Plăci holografice - Photonics Challenger Hackathon PhabLabs: 6 pași

2025 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2025-01-23 15:04

La începutul acestui an mi s-a cerut să particip la Hackathonul PhabLabs Photonics de la Science Center Delft din Olanda. Aici au un spațiu de lucru excelent, cu o mulțime de mașini care ar putea fi folosite pentru a crea ceva pe care, în mod normal, nu aș putea să-l ușurăm.

Începând hackathon-ul m-am gândit imediat că ar fi interesant să facem ceva cu mașinile laser CNC care sunt disponibile acolo.

În atelier au avut o mică placă acrilică iluminată, care a fost gravată cu brevetul de lego făcând un fel de hologramă, dar doar un singur strat, deci era doar o imagine 2D. Acest lucru m-a făcut să mă gândesc ce ar fi posibil dacă aș lua mai multe straturi de acril și ați crea o imagine reală holografică 3D.

Am început doar cu o sferă și de fapt a început să arate ca o sferă cu suspensie reală, jucându-mă cu iluminarea, am venit la ideea dacă atunci ar putea să se joace și cu spectrul de lumină (albă) acumulată de lumină roșie verde și albastră, ar fi de fapt posibil să se creeze din nou lumină albă cu aceste plăci așezate una în spatele celeilalte, fiecare placă folosind doar culori luminoase primare, roșu verde sau albastru.

Pasul 1: Pasul 1 Materiale și instrumente necesare

Instrumente:

• Mașină de tăiat și gravat cu laser CNC
• Fier de lipit etc.
• Pistol de lipit fierbinte
• Imprimantă 3D (în faza de prototipare timpurie)
• Plyer
• Etriere
• Hârtie de șlefuit

Software:

• Fusion 360
• IDE Arduino
• Cura

Materiale:

Electronică:

• LED-uri (benzi mici LED subțiri SMD3535 pentru a apropia plăcile)
• ESP8266
• Alimentare 5v 10A
• Cablare, doar fire simple subțiri pentru ledurile de 5v

materiale pentru „sculptură”:

• 3mm acrilic (gravat în mașină laser)
• Lemn, laser pentru montarea LED-urilor și susținerea acrilului
• Imprimare 3D în prototip timpuriu pentru suport LED și suport acrilic.
• material pentru a face cutie, am folosit foamboard la început pentru a face o cutie rapidă și mai târziu lemn tăiat cu laserul CNC.

Pasul 2: Pasul 2: gravarea cu laser și testarea iluminatului

Primul lucru pe care am vrut să îl testez a fost posibilitatea de a face o hologramă 3D cu mai multe plăci acrilice, începând cu o sferă. construiți pe mai multe plăci.

Am imprimat o bază simplă în PLA cu imprimanta mea 3D și am adăugat câteva LED-uri pe care le aveam încă.

În timpul acestui proces mi-a venit ideea dacă ar fi posibil să creez alb (luminos) dacă aș colora LED-urile doar roșu verde sau albastru, având 3 plăci în RGB ar face, în teorie, alb, dar ar funcționa și dacă este stratificat.

După ce am montat toate acestea și am aprins-o, am aflat că de fapt a funcționat, nu era alb perfect, dar cu siguranță amesteca culorile din straturile din spatele ei.

M-am gândit că poate ar funcționa mai bine dacă aș trece de la o gravură solidă pentru a crea forma în puncte, astfel încât lumina să fie mai ușor de văzut pe mai multe straturi și să funcționeze de fapt ca „pixeli”, dar apoi în 3D.

Pentru a perfecționa procesul, am făcut câteva foi de testare cu densitate diferită a punctelor și, de asemenea, am folosit mai multe setări diferite pentru a regla laserul la puterea perfectă de gravare. Trebuie să reglați laserul pentru cantitatea de putere pe care o folosește pentru gravare, cu atât mai multă energie pe care o utilizați și cu atât mai lentă, veți crea o gravură mai profundă și nu toate funcționează la fel de bine ca alții în această situație. acest lucru este diferit pentru fiecare laser, aș recomanda să utilizați o setare destul de scăzută, nu aveți nevoie de o gravură profundă pentru această sculptură.

Pasul 3: Pasul 3: Prototipul final

Pentru prototipul final, am decis să fac plăci acrilice de 20X20cm, astfel încât să puteți vedea mai multe detalii în ele și să aveți o senzație mai bună a modului în care ar putea arăta chiar și la o scară mai mare.

Am făcut un modul ușor în care aș putea plasa un total de 21 de plăci în (7X3) pentru că am vrut să-l folosesc pentru a testa cât de departe ar fi posibil să mergem, câte plăci ar putea fi plasate înainte ca efectul să fie pierdut sau așa cum am găsit când devine „dezordonat”. Am aflat că 12 ar fi un maxim decent, iar creșterea a dus la prea multă estompare.

De asemenea, am testat și m-am jucat cu distanța dintre plăci, sărind o placă de câte ori este dublată distanța dintre plăci și mai departe, aici am aflat, de asemenea, că acest lucru este crucial, atunci când distanța este mărită, efectul se schimbă și el. Ceea ce cred că se întâmplă este că, cu distanța mai mare, ochii sunt mai bine posibili în detectarea adâncimii. Apoi rezultă că culorile se amestecă mai puțin.

