Plat Holografik - Photonics Challenger Hackathon PhabLabs: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Pada awal tahun ini saya diminta untuk mengambil bahagian dalam PhathLabs Photonics Hackathon di Science Center Delft di Belanda. Di sini mereka mempunyai ruang kerja yang hebat dengan banyak mesin yang dapat digunakan untuk membuat sesuatu yang biasanya tidak dapat saya buat dengan mudah.

Memulakan hackathon saya segera berfikir bahawa akan menarik untuk melakukan sesuatu dengan mesin laser CNC yang terdapat di sana.

Di bengkel itu mereka mempunyai piring akrilik ringan yang berdiri di sana yang diukir dengan paten lego membuat semacam hologram tetapi hanya satu lapisan sehingga hanya gambar 2D. Ini membuat saya berfikir apa yang mungkin berlaku jika saya mengambil beberapa lapisan akrilik dan membuat gambar holografik 3D yang sebenar.

Saya bermula dengan hanya bola dan ia benar-benar mulai kelihatan seperti sfera yang digantung yang sebenar, bermain-main dengan pencahayaan saya mendapat idea jika ia juga dapat bermain dengan spektrum cahaya putih cahaya Hijau Merah dan Biru, adakah mungkin untuk membuat cahaya putih lagi dengan pelat ini diletakkan di belakang satu sama lain, setiap plat hanya menggunakan warna cahaya utama, Merah Hijau atau Biru.

Langkah 1: Langkah 1 Bahan dan Alat Diperlukan

Alat:

• Mesin pemotong dan ukiran laser CNC
• Besi pematerian dll.
• Pistol gam panas
• Pencetak 3D (dalam fasa prototaip awal)
• Plyer
• Pemanggil
• Kertas pengamplasan

Perisian:

• Fusion 360
• Arduino IDE
• Cura

Bahan:

elektronik:

• LED (jalur LED SMD3535 nipis kecil untuk meletakkan piring rapat)
• ESP8266
• Bekalan kuasa 5v 10A
• Pendawaian, hanya wayar nipis sederhana untuk lekapan 5v

bahan untuk "patung":

• 3mm akrilik (terukir dalam mesin laser)
• Kayu, laser untuk memasang LED ke dan menyokong akrilik
• Cetakan 3D dalam prototaip awal untuk pemasangan LED dan sokongan akrilik.
• bahan untuk membuat kotak, saya menggunakan foamboard pada awalnya untuk membuat kotak dengan cepat kemudian laser memotong kayu CNC.

Langkah 2: Langkah 2: Ujian Lekapan dan Pencahayaan Laser

Perkara pertama yang ingin saya uji ialah kemungkinan membuat hologram 3d dengan pelbagai plat akrilik, bermula dengan sfera. membina pelbagai pinggan.

Saya mencetak pangkalan sederhana di PLA dengan pencetak 3d saya mempunyai diri saya sendiri dan menambahkan beberapa LED yang masih ada.

Semasa proses ini, saya mendapat idea untuk membuat warna putih (cahaya) jika saya akan mewarnai LED hanya merah hijau atau biru, mempunyai 3 plat dalam RGB secara teori akan menjadