Голографиялык плиталар - Photonics Challenger Hackathon PhabLabs: 6 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

Ушул жылдын башында менден Нидерландиядагы Delft илим борборунда PhabLabs Photonics Hackathonго катышуумду суранышты. Бул жерде аларда чоң машиналар бар, алар, адатта, мен оңой кыла албаган нерсени жаратуу үчүн колдонулушу мүмкүн.

Хакатонду баштап, мен ошол жерде жеткиликтүү болгон CNC лазердик машиналары менен бир нерсе кылуу кызыктуу болот деп ойлодум.

Устаканада алар кичинекей жарыктандырылган акрил табакчасы бар болчу, ал легонун патенти менен чегилген, голограмманын бир түрүн жасаган, бирок бир эле катмар, ошондуктан ал дагы эле 2D сүрөт болчу. Бул мага акрилдин бир нече катмарын алып, чыныгы 3D голографиялык сүрөттү түзсөм, эмне болорун ойлондум.

Мен жөн эле сферадан баштагам жана ал чындыгында чыныгы асма сферага окшош боло баштады, жарык менен ойноп, эгерде ал (ак) жарыктын спектри менен ойной алса, идеяга келдим. Кызыл жашыл жана көк жарыкта, чынында эле, ак пластинаны кайра жаратуу мүмкүнбү, бул пластиналар бири -биринин артына коюлган, ар бир табак кызыл жашыл же көк түстөгү ачык түстөрдү колдонуу менен.

1 -кадам: 1 -кадам Керек материалдар жана инструменттер

Куралдар:

• CNC лазер кесүүчү жана этчирлөөчү машина
• Пластикалык темир ж.
• Ысык желим мылтык
• 3D принтер (алгачкы прототипдөө баскычында)
• Plyer
• Callipers
• Күмүш кагаз

Программалык камсыздоо:

• Fusion 360
• Arduino IDE
• Cura

Материалдар:

электроника:

• Светодиоддор (кичине ичке SMD3535 плиталарды бири -бирине жакындатуу үчүн алып келген тилкелер)
• ESP8266
• 5v 10A электр менен камсыздоо
• Зымдоо, 5v леддери үчүн жөнөкөй жука зымдар

"айкел" үчүн материалдар:

• 3мм акрил (лазердик машинада чегилген)
• Жарык диоддорун акрилге орнотуу үчүн жыгач, лазер
• LED принти жана акрил колдоосу үчүн алгачкы прототипте 3D басып чыгаруу.
• кутуча жасоо үчүн материал, мен көбүктөнгөн пластинканы колдонуп, кийинчерээк лазердик CNC жыгачтан куту жасайм.

2 -кадам: 2 -кадам: Лазердик кесүү жана жарыктандырууну тестирлөө

Мен сынап көргүм келген биринчи нерсе, сферадан баштап, бир нече акрил плиталары бар 3d голограммасын жасоо мүмкүнчүлүгү. бир нече плиталарды түзүү.

Мен өзүмдүн 3D принтерим менен PLAдагы жөнөкөй базаны басып чыгардым жана мен дагы эле тегерете отурган кээ бир светодиоддорду коштум.

Бул процесстин жүрүшүндө, эгерде диоддорду кызыл жашыл же көк түскө боёо турган болсом, ак (жарык) түзүү мүмкүнбү деген ойго келдим, эгерде RGBде 3 табак болсо, анда теорияда ак түскө айланат, бирок бул катмарланып калса дагы иштейт беле?.

Мунун бардыгын чогуу орнотуп, жарыктандыргандан кийин, мен анын чындыгында иштегенин, ак эмес экенин, бирок анын артындагы катмардагы түстөрдү аралаштырып жатканын билдим.

Жарыктын бир нече катмарды көрүп, иш жүзүндө "пиксел" катары иштеши жеңил болот деп, эгерде мен катуу этчтен чекиттерге чейин формасын өзгөртсөм жакшы болмок деп ойлочумун, бирок андан кийин 3D форматында.

