Հոլոգրաֆիկ թիթեղներ - Photonics Challenger Hackathon Phab Լաբորատորիաներ. 6 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:48

Այս տարվա սկզբին ինձ խնդրեցին մասնակցել Հոլանդիայի Դելֆտ գիտական կենտրոնում անցկացվող PhabLabs Photonics Hackathon- ին: Այստեղ նրանք ունեն հիանալի աշխատանքային տարածք ՝ բազմաթիվ մեքենաներով, որոնք կարող են օգտագործվել մի բան ստեղծելու համար, որը ես սովորաբար չէի կարող այդքան հեշտացնել:

Սկսելով հաքաթոնը, ես անմիջապես մտածեցի, որ հետաքրքիր կլինի ինչ -որ բան անել այնտեղ հասանելի CNC լազերային մեքենաներով:

Սեմինարում նրանք ունեին մի փոքր լուսավորված ակրիլային ափսե, որը փորագրված էր լեգոյի արտոնագրով, որը պատրաստում էր մի տեսակ հոլոգրամ, բայց ընդամենը մեկ շերտ, այնպես որ դա դեռ դեռ երկչափ պատկեր էր: Սա ինձ ստիպեց մտածել, թե ինչ հնարավոր կլիներ, եթե վերցնեի ակրիլային մի քանի շերտեր և ստեղծեի իսկական 3D հոլոգրաֆիկ պատկեր:

Սկսեցի պարզապես մի ոլորտից, և այն իսկապես սկսեց նմանվել իսկական կախովի ոլորտի, լուսավորության հետ խաղալով, ես եկա այն գաղափարի, եթե այնուհետև նա կարողանա խաղալ (սպիտակ) լույսի սպեկտրի հետ կարմիր կանաչ և կապույտ լույսի առկայության դեպքում, հնարավոր կլինե՞ր նորից սպիտակ լույս ստեղծել այս ափսեներով, որոնք դրված են միմյանց հետևում, որոնցից յուրաքանչյուրը օգտագործում է միայն առաջնային բաց գույներ ՝ կարմիր կանաչ կամ կապույտ:

Քայլ 1: Քայլ 1 Անհրաժեշտ նյութեր և գործիքներ

Գործիքներ:

• CNC լազերային կտրող և փորագրող մեքենա
• Sոդման երկաթ և այլն:
• Տաք սոսինձ ատրճանակ
• 3D տպիչ (նախատիպավորման սկզբնական փուլում)
• Պլայեր
• Iաղկաձողեր
• Հղկող թուղթ

Softwareրագրային ապահովում:

• Fusion 360
• Arduino IDE
• Կուրա

Նյութեր:

էլեկտրոնիկա:

• LED (փոքր բարակ SMD3535 LED շերտեր, որոնք ափսեները մոտեցնում են իրար)
• ESP8266
• 5 վ 10 Ա էլեկտրամատակարարում
• Հաղորդալարեր, պարզապես պարզ բարակ լարեր 5 վ լարման համար

նյութեր «քանդակագործության» համար.

• 3 մմ ակրիլ (փորագրված լազերային մեքենայի մեջ)
• Փայտ, լազեր `LED- ները ամրացնելու և ակրիլին ամրացնելու համար
• 3D տպում վաղ նախատիպով ՝ LED ամրացման և ակրիլային աջակցության համար:
• տուփ պատրաստելու նյութ, ես սկզբում փրփրապլաստ էի օգտագործում արագ տուփ պատրաստելու համար, այնուհետև լազերային CNC փայտ կտրելով:

Քայլ 2. Քայլ 2. Լազերային փորագրություն և լուսավորման փորձարկում

Առաջին բանը, որ ես ուզում էի ստուգել, մի քանի ակրիլային թիթեղներով եռաչափ հոլոգրամ պատրաստելու հնարավորությունն էր ՝ սկսած գնդից: կառուցել բազմաթիվ ափսեներից:

