Holografik Plakalar - Photonics Challenger Hackathon PhabLabs: 6 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Bu yılın başında Hollanda'daki Bilim Merkezi Delft'teki PhabLabs Photonics Hackathon'a katılmam istendi. Burada, normalde bu kadar kolay hale getiremeyeceğim bir şey yaratmak için kullanılabilecek birçok makinenin olduğu harika bir çalışma alanı var.

Hackathon'a başlarken, hemen orada bulunan CNC lazer makineleriyle bir şeyler yapmanın ilginç olacağını düşündüm.

Atölyede, orada duran, bir tür hologram oluşturan lego patentiyle kazınmış, ancak sadece bir katman olan, böylece hala 2 boyutlu bir görüntü olan küçük, ışıklı bir akrilik plaka vardı. Bu, birkaç kat akrilik alıp gerçek bir 3D holografik görüntü oluştursam nelerin mümkün olabileceğini düşünmeme neden oldu.

Sadece bir küre ile başladım ve aslında gerçekten asılı bir küre gibi görünmeye başladı, ışıklandırmayla oynuyordum, o zaman (beyaz) ışığın oluşturduğu spektrumla da oynayabileceği fikrine vardım. Kırmızı Yeşil ve Mavi ışığın bir araya gelmesiyle, her bir plaka sadece ana ışık renkleri olan Kırmızı Yeşil veya Mavi kullanılarak arka arkaya yerleştirilmiş bu plakalarla yeniden beyaz ışık yaratmak gerçekten mümkün olabilir miydi?

Adım 1: Adım 1 Gerekli Malzemeler ve Araçlar

Aletler:

• CNC lazer kesim ve dağlama makinesi
• Lehimleme demir vb.
• Sıcak yapıştırıcı tabancası
• 3D yazıcı (erken prototipleme aşamasında)
• pense
• Kaliperler
• zımpara kağıdı

Yazılım:

• Füzyon 360
• Arduino IDE'si
• Cura

Malzemeler:

elektronik:

• LED'ler (plakaları birbirine yaklaştırmak için küçük ince SMD3535 led şeritler)
• ESP8266
• 5v 10A güç kaynağı
• Kablolama, 5v ledler için sadece basit ince teller

"heykel" için malzemeler:

• 3 mm akrilik (lazer makinesinde kazınmış)
• LED'leri akriliğe monte etmek ve desteklemek için ahşap, lazer
• LED montajı ve akrilik desteği için erken prototipte 3D baskı.
• kutu yapmak için malzeme, bir kutuyu hızlı yapmaya başlarken köpük tahta kullandım ve daha sonra lazer CNC kesim ahşap.

Adım 2: Adım 2: Lazer Dağlama ve Aydınlatma Testi

Test etmek istediğim ilk şey, bir küre ile başlayarak çoklu akrilik plakalarla 3 boyutlu bir hologram yapma olasılığıydı. birden fazla plakadan oluşturun.

3B yazıcımla PLA'da basit bir taban yazdırdım ve kendimde olan bazı LED'leri ekledim.

Bu işlem sırasında, LED'leri sadece kırmızı yeşil veya mavi renklendirirsem beyaz (ışık) oluşturmanın mümkün olup olmayacağı, RGB'de 3 plaka olması teorik olarak beyaz yapacağı fikrini aldım, ancak bu, katmanlı olsaydı da işe yarar mıydı?.

Bunları bir araya getirip aydınlattıktan sonra, aslında işe yaradığını, mükemmel beyaz olmadığını ancak kesinlikle arkasındaki katmanlardaki renkleri karıştırdığını öğrendim.

Şekli oluşturmak için katı bir dağlamadan noktalara değiştirirsem, ışığın birden fazla katman üzerinde görülmesi daha kolay olur ve aslında "piksel" olarak çalışır, ancak daha sonra 3D olarak çalışırsam bunun daha iyi çalışacağını düşündüm.

İşlemleri mükemmelleştirmek için farklı nokta yoğunluğuna sahip bazı test sayfaları hazırladım ve ayrıca lazeri mükemmel dağlama kuvvetine ayarlamak için birden fazla farklı ayar kullandım. Lazeri dağlamak için kullandığı güç miktarına göre ayarlamanız gerekir, ne kadar fazla güç kullanırsanız ve o kadar yavaş aşındırma işlemi daha derin bir dağlama oluşturur ve bu durumda hepsi diğerleri kadar iyi çalışmaz. bu her lazer için farklıdır, oldukça düşük bir ayar kullanmanızı tavsiye ederim, bu heykel için derin bir oymaya ihtiyacınız yok.

Adım 3: Adım 3: Son Prototip

Son prototip için 20X20cm akrilik plakalar yapmaya karar verdim, böylece içlerinde biraz daha ayrıntı görebilir ve daha büyük ölçekte nasıl görünebileceğini daha iyi hissedebilirsiniz.

(7X3)'e toplam 21 plaka yerleştirebileceğim bir ışık modülü yaptım çünkü bunu ne kadar ileri gidilebileceğini, efekt kaybolmadan veya bulduğum gibi kaç plaka yerleştirilebileceğini test etmek için kullanmak istedim. dışarı ne zaman "dağınık" olmaya başlar. 12'nin iyi bir maksimum olacağını öğrendim, daha yükseğe çıkmak çok fazla bulanıklığa neden oldu.

Ayrıca plakalar arasındaki mesafeyi test ettim ve oynadım, her seferinde bir plakayı atlayarak plakalar arasındaki mesafeyi iki katına çıkardım ve ayrıca burada bunun çok önemli olduğunu, mesafe arttıkça etkinin de değiştiğini öğrendim. Bunun olduğunu düşündüğüm şey, daha büyük mesafeli gözlerle derinliği tespit etmede daha iyi mümkün olmasıdır. Bu daha sonra renklerin daha az karışmasına neden olur.

Işık "plakası", her bir plaka veri hattı için zikzak ileri geri giden 9 led'lik bir ışık şeridine sahiptir, her iki tarafta 5v güç hatları, bir tarafta + hattı ve diğer tarafta - hattı ile, yapımı da oldukça iyidir. düzeltmek kolay.

LED'lere ve ESP8266'ya aynı anda güç sağlamak için 5V 10A güç kaynağı kullanılır.

ESP için hackathon'daki daha yetenekli kodlayıcıların yardımıyla bir kod yaptık, bu parça benim için aynı zamanda bir kodlama alıştırmasıydı. Sonunda kullandığım kod, tüm plakaları bir kerede RGB'den GRB'ye BRG'ye ve tekrar RGB'ye sürekli bir döngüde solduran bir koddur. LED kontrolünü her plakanın bir rengi olacak şekilde 9 led'e göre gruplamak, kod 12 plakayı/açmayı kontrol eder, diğerleri aktif değil çünkü onlara ihtiyacım yoktu. Kodu buraya ekledim.

Ayrıca ESP'deki wifi'yi artnet ve madmapper ile kullanarak LED'leri kontrol etmeye çalıştım, ancak sonuçlardan henüz memnun değildim, bu iyi çalışmalı ama önce bu "haritalama" tekniklerini biraz daha iyi anlamam gerekiyor.

Adım 4: Alınan Dersler

Öğrendiğim ilk şey CNC lazer kesici ve oymacı ile çalışmaktı. Geçmişte bu teknikleri model yapmak için kullandım ama daha hassas ayarlamaya, özellikle de gravür/aşınma ayarına bakmaya hiç zaman ayırmadım. Bunun, ortaya çıkan ışık yoğunluğu için oldukça fark yarattığını ve sadece "daha derin" bir gravürün daha iyi olduğu anlamına gelmediğini öğrenince, dağlama dengesini yeterli ama çok fazla bulmam gerekiyordu.

Bu proje için aynı zamanda bağımsız bir nesne olarak olmasını istedim, bu durumda kodlanmış bir ESP ile bu durumda LED'leri başka bir girişe ihtiyaç duymadan kontrol eder, ayrıca kodlama hakkında daha iyi bir anlayış elde etmek istediğim için geçmişte bazı şeyler yaptım. gerçekten basit kodlanmış ve bu parçanın kodları hala gerçekten karmaşık değil ama bu hackathon'a başladığımda bunun bölümleri hala tamamen yeniydi.

Daha sonra bu yapım tekniklerinden sonra ışığın anlaşılmasına geçilmiştir. bu nasıl karışacak ve hatta bu karışacak mı? Tamamen oyulmuş bir şekil yerine noktalarla çalışmanın, daha önce belirtildiği gibi "pikselleri" oluşturduğunu öğrendim. İlk önce bunun işe yaradığını anladım ama plakalar arasındaki mesafeyi arttırdığımda efekt tekrar azaldı, insan gözünün onu çalıştırdığı ve renkleri karıştırdığı algısı ama aynı zamanda büyülü bir şey oluyor çünkü gözleriniz neler olduğunu kavrayamıyor, yapamıyorlar. gerçekten derinliğe odaklanın. Ancak plakalar arasındaki mesafe artarsa, gözleriniz derinliğe odaklanabilir, ancak o zaman sihir kaybolur.

Adım 5: Potansiyel İyileştirmeler

Hala üzerinde çalıştığım ilk gelişme, plakaları kontrol etmek için daha iyi ve daha karmaşık bir kod geliştirmek. Amacım, tetiklenebilecek birden fazla ayar ve önceden kodlanmış efekte sahip olmak, bu yüzden bir ESP kullanmayı da seçtim çünkü o zaman wifi kullanarak bunları kolayca tetikleyebilir/kontrol edebilirim.

Ayrıca, sonunda kullanmayı seçtiğim gibi sadece 12 plaka için bir ışık yapmak istiyorum, şimdi yaptığım parça, bu test aşaması için mesafe ve plaka sayısı vb. için mükemmel, ancak şimdi 12 plakayı seçtim, yeniden yapacağım 12 plaka için yapılmış ve ayrıca LED'lerin montajını biraz daha iyi hale getiriyor, şimdi oraya yapıştırılıyorlar ve doğaçlama köpük levha ile yerinde duruyorlar, uzun süre bu LED'ler için iyi olmayacak, onları alüminyuma yapıştırırdım daha iyi ısı iletkenliği ve bunları modüller halinde bulundurun, böylece bir şey kırılırsa bir şerit kolayca çıkarılabilir ve değiştirilebilir.

Plakalar için hala kenarlarla ne yapacağımı test ediyorum, şimdi kenarlar sadece açığa çıktı ve hangi renkte yandıklarını görebilirsiniz, tüm parçanın etrafına bir muhafaza oluşturmaya çalıştım ama bundan memnun değildim çünkü bu ışığı tekrar içeri yansıttı. Bu yüzden bazı özel 3D baskılı profillerle test etmeye, kenarları boyamaya veya ışığı plakaların "içinde" tutmak için yansıtıcı folyo kullanmaya başladım.

Adım 6: Bağırın

Aşağıdaki kişilere özel olarak teşekkür etmek istiyorum:

• Hackathon'a katılma daveti için Teun Verkerk
• Hackathong sırasında yardım ve rehberlik için Nabi Kambiz, Nuriddin Kadouri ve Aidan Wyber. Eldeki tüm makine ve malzemeleri yardımcı olmak ve açıklamak ve Aidan bu kodlama noobunu açıklamak ve yardımcı olmak için büyük sabır gösterdi.
• Chun-Yian Liew, aynı zamanda harika bir projeye imza atan diğer bir katılımcı. Chun ayrıca kodlamada neler olduğunu anlamadığımda birkaç kez bana yardımcı oldu.