Процессти өркүндөтүү үчүн мен чекиттердин тыгыздыгы менен бир нече тест баракчаларын жасадым, ошондой эле лазерди эң сонун чегүү күчүнө тууралоо үчүн бир нече ар кандай жөндөөлөрдү колдондум. Сиз лазерди чийүү үчүн колдонулган кубаттуулуктун көлөмүнө тууралашыңыз керек, канчалык көп кубат колдонсоңуз, ошончолук жайыраак кылып тереңирээк этч жаратасыз жана бул кырдаалда баары эле жакшы иштебейт. Бул ар бир лазер үчүн ар башка, мен өтө төмөн жөндөөнү колдонууну сунуштайт элем, бул скульптура үчүн терең этчтин кереги жок.

3 -кадам: 3 -кадам: Акыркы прототип

Акыркы прототип үчүн мен 20X20см өлчөмүндөгү акрил пластинкаларын жасоону чечтим, андыктан алар дагы майда -чүйдөсүнө чейин каралып, анын чоңураак масштабда кандай көрүнөөрүн жакшыраак сезүү үчүн.

Мен жарык модулун жасадым, анда мен (7X3) 21 плитаны жайгаштыра алчумун, анткени муну канчалык алыстоо мүмкүн экенин, эффект жоголгонго чейин же табылганга чейин канча табак коюуга болорун текшерүү үчүн колдонгум келди. качан "башаламан" болуп калат. Мен билдим, бул 12 эң жакшы максимум болот, жогору кетет, өтө көп бүдөмүк болот.

Мен дагы тестирледим жана плиталардын ортосундагы аралык менен ойнодум, бир табакты өткөрүп жиберүү менен плиталардын ортосундагы аралык эки эсе көбөйтүлөт, мындан ары бул жерде абдан маанилүү экенин билдим, аралык көбөйгөндө эффект да өзгөрөт. Мен ойлойм, бул эмне болот, алысыраак көздөр тереңдикти аныктоодо жакшыраак болот. Мунун натыйжасында түстөр аз аралашат.

Жарык "тарелкада" ар бир плитанын маалымат линиясы үчүн 9 леддин жарык тилкеси бар, ары -бери zig -zag, ар бир тарапта 5в электр чубалгылары, + бир тарапта + линия жана экинчи тарапта - сызык бар, ошондой эле даярдоо оңдоо оңой.

5V 10A электр менен камсыздоо LED жана ESP8266 дароо иштетүү үчүн колдонулат.

ESP үчүн биз хакатондогу тажрыйбалуу кодерлердин жардамы менен код түздүк, бул бөлүк мен үчүн коддоо боюнча да көнүгүү болду. Мен акыры колдонгон код - бул RGBтен GRBге чейин BRGге чейин жана кайра RGBге чейин үзгүлтүксүз циклде бардык плиталарды өчүргөн код. LED көзөмөлүн 9 ледге топтоо, андыктан ар бир табак бир түстө болот, код 12 плитаны көзөмөлдөйт/башкалары жөн эле активдүү эмес, анткени мага кереги жок болчу. Мен бул жерге кодду коштум.

Мен ошондой эле LEDларды ESP боюнча wifi аркылуу artnet жана madmapper аркылуу башкарууга аракет кылдым, бирок натыйжаларга азырынча канааттанган жокмун, бул жакшы иштеши керек, бирок мен биринчи кезекте бул "картага түшүрүү" ыкмалары боюнча жакшыраак түшүнүккө ээ болушум керек.

4 -кадам: алынган сабактар

Биринчи үйрөнгөнүм CNC лазер кескич жана гравер менен иштөө болду. Мурда мен бул ыкмаларды моделдерди жасоодо колдонгон элем, бирок так оодарууга, айрыкча гравировка/оюп түшүрүүгө убакыт бөлгөн эмесмин. Бул жарыктын интенсивдүүлүгүндө чоң айырмачылык бар экенин билип, жөн гана "тереңирээк" гравировка жакшы дегенди билдирбестен, оюп салуунун балансын жетишерлик деңгээлде табышым керек болчу, бирок анча деле көп эмес.

