Holografinės plokštės - „Photonics Challenger Hackathon PhabLabs“: 6 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Šių metų pradžioje manęs paprašė dalyvauti „PhabLabs Photonics Hackathon“Delfto mokslo centre Olandijoje. Čia jie turi puikią darbo vietą su daugybe mašinų, kuriomis būtų galima sukurti tai, ko paprastai nesugebėčiau padaryti taip paprasta.

Pradėdamas hakatoną iškart pagalvojau, kad būtų įdomu ką nors padaryti su ten esančiomis CNC lazerinėmis mašinomis.

Dirbtuvėse ten stovėjo maža apšviesta akrilo plokštė, kuri buvo išgraviruota su „Lego“patentu, padaryiančiu savotišką hologramą, bet tik vieną sluoksnį, todėl tai tebuvo 2D vaizdas. Tai privertė mane susimąstyti, kas būtų įmanoma, jei paimčiau kelis akrilo sluoksnius ir sukurčiau tikrą 3D holografinį vaizdą.

Aš pradėjau tik nuo sferos ir iš tikrųjų ji pradėjo atrodyti kaip tikra pakabinta sfera, žaisdama su apšvietimu, aš sugalvojau, ar tada ji taip pat galėtų žaisti su (baltos) šviesos spektru ar raudona žalia ir mėlyna šviesa, ar iš tikrųjų būtų įmanoma vėl sukurti baltą šviesą, kai šios plokštės būtų išdėstytos viena už kitos, kiekviena plokštė naudotų tik pagrindines šviesias spalvas - raudoną žalią arba mėlyną.

1 žingsnis: 1 žingsnis Reikalingos medžiagos ir įrankiai

Įrankiai:

• CNC lazerio pjaustymo ir ėsdinimo mašina
• Lituoklis ir kt.
• Karštas klijų pistoletas
• 3D spausdintuvas (ankstyvame prototipų kūrimo etape)
• Plyeris
• Slankmačiai
• Šlifavimo popierius

Programinė įranga:

• „Fusion 360“
• „Arduino IDE“
• Cura

Medžiagos:

elektronika:

• Šviesos diodai (mažos plonos SMD3535 LED juostos, kad plokštės būtų arti viena kitos)
• ESP8266
• 5v 10A maitinimo šaltinis
• Laidai, tik paprasti ploni laidai 5v LED

medžiaga „skulptūrai“:

• 3 mm akrilas (išgraviruotas lazerine mašina)
• Mediena, lazeris, skirtas šviesos diodams pritvirtinti ir palaikyti akrilą
• 3D spausdinimas ankstyvame prototipe, skirtas LED tvirtinimui ir akrilo palaikymui.
• Medžiaga dėžei gaminti, aš greitai panaudojau putplasčio plokštę, o vėliau lazeriu CNC pjaustytą medieną.

2 veiksmas: 2 žingsnis: ėsdinimas lazeriu ir apšvietimo bandymas

Pirmas dalykas, kurį norėjau išbandyti, buvo galimybė padaryti 3D hologramą su keliomis akrilo plokštėmis, pradedant rutuliu. pastatyti iš kelių plokščių.

Aš atspausdinau paprastą pagrindą PLA su savo 3D spausdintuvu, turiu save ir pridėjau keletą šviesos diodų, kuriuos vis dar dėjau.

Šio proceso metu man kilo mintis, ar būtų įmanoma sukurti baltą (šviesią) šviesą, jei šviesos diodus nuspalvinčiau tik raudonai žalia arba mėlyna spalva, o 3 plokštelės RGB atveju teoriškai taptų baltos spalvos, bet ar tai taip pat veiktų, jei jos sluoksniuotos.

Sumontavęs visa tai ir apšvietęs, sužinojau, kad jis iš tikrųjų veikė, jis nebuvo tobula balta, bet tikrai sumaišė spalvas sluoksniuose.

Aš maniau, kad galbūt tai veiktų geriau, jei aš pakeisčiau kietą ofortą, kad sukurtume formą į taškus, kad šviesa būtų lengviau matoma keliuose sluoksniuose ir iš tikrųjų veiktų kaip „pikseliai“, bet tada 3D.

Norėdami patobulinti procesą, sukūriau keletą bandomųjų lapų su skirtingu taškų tankiu, taip pat naudoju kelis skirtingus nustatymus, kad lazerį sureguliuotumėte iki tobulo ėsdinimo stiprumo. Turite sureguliuoti lazerį pagal tai, kiek energijos jis sunaudoja išgraviruoti, tuo daugiau energijos ir lėčiau išgraviruojate, sukuriate gilesnį graviravimą, ir ne visi veikia taip gerai, kaip kiti šioje situacijoje. kiekvienam lazeriui tai yra skirtinga, rekomenduočiau naudoti gana žemą nustatymą, šiai skulptūrai nereikia gilaus oforto.

3 žingsnis: 3 žingsnis: galutinis prototipas

Galutiniam prototipui nusprendžiau pagaminti 20 x 20 cm dydžio akrilo plokštes, kad galėtumėte jose pamatyti daugiau detalių ir geriau suvokti, kaip jis galėtų atrodyti net platesniu mastu.

Aš padariau šviesos modulį, kuriame galėjau įdėti iš viso 21 plokštelę (7X3), nes norėjau ją panaudoti, kad išbandyčiau, kiek toli būtų galima nueiti, kiek plokščių būtų galima įdėti, kol efektas prarastas, arba kaip radau kada tampa „netvarkinga“. Aš sužinojau, kad 12 būtų tinkamas maksimumas, o pakėlus aukščiau, susidarė per daug neryškumo.

Aš taip pat išbandžiau ir žaidžiau su atstumu tarp plokščių, praleidžiant vieną plokštelę, laikas padvigubėja, o atstumas tarp plokščių ir toliau, čia aš taip pat sužinojau, kad tai yra labai svarbu, kai atstumas padidėja, poveikis taip pat pasikeičia. Manau, kad taip atsitinka, kad esant didesniam atstumui akys geriau nustato gylį. Dėl to spalvos mažiau susimaišo.

Šviesioje „plokštelėje“yra šviesos diodų juostelė, sudaryta iš 9 lempučių kiekvienai plokštelės duomenų linijai, einančiai pirmyn ir atgal, su 5 v maitinimo linijomis kiekvienoje pusėje, + linija vienoje pusėje ir - linija kitoje pusėje, todėl taip pat gana lengva pataisyti.

Šviesos diodams ir ESP8266 vienu metu maitinti naudojamas 5V 10A maitinimo šaltinis.

ESP mes sukūrėme kodą, padedant įgudusiems programuotojams hakatone, šis kūrinys man taip pat buvo kodavimo pratimas. Kodas, kurį galiausiai panaudojau, yra kodas, kuris ištisas ciklas išblukina visas plokšteles nuo RGB iki GRB iki BRG ir vėl į RGB. Šviesos diodų valdiklio grupavimas pagal 9 šviesos diodus, kad kiekviena plokštė būtų vienos spalvos, kodas valdo 12 plokščių/išjungimų, kitos yra tiesiog neaktyvios, nes man jų nereikėjo. Pridėjau kodą čia.

Aš taip pat bandžiau valdyti šviesos diodus naudodamas „ESP“„wifi“su artnetu ir „madmapper“, bet rezultatais dar nebuvau patenkintas, tai turėtų veikti gerai, bet pirmiausia turėčiau geriau suprasti šiuos „kartografavimo“metodus.

4 žingsnis: išmoktos pamokos

Pirmas dalykas, kurį išmokau, buvo darbas su CNC lazeriniu pjaustytuvu ir graviravimu. Anksčiau aš naudodavau šiuos metodus modeliams kurti, tačiau niekada neskyriau laiko, kad galėčiau tiksliau derinti, ypač graviravimą/ofortą. Išsiaiškinęs, kad tai daro didelę įtaką gaunamam šviesos intensyvumui, o ne tik reiškia, kad „gilesnis“graviravimas yra geresnis, man reikėjo rasti pakankamai graviravimo pusiausvyrą, bet ne per daug.

Šiam projektui aš taip pat norėjau jį turėti kaip atskirą objektą, todėl šiuo atveju su koduotu ESP, kuris valdo šviesos diodus be jokio kito įvesties, taip pat todėl, kad norėjau geriau suprasti kodavimą, anksčiau padariau keletą tikrai paprasta, o šio kūrinio kodai vis dar nėra labai sudėtingi, tačiau kai pradėjau šį hakatoną, jo dalys vis dar buvo visiškai naujos.

Tada po šių gamybos metodų buvo suprasta šviesa. kaip tai susimaišytų ir ar net susimaišytų? Išsiaiškinta, kad dirbant su taškais, o ne visiškai išgraviruota forma, sukuriami „pikseliai“, kaip nurodyta anksčiau. Pirmiausia sužinojus, kad tai veikia, bet kai padidinau atstumą tarp plokščių, efektas vėl sumažėjo, žmogaus akies suvokimas, dėl kurio ji veikė, ir spalvų maišymas, bet ir kažkas stebuklingo, nes jūsų akys negali užčiuopti to, kas vyksta, jos negali tikrai sutelkti dėmesį į gylį. Bet jei atstumas tarp plokščių padidėja, jūsų akys gali sutelkti dėmesį į gylį, bet tada magija dingsta.

5 žingsnis: potencialūs patobulinimai

Pirmasis patobulinimas, prie kurio vis dar dirbu, yra geresnis ir sudėtingesnis kodas plokštėms valdyti. Mano tikslas yra turėti kelis nustatymus ir iš anksto užkoduotus efektus, kuriuos galima suaktyvinti, todėl aš taip pat nusprendžiau naudoti ESP, nes tada galėčiau juos lengvai suaktyvinti/valdyti naudodami „Wi -Fi“.

Be to, noriu pagaminti šviesą tik 12 plokščių, kaip galiausiai nusprendžiau naudoti, dabar pagamintas gabalas puikiai tinka šiam bandymo etapui su atstumu ir plokščių skaičiumi ir pan., Bet dabar pasirinkau 12 plokščių, kurias darysiu vienas pagamintas 12 plokščių ir taip pat šiek tiek pagerina šviesos diodų montavimą, dabar jie yra įstrigę ir laikomi vietoje su improvizuota putų plokšte, ilgą laiką tai nebus naudinga šviesos diodams, aš juos priklijuosiu prie aliuminio geresnis šilumos laidumas ir turėkite juos kaip modulius, kad jei kas nors sulūžtų, vieną juostelę galima lengvai išimti ir pakeisti.

Dėl plokščių aš taip pat vis dar bandau, ką daryti su šonais, dabar šonai yra tiesiog atidengti ir matote, kokia spalva jie šviečia, bandžiau pastatyti gaubtą aplink visą gabalą, bet tuo nesidžiaugiau, nes Taigi aš pradėjau bandyti naudodami specialius 3D spausdintus profilius, nudažydamas kraštus arba naudodamas atspindinčią foliją, kad šviesa būtų „plokštelių viduje“.

6 žingsnis: šaukite

Norėčiau padėkoti šioms asmenims:

• Teun Verkerk už kvietimą dalyvauti hakatone
• Nabi Kambiz, Nuriddin Kadouri ir Aidan Wyber už pagalbą ir patarimus hakatono metu. Pagalba ir paaiškinimas visoms mašinoms ir medžiagoms, kurios buvo po ranka, ir Aidanas turėjo daug kantrybės paaiškindamas ir padėdamas šiam kodavimui.
• Chun-Yian Liew, bendražygis, taip pat sukūręs nuostabų projektą. Chun taip pat man padėjo porą kartų, kai nesupratau, kas vyksta su kodavimu.