Holografikus lemezek - Photonics Challenger Hackathon PhabLabs: 6 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Az év elején felkértek, hogy vegyen részt a PhabLabs Photonics Hackathon -on a Delfti Tudományos Központban, Hollandiában. Itt van egy nagyszerű munkaterületük, sok géppel, amelyekkel olyan dolgokat lehet létrehozni, amelyeket általában nem lennék képes megkönnyíteni.

A hackathon elindításakor rögtön arra gondoltam, hogy érdekes lehet valamit kezdeni az ott elérhető CNC lézergépekkel.

A műhelyben ott állt egy kis világító akrillemez, amelyet a lego szabadalma vésett, amely egyfajta hologramot készített, de csak egy réteget, így ez még mindig 2D kép volt. Ez elgondolkodtatott, hogy mi lehetséges, ha több réteg akrilt veszek fel, és valódi 3D holografikus képet készítek.

Kezdtem csak egy gömbvel, és valójában tényleg olyannak tűnt, mint egy valódi felfüggesztett gömb, játszva a világítással arra az ötletre jutottam, hogy akkor képes -e játszani a (fehér) fényspektrummal A vörös -zöld és a kék fény közül valójában lehetséges lenne -e újra fehér fényt létrehozni ezekkel a lemezekkel egymás mögött, mindegyik lemez csak az elsődleges világos színeket használva, vörös zöld vagy kék.

1. lépés: 1. lépés Szükséges anyagok és eszközök

Eszközök:

• CNC lézervágó és marató gép
• Forrasztópáka stb.
• Ragasztópisztoly
• 3D nyomtató (a prototípus korai szakaszában)
• Plyer
• Körző
• Csiszolópapír

Szoftver:

• Fusion 360
• Arduino IDE
• Cura

Anyagok:

elektronika:

• LED -ek (kicsi, vékony SMD3535 led csíkok a lemezek egymáshoz közelítéséhez)
• ESP8266
• 5V 10A tápegység
• Kábelezés, csak egyszerű vékony vezetékek az 5 V -os LED -ekhez

anyagok a "szobrászathoz":

• 3 mm -es akril (lézergépben maratva)
• Fa, lézer a LED -ek felszerelésére és az akril alátámasztására
• 3D nyomtatás a korai prototípusban LED rögzítéshez és akril támogatáshoz.
• anyag doboz készítéséhez, habszivacsot használtam a doboz gyors elkészítéséhez és később lézeres CNC vágott fához.

2. lépés: 2. lépés: Lézeres maratás és világítási tesztelés

Az első dolog, amit ki akartam próbálni, az volt, hogy 3D -s hologramot készíthetek több akrillemezzel, gömbölyűvel kezdve. több lemezből épül fel.

Egy egyszerű alapot nyomtattam PLA -ban a 3D nyomtatómmal, és rendelkezem, és hozzáadtam néhány LED -et, amelyeket még mindig lefektettem.

A folyamat során felmerült bennem az ötlet, hogy lehetséges lenne -e fehér (fény) létrehozása, ha a LED -eket csak piros zöldre vagy kékre színezném, ha 3 lemez RGB -vel rendelkezne, akkor elméletileg fehér lenne, de ez akkor is működik, ha réteges.

Miután ezt összeszereltem és meggyújtottam, rájöttem, hogy valóban működik, nem volt tökéletes fehér, de határozottan keverte a színeket a mögötte lévő rétegekben.

Azt gondoltam, ez talán jobban működne, ha szilárd rézkarcról váltanám át az alakzatot pontokra, hogy a fény könnyebben látható legyen több rétegben, és valójában "képpontként" működjön, de akkor 3D -ben.

A folyamat tökéletesítése érdekében készítettem néhány tesztlapot különböző sűrűségű pontokkal, és több különböző beállítást is használtam a lézer tökéletes maratási erősségre hangolására. Be kell hangolni a lézert a maratáshoz felhasznált energiamennyiségre, minél több energiát használ, és annál lassabban mar, mélyebb maratást hoz létre, és nem minden működik olyan jól, mint mások ebben a helyzetben. ez minden lézer esetében más, javaslom egy meglehetősen alacsony beállítás használatát, ehhez a szoborhoz nincs szükség mély maratásra.

3. lépés: 3. lépés: Végső prototípus

A végső prototípushoz úgy döntöttem, hogy 20X20 cm -es akrillemezeket készítek, hogy további részleteket láthassunk bennük, és jobban megtapasztalhassuk, hogyan is nézhet ki nagyobb méretben.

Készítettem egy fénymodult, amelybe összesen 21 tányért helyezhettem (7X3), mert ezzel akartam tesztelni, hogy milyen messzire lehet eljutni, hány tányért lehet elhelyezni a hatás elvesztése előtt, vagy ahogy találtam mikor válik "rendetlenné". Rájöttem, hogy a 12 egy tisztességes maximum lenne, magasabbra lépve túl sok elmosódást eredményezett.

Teszteltem és játszottam a lemezek közötti távolsággal is, egy lemez kihagyásával kétszer megduplázzuk a lemezek közötti távolságot, és tovább, itt azt is megtudtam, hogy ez nagyon fontos, amikor a távolság megnő, a hatás is megváltozik. Azt hiszem, ez megtörténik, hogy nagyobb távolság esetén a szemek jobban felismerik a mélységet. Ez azt eredményezi, hogy a színek kevésbé keverednek.

A könnyű "lemez" 9 LED -es fénycsíkkal rendelkezik minden egyes lemezadat -vonalhoz, cikcakkban, előre -hátra, mindkét oldalon 5V -os, + egyik oldalon és -vonallal a másik oldalon. könnyen javítható.

5V 10A tápegységet használnak a LED -ek és az ESP8266 egyszerre történő táplálásához.

Az ESP -hez egy kódot készítettünk a hackathon képzettebb kódolóinak némi segítségével, ez a darab számomra is kódolási gyakorlat volt. A kód, amelyet végül használtam, egy olyan kód, amely az összes lemezt egyszer eltünteti RGB -ről GRB -re BRG -re, majd ismét RGB -re folyamatos hurokban. A LED vezérlő csoportosítása 9 ledre, hogy minden lemez egy színű legyen, a kód 12 lemezt/kioldást vezérel, a többi csak inaktív, mert nem volt szükségem rájuk. Itt adtam hozzá a kódot.

Próbáltam irányítani a LED -eket az ESP wifi használatával artnet és madmapper segítségével, de még nem voltam elégedett az eredménnyel, ennek jól kell működnie, de először jobban meg kell értenem ezeket a "térképészeti" technikákat.

4. lépés: Tanulságok

Az első dolog, amit megtanultam, a CNC lézervágóval és gravírozóval való munka. Korábban ezeket a technikákat használtam modellek készítéséhez, de soha nem volt időm a pontosabb hangolásra, különösen a gravírozás/maratás hangolására. Megállapítva, hogy ez jelentős különbséget jelent a kapott fényintenzitás szempontjából, és nem csak a "mélyebb" gravírozás jobb, hanem elég, de nem túl sokat kell találnom a rézkarc egyensúlyát.

Ehhez a projekthez önálló objektumként is szerettem volna, így ebben az esetben egy kódolt ESP -vel, amely minden egyéb bemenet nélkül vezérli a LED -eket, még azért is, mert jobban meg akartam érteni a kódolást, korábban készítettem néhányat nagyon egyszerű kódolású, és ennek a darabnak a kódjai még mindig nem igazán bonyolultak, de amikor elkezdtem ezt a hackathont, ennek részei még teljesen újak voltak.

Ezek után a készítési technikák után a fény megértéséhez jutottunk. hogyan keveredne ez, és még ez is? Kiderült, hogy a pöttyökkel való munkavégzés a teljesen bevésett forma helyett, a "pixelek" létrehozása, amint azt korábban említettük. Először megtudva, hogy ez működik, de amikor megnöveltem a lemezek közötti távolságot, a hatás ismét csökkent, az emberi szem érzékelése, amely működésbe hozza és összekeveri a színeket, de valami varázslatos is történik, mert a szeme nem tudja felfogni, mi történik, tényleg koncentrálj a mélységre. De ha növeli a lemezek közötti távolságot, a szeme a mélységre összpontosíthat, de a varázslat eltűnik.

5. lépés: Potenciális fejlesztések

Az első fejlesztés, amelyen még dolgozom, az, hogy menjen egy jobb és összetettebb kódra a lemezek vezérléséhez. A célom az, hogy több beállítást és előre kódolt effektet lehessen kiváltani, ezért is döntöttem úgy, hogy ESP -t használok, mert akkor ezeket könnyedén kiválthatom/irányíthatom a wifi segítségével.

Továbbá csak 12 lemezre szeretnék lámpát készíteni, mint ahogy végül is választottam, a most készített darab tökéletes a tesztelés ezen szakaszához, távolsággal és lemezszámmal stb. az egyik 12 lemezhez készült, és a LED -ek felszerelését is egy kicsit jobbá teszi, most ott vannak ragasztva, és rögtönzött habszivaccsal a helyükön maradnak, hosszú ideig ez nem lesz jó a LED -eknek, ragasztanám őket alumíniumhoz jobb hővezető képesség, és ezeket modulként kell használni, így ha valami eltörik, az egyik csík könnyen kivehető és cserélhető.

A lemezeknél én is még tesztelem, hogy mit csináljak az oldalakkal, most csak az oldalak vannak kitéve, és láthatod, hogy milyen színűen világítanak, megpróbáltam egy házat építeni az egész darab köré, de nem voltam megelégedve vele, mert így visszavertem a fényt. Elkezdtem tehát tesztelni néhány speciális 3D nyomtatott profillal, a széleket festeni vagy fényvisszaverő fóliával tartani a fényt a lemezek belsejében.

6. lépés: Kiálts

Külön köszönetet szeretnék mondani az alábbi személyeknek:

• Teun Verkerk a meghívásért, hogy vegyen részt a hackathonon
• Nabi Kambiz, Nuriddin Kadouri és Aidan Wyber segítségért és útmutatásért a hackathong során. Segített és elmagyarázott minden olyan gépet és anyagot, ami kéznél volt, és Aidannak nagy türelme volt elmagyarázni és segíteni ezt a kódoló csavart.
• Chun-Yian Liew, egy résztvevő, aki szintén elképesztő projektet készített. Chun is segített nekem párszor, amikor nem értettem, mi történik a kódolással.