Ես տպել եմ պարզ հիմք PLA- ում `իմ 3d տպիչով` ինքս և ավելացրել եմ մի քանի լուսադիոդներ, որոնք ես դեռ տեղադրում էի:

Այս գործընթացի ընթացքում ես գաղափար ունեցա, թե արդյոք հնարավոր կլինի ստեղծել սպիտակ (թեթև), եթե ես LED- ները գունավորեմ միայն կարմիր կանաչ կամ կապույտ, RGB- ում 3 թիթեղ ունենալը տեսականորեն կդարձնի սպիտակ, բայց արդյո՞ք սա նույնպես կաշխատի, եթե այն շերտավոր լինի.

Այս ամենը միասին ամրացնելուց և լուսավորելուց հետո ես պարզեցի, որ այն իրականում մի տեսակ աշխատել է, այն կատարյալ սպիտակ չէր, բայց անպայման խառնում էր գույները դրա հետևի շերտերում:

Մտածեցի, որ գուցե ավելի լավ աշխատեր, եթե ես փոխեի ամուր փորվածքից ՝ ձևը դարձնելով կետերի, այնպես որ լույսը ավելի հեշտ կլիներ տեսնել մի քանի շերտերի վրա և իրականում կաշխատեր որպես «պիքսել», բայց հետո եռաչափ:

Գործընթացը կատարելագործելու համար ես պատրաստեցի կետերի տարբեր խտությամբ թեստային թերթեր, ինչպես նաև օգտագործեցի մի քանի տարբեր պարամետրեր `լազերը կատարյալ փորագրման ուժին համապատասխանեցնելու համար: Դուք պետք է կարգավորեք լազերը այն ուժի համար, որն այն օգտագործում է փորագրման համար, այնքան ավելի շատ էներգիա եք օգտագործում և ավելի դանդաղ քերծվածք կստեղծի ավելի խորը օձ, և ոչ բոլորն են նույնքան լավ աշխատում, որքան մյուսները այս իրավիճակում: սա տարբեր է յուրաքանչյուր լազերի համար, ես խորհուրդ կտայի օգտագործել բավականին ցածր միջավայր, այս քանդակի համար ձեզ խորը փորվածք պետք չէ:

Քայլ 3. Քայլ 3. Վերջնական նախատիպ

Վերջնական նախատիպի համար ես որոշեցի պատրաստել 20X20 սմ ակրիլային թիթեղներ, որպեսզի դրանցում կարողանաք տեսնել որոշ այլ մանրամասներ և ավելի լավ զգալ, թե ինչպես կարող է այն նույնիսկ ավելի մեծ մասշտաբով տեսք ունենալ:

Ես պատրաստել եմ լուսային մոդուլ, որտեղ կարող էի տեղադրել ընդհանուր առմամբ 21 թիթեղ (7X3), քանի որ ցանկանում էի օգտագործել այն ՝ փորձարկելու համար, թե որքան հեռու է հնարավոր հասնել, քանի ափսե կարող է տեղադրվել նախքան ազդեցությունը կորցնելը կամ ինչպես ես գտա երբ է դառնում «խառնաշփոթ» դառնալ: Ես պարզեցի, որ 12 -ը կլինի արժանապատիվ առավելագույնը, ավելի բարձր գնալը հանգեցրեց չափազանց շատ պղտորման:

Ես նաև փորձեցի և խաղացի ափսեների միջև եղած հեռավորության վրա, մեկ ափսե բաց թողնելով կրկնապատկվում է ափսեների միջև եղած տարածությունը և ավելին, այստեղ ես նաև պարզեցի, որ սա բավականին կարևոր է, երբ հեռավորությունը մեծանում է, ազդեցությունը նույնպես փոխվում է: Կարծում եմ, որ դա տեղի է ունենում այն է, որ ավելի մեծ հեռավորության վրա աչքերը ավելի լավ հնարավոր են հայտնաբերել խորությունը: Այնուհետև արդյունքում ստացվում է, որ գույներն ավելի քիչ են խառնվում:

Թեթև «ափսե» -ն ունի 9 լուսարձակ ՝ յուրաքանչյուր ափսեի տվյալների գծի համար, որը գնում է ետ և առաջ զիգ -զագ, յուրաքանչյուր կողմում ՝ 5 վ էլեկտրահաղորդման գծեր, մի կողմից ՝ + և մյուս կողմից ՝ գիծ, իսկ պատրաստումը նույնպես բավականին հեշտ է շտկել:

5V 10A էլեկտրամատակարարումը օգտագործվում է LED- ների և ESP8266- ի միանգամից սնուցման համար:

ESP- ի համար մենք ծածկագիր կազմեցինք հեքեթոնի ավելի հմուտ ծրագրավորողների օգնությամբ, այս կտորն ինձ համար նաև կոդավորման վարժություն էր: Այն կոդը, որը ես ի վերջո օգտագործեցի, մի կոդ է, որը միանգամից մարում է բոլոր թիթեղները ՝ RGB- ից GRB- ից BRG և նորից RGB- ին ՝ անընդհատ հանգույցով: Խմբավորելով լուսադիոդային հսկողությունը 9 լուսարձակների վրա, այնպես որ յուրաքանչյուր ափսե ունենա մեկ գույն, ծածկագիրը վերահսկում է 12 ափսե/ուղևորություն, մյուսները պարզապես անգործուն են, քանի որ դրանք ինձ պետք չէին: Ես այստեղ ավելացրել եմ ծածկագիրը:

Ես նաև փորձեցի վերահսկել LED- ները ՝ օգտագործելով ESP- ի wifi- ն artnet- ով և madmapper- ով, բայց դեռ գոհ չէի արդյունքներից, սա պետք է լավ աշխատի, բայց նախ պետք է ավելի լավ հասկանալ այս «քարտեզագրման» տեխնիկան:

Քայլ 4: Սովորած դասեր

Առաջին բանը, որ սովորեցի, CNC լազերային կտրիչով և փորագրիչով աշխատելն էր: Նախկինում ես օգտագործում էի այս տեխնիկան մոդելներ պատրաստելու համար, բայց ես երբեք ժամանակ չէի գտնում ավելի ճշգրիտ կարգավորման մեջ, հատկապես փորագրություն/փորագրություն կարգավորելու համար: Պարզելով, որ դա բավականին տարբերություն է առաջացնում լույսի արդյունքում, և ոչ միայն պարզապես ավելի խորը փորագրություն նշանակելը ավելի լավ է, այլևս բավական էր գտնել փորագրման հավասարակշռությունը, բայց ոչ շատ:

Այս նախագծի համար ես նաև ուզում էի այն ունենալ որպես առանձին օբյեկտ, այնպես որ այս դեպքում կոդավորված ESP- ով, որը վերահսկում է LED- ները առանց որևէ այլ մուտքի անհրաժեշտության, նաև այն պատճառով, որ ցանկանում էի ավելի լավ հասկանալ կոդավորման մասին, նախկինում ես որոշ իսկապես պարզ կոդավորված, և այս կտորի կոդերը դեռ իսկապես բարդ չեն, բայց երբ ես սկսեցի այս հաքաթոնը, դրա մասերը դեռ բոլորովին նոր էին:

Այնուհետև պատրաստման այս տեխնիկայից հետո այն հասավ լույսի հասկացողությանը: ինչպե՞ս է սա խառնվելու և նույնիսկ խառնվելու՞ է: Պարզվեց, որ ամբողջությամբ փորագրված ձևի փոխարեն աշխատում է կետերով, ստեղծելով «պիքսելներ», ինչպես արդեն նշվել էր: Սկզբում պարզեցի, որ դա աշխատում է, բայց երբ բարձրացրի ափսեների միջև եղած տարածությունը, էֆեկտն իրականում նորից նվազեց, մարդու աչքի ընկալումը, որն աշխատում է և միավորում գույները, բայց նաև ինչ -որ կախարդական բան է տեղի ունենում, քանի որ քո աչքերը չեն կարողանում հասկանալ, թե ինչ է կատարվում, նրանք չեն կարող իսկապես կենտրոնանալ խորության վրա: Բայց եթե ափսեների միջև հեռավորությունը մեծանա, ձեր աչքերը կարող են կենտրոնանալ խորության վրա, բայց այդ ժամանակ կախարդանքը անհետանում է:

Քայլ 5. Պոտենցիալ բարելավումներ

Առաջին բարելավումը, որի վրա ես դեռ աշխատում եմ, թիթեղները վերահսկելու ավելի լավ և ավելի բարդ ծածկագիր գտնելն է: Իմ նպատակն է ունենալ բազմաթիվ կարգավորումներ և կանխորոշված էֆեկտներ, որոնք կարող են գործարկվել, այդ իսկ պատճառով ես նաև ընտրեցի օգտագործել ESP, քանի որ այդ ժամանակ ես կարող էի հեշտությամբ միացնել/վերահսկել դրանք ՝ օգտագործելով WiFi:

Ավելին, ես ուզում եմ լույս վառել ընդամենը 12 ափսեի համար, ինչպես ես ի վերջո օգտագործեցի, այն կտորը, որն այժմ պատրաստել եմ, կատարյալ է թեստերի այս փուլի համար ՝ հեռավորությամբ և թիթեղների քանակով և այլն, բայց այժմ ես ընտրեցի գնալ 12 ափսեի համար, որոնք կվերականգնեմ: մեկը, որը պատրաստված է 12 թիթեղների համար, ինչպես նաև մի փոքր ավելի լավ է դարձնում լուսադիոդների տեղադրումը, այժմ դրանք կպչում են տեղում և պահում իմպրովիզացված փրփուրով, երկար ժամանակ դա լավ չի լինի լուսադիոդային լուսադիոդների համար, ես դրանք կպչեմ ալյումինի վրա ավելի լավ ջերմային հաղորդունակություն և դրանք ունենեք որպես մոդուլներ, այնպես որ, եթե ինչ -որ բան կոտրեր, մեկ շերտը հեշտությամբ կարելի է հանել և փոխարինել:

Թիթեղների համար ես դեռևս փորձարկում եմ, թե ինչ անել կողքերի հետ, այժմ կողքերը պարզապես բացված են, և դուք կարող եք տեսնել, թե ինչ գույնով են դրանք լուսավորված: Ես փորձեցի պարիսպ կառուցել ամբողջ կտորի շուրջը, բայց դա գոհ չեղավ, քանի որ դա Ես նորից սկսեցի լույսը ներս մտնել: Այսպիսով, ես սկսեցի փորձարկել 3D հատուկ տպված հատուկ պրոֆիլներով `ներկելով եզրերը կամ օգտագործելով ռեֆլեկտիվ փայլաթիթեղ` լույսը ափսեների «ներսում» պահելու համար:

Քայլ 6: Գոռացեք

Հատուկ շնորհակալություն եմ հայտնում հետևյալ անձանց.

• Teun Verkerk ՝ հաքաթոնին մասնակցելու հրավերի համար
• Նաբի Կամբիզ, Նուրիդդին Կադուրի և Էյդան Ուայբեր ՝ հաքաթոնգի ընթացքում օգնության և առաջնորդության համար: Օգնելով և բացատրելով ձեռքի տակ եղած բոլոր մեքենաներն ու նյութերը, և Էյդանը մեծ համբերություն ունեցավ ՝ բացատրելով և օգնելով այս կոդավորման կոճակին:
• Chun-Yian Liew- ը, մասնակիցներից մեկը, ով նույնպես զարմանալի նախագիծ էր պատրաստել: Չունը նաև ինձ օգնեց մի քանի անգամ, երբ չհասկացա, թե ինչ է կատարվում կոդավորման հետ: