani ikki barobarga oshiradi va bu erda men bilardimki, bu masofa oshganida effekt ham o'zgaradi. Menimcha, bu sodir bo'ladi, chunki masofani uzoqroq masofada ko'zlar chuqurlikni aniqlashda yaxshiroq bo'ladi. Natijada ranglar kamroq aralashadi.

Yengil "plastinkada" har bir plastinka uchun 9 ta yorug'lik chizig'i bor, u zig -zag oldinga va orqaga, har tomondan 5V elektr uzatish liniyalari, bir tomonda + chiziq va boshqa tomonda - chiziq. tuzatish oson.

5V 10A quvvat manbai bir vaqtning o'zida LED va ESP8266 ni quvvatlantirish uchun ishlatiladi.

ESP uchun biz xakatonda malakali koderlarning yordami bilan kod yaratdik, bu qism men uchun kodlash bo'yicha mashq edi. Oxir -oqibat men ishlatgan kod - bu barcha plitalarni birdaniga RGB dan GRBgacha BRGgacha va yana RGBga uzluksiz pastadirda o'chib ketadigan kod. Har bir plastinka bitta rangga ega bo'lishi uchun LED boshqaruvini 9 ta LEDga guruhlash, kod 12 ta plastinkani/boshqasini boshqaradi, boshqalari esa faol emas, chunki ular menga kerak emas edi. Men bu erga kodni qo'shdim.

Men LEDlarni ESP -dagi wifi yordamida artnet va madmapper yordamida boshqarishga harakat qildim, lekin natijalardan hali mamnun emasman, bu yaxshi ishlashi kerak, lekin avval bu "xaritalash" texnikasini yaxshiroq tushunishim kerak edi.

4 -qadam: Olingan saboqlar

Men bilgan birinchi narsa - CNC lazerli kesuvchi va gravürchi bilan ishlash. Ilgari men ushbu usullardan modellar yasashda foydalanardim, lekin men aniqroq sozlash, ayniqsa o'yma/gravitatsiyani sozlash uchun vaqt ajratmadim. Bu yorug'lik intensivligini sezilarli darajada farq qilishini bilib, shunchaki "chuqurroq" o'yma yaxshiroq degan ma'noni anglatmaydi, men chizish muvozanatini etarli darajada topishim kerak edi, lekin unchalik emas.

Ushbu loyiha uchun men uni alohida ob'ekt sifatida bo'lishni xohlardim, shuning uchun kodlangan ESP bilan bu holda LEDlarni boshqa kirishlarsiz boshqaradi, chunki men kodlash haqida yaxshiroq tushunishni xohlaganman, o'tmishda men ba'zi haqiqatan ham oddiy kodlangan va bu qismning kodlari hali ham unchalik murakkab emas, lekin men bu xakatonni boshlaganimda uning qismlari hali butunlay yangi edi.

Keyin, bu yaratilish texnikasidan so'ng, yorug'lik tushunchasi paydo bo'ldi. bu qanday aralashadi va bu hatto aralashadi? To'liq o'yilgan shakl o'rniga nuqta bilan ishlash, yuqorida aytilganidek, "piksellar" ni yaratish aniqlandi. Birinchidan, bu ish ekanligini aniqladim, lekin men plitalar orasidagi masofani oshirganimda, ta'sir yana pasayib ketdi, inson ko'zining idrok etishi va ranglarni aralashtirib yuborishi, lekin sehrli narsa sodir bo'layapti, chunki sizning ko'zingiz nima bo'layotganini tushunolmaydi, ular qila olmaydi. haqiqatan ham chuqurlikka e'tibor bering. Ammo agar plitalar orasidagi masofa oshsa, ko'zlar chuqurlikka e'tibor qaratishi mumkin, lekin keyin sehr yo'qoladi.

5 -qadam: Potentsial yaxshilanishlar

Men hali ham ishlayotgan birinchi yaxshilanish - bu plitalarni boshqarish uchun yaxshiroq va murakkab kod. Mening maqsadim - ishga tushirish mumkin bo'lgan bir nechta sozlamalar va oldindan kodlangan effektlarga ega bo'lish, shuning uchun men ESP -ni ishlatishni tanladim, chunki keyin men ularni wifi yordamida osongina ishga tushirishim/boshqarishim mumkin edi.

Oxir -oqibat men foydalanishni tanlaganimdek, men 12 ta plastinka uchun yorug'lik yasashni xohlayman, men hozir tayyorlagan bo'lak bu masofa va plastinkalar soni va boshqalar bilan sinovning bu bosqichiga juda mos keladi, lekin hozir men 12 ta plastinkaga o'tishni tanladim, men qayta tayyorlayman. 12 ta plastinka uchun ishlab chiqarilgan, shuningdek, LEDlarning o'rnatilishini biroz yaxshilaydi, endi ular u erga yopishtirilgan va ko'pikli plastinka bilan mahkamlanadi, uzoq vaqt davomida bu LEDlar uchun yaxshi bo'lmaydi, men ularni alyuminiyga yopishtirardim. yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligi va ularni modul sifatida ishlating, shuning uchun agar biror narsa uzilib qolsa, uni olib tashlash va almashtirish mumkin.

Plitalar uchun men hali ham yon tomonlar bilan nima qilishni sinab ko'rmoqdaman, hozir tomonlar ochilgan va siz ularning qanday rangda yonayotganini ko'rishingiz mumkin, men butun parcha atrofida panjara qurishga harakat qildim, lekin bundan mamnun emas edim Men yorug'likni plastinkaning "ichkarisida" ushlab turish uchun chekkalarni bo'yash yoki aks ettiruvchi folga yordamida 3D formatdagi maxsus bosilgan profillarni sinab ko'rdim.

6 -qadam: Qichqiriq

Men quyidagi odamlarga alohida minnatdorchilik bildirmoqchiman:

• Teun Verkerk xakatonda ishtirok etish uchun taklifnoma uchun
• Nabi Kambiz, Nuriddin Kadouri va Aidan Uayber, hackathong paytida yordam va yo'l -yo'riq uchun. Qo'l ostidagi barcha mashina va materiallarga yordam berish va tushuntirish, va Aidan bu kodlash qobig'ini tushuntirish va yordam berish uchun juda sabrli edi.
• Chun-Yian Liew, ajoyib loyihani yaratgan ishtirokchi. Chun menga kodlash bilan nima bo'layotganini tushunmagan paytimda ham yordam bergan.