Бул долбоор үчүн мен аны жеке объект катары көргүм келди, андыктан коддолгон ESP менен бул учурда LEDдерди башка эч кандай киргизүүсүз башкарат, анткени мен коддоо жөнүндө жакшыраак түшүнүк алгым келген, анткени мен мурун чынында эле жөнөкөй коддолгон жана бул бөлүктүн коддору дагы деле татаал эмес, бирок мен бул хакатонду баштаганда анын бөлүктөрү дагы эле жаңы болчу.

Анан бул жасоо техникасынан кийин жарыктын түшүнүгүнө келди. бул кантип аралашмак жана бул аралашмак беле? Толук чегилген фигуранын ордуна чекиттер менен иштөө, жогоруда айтылгандай, "пикселдерди" түзөөрү белгилүү болду. Биринчиден, бул иштейт, бирок мен плиталардын ортосундагы аралыкты көбөйткөндө, эффект кайра төмөндөдү, адамдын көзүнүн элеси аны иштетет жана түстөрдү аралаштырат, бирок кандайдыр бир сыйкырдуу нерсе болот, анткени сенин көзүң эмне болуп жатканын түшүнө албайт, чынында тереңдикке көңүл буруңуз. Бирок эгер плиталардын ортосундагы аралык көбөйтүлсө, анда көзүңүз тереңдикке көңүл бурат, бирок сыйкыр жоголот.

5 -кадам: Потенциалдуу жакшыртуулар

Мен дагы эле иштеп жаткан биринчи жакшыртуу - бул плиталарды башкаруу үчүн жакшыраак жана татаал код. Менин максатым - бул бир нече жөндөөлөргө жана прекоддолгон эффекттерге ээ болуу, ошондуктан мен ESPти колдонууну тандадым, анткени анда мен аларды WiFi аркылуу оңой иштете/башкара алам.

Мындан ары мен 12 пластинкага жарык кылгым келет, мен акыры колдонууну тандагам, мен азыр жасаган бөлүк бул аралыкты жана плиталардын санын текшерүүнүн ушул баскычына ылайыктуу, бирок азыр мен 12 пластинкага барууну чечтим, мен кайра жасайм 12 пластинка үчүн жасалган жана ошондой эле светодиоддордун орнотулушун бир аз жакшырткан, азыр алар ошол жерге жабыштырылган жана импровизацияланган көбүк менен кармалып турат, бул көп убакыт өткөндөн кийин бул светодиоддорго жакшы болбойт, мен аларды алюминийге жабыштырып коймокмун. жакшыраак жылуулук өткөрүмдүүлүккө жана модулдарга ээ болгула, эгер бир нерсе сынса, анда бир тилкени оңой эле алып салууга жана алмаштырууга болот.

Плиталар үчүн мен дагы деле тараптар менен эмне кылуу керектигин сынап жатам, азыр капталдары ачык эле көрүнүп турат жана алар кандай түскө боёлгонун көрө аласыз, мен бүт бөлүктүн тегерегине корпус курууга аракет кылдым, бирок буга ыраазы болгон жокмун Жарыкты кайра чагылдырдым. Ошентип, мен пластинкалардын "ичиндеги" жарыкты сактоо үчүн атайын 3D басылган профилдер менен, четтерин боёп же чагылтуучу фольга менен сынап баштадым.

6 -кадам: кыйкыруу

Мен төмөнкү адамдарга өзгөчө ыраазычылык билдиргим келет:

• Тюн Веркерк хакатонго катышууга чакыруу үчүн
• Наби Камбиз, Нуриддин Кадури жана Айдан Уайбер, хакатонг учурунда жардам жана жетекчилик үчүн. Колдо болгон бардык машиналар менен материалдарды жана Айданды түшүндүрүү жана түшүндүрүү бул коддоочу нообду түшүндүрүүгө жана жардам берүүгө абдан чыдамдуу болгон.
• Чун-Йян Лив, укмуштуудай проект жасаган катышуучу. Ошондой эле Чун мага коддоо менен эмне болуп жатканын түшүнбөгөндө бир нече жолу жардам берди.