"Placa" ușoară are o bandă ușoară de 9 led-uri pentru fiecare linie de date a plăcii care merge înainte și înapoi în zig-zag, cu linii electrice de 5v pe fiecare parte, + linie pe o parte și - linie pe cealaltă parte, realizarea este, de asemenea, destul de ușor de remediat.

Sursa de alimentare 5V 10A este utilizată pentru a alimenta LED-urile și ESP8266 simultan.

Pentru ESP, am creat un cod cu ajutorul unor coderi mai pricepuți la hackathon, această piesă a fost, de asemenea, un exercițiu de codificare pentru mine. Codul pe care l-am folosit în cele din urmă este un cod care estompează toate plăcile ca o dată de la RGB la GRB la BRG și înapoi la RGB din nou într-o buclă continuă. Gruparea comenzii LED la 9 led-uri, astfel încât fiecare placă să aibă o culoare, codul controlează 12 plăci / declanșează celelalte sunt doar inactive, deoarece nu aveam nevoie de ele. Am adăugat codul aici.

De asemenea, am încercat să controlez LED-urile folosind wifi-ul de pe ESP cu artnet și madmapper, dar încă nu am fost mulțumit de rezultate, acest lucru ar trebui să funcționeze bine, dar ar trebui mai întâi să înțeleg mai bine aceste tehnici de „mapare”.

Pasul 4: Lecții învățate

Primul lucru pe care l-am învățat a fost lucrul cu tăietorul cu laser CNC și gravatorul. În trecut, am folosit aceste tehnici pentru a realiza modele, dar nu mi-am luat niciodată timpul să mă uit la reglajul mai precis, în special la reglarea gravării / gravării. Aflând că acest lucru face o mare diferență în ceea ce privește intensitatea luminii rezultate, și nu doar faptul că înseamnă doar o gravură „mai profundă” este mai bine, am trebuit să găsesc echilibrul gravării suficient, dar nu prea mult.

Pentru acest proiect, am vrut să-l am și ca un obiect stand alone, deci cu un ESP codat în acest caz care controlează LED-urile fără alte intrări necesare, de asemenea, pentru că am vrut să înțeleg mai bine despre codificare, în trecut am făcut câteva codificat foarte simplu, iar codurile pentru această piesă încă nu sunt chiar complexe, dar când am început acest hackathon, părți din acest lucru erau încă total noi.

Apoi, după aceste tehnici de realizare, a ajuns la înțelegerea luminii. cum s-ar amesteca acest lucru și s-ar amesteca chiar asta? Am aflat că lucrul cu puncte în loc de o formă complet gravată, creând „pixelii” așa cum am menționat anterior. Mai întâi am aflat că funcționează, dar când am mărit distanța dintre plăci efectul a scăzut din nou, percepția ochiului uman făcându-l să funcționeze și amestecând culorile, dar, de asemenea, se întâmplă ceva magic, deoarece ochii tăi nu pot captura ce se întâmplă, ei nu pot concentrează-te cu adevărat pe profunzime. Dar dacă distanța dintre plăci este crescută, ochii tăi se pot concentra asupra adâncimii, dar magia dispare.

Pasul 5: îmbunătățiri potențiale

Prima îmbunătățire la care încă lucrez este să obțin un cod mai bun și mai complex pentru a controla plăcile. Scopul meu este de a avea mai multe setări și efecte precodificate care pot fi declanșate, de aceea am ales să folosesc și un ESP deoarece atunci le-aș putea declanșa / controla cu ușurință folosind wifi.

În plus, vreau să fac o lumină pentru doar 12 plăci, așa cum am ales în cele din urmă să folosesc, piesa pe care am făcut-o acum este perfectă pentru această fază de testare cu distanța și numărul de plăci etc., dar acum am ales să plec pentru 12 plăci pe care le voi reface una care este făcută pentru 12 plăci și, de asemenea, face montarea LED-urilor un pic mai bună, acum sunt lipite acolo și țin în loc cu foamboard improvizat, de mult timp acest lucru nu va fi bun pentru LED-uri, le-aș lipi de aluminiu pentru o conductivitate mai bună a căldurii și să le aibă ca module, deci dacă ceva ar rupe o bandă poate fi ușor scoasă și înlocuită.

Pentru plăci, testez și acum ce să fac cu părțile laterale, acum părțile laterale sunt doar expuse și puteți vedea ce culoare sunt aprinse, am încercat să construiesc o incintă în jurul întregii piese, dar nu am fost mulțumit de asta, deoarece Am reflectat lumina înapoi. Așa că am început să testez cu câteva profiluri speciale imprimate 3D, vopsind marginile sau folosind folie reflectorizantă pentru a păstra lumina „în interiorul” plăcilor.

Pasul 6: Strigați

Aș dori să mulțumesc special următoarelor persoane:

• Teun Verkerk pentru invitația de a participa la hackathon
• Nabi Kambiz, Nuriddin Kadouri și Aidan Wyber, pentru asistență și îndrumare în timpul hackathong-ului. Ajutând și explicând toate mașinile și materialele care erau la îndemână și Aidan a avut o mare răbdare explicând și ajutând acest noob de codificare.
• Chun-Yian Liew, un coleg participant care a realizat și un proiect uimitor. Chun m-a ajutat și de câteva ori când nu înțelegeam ce se întâmplă cu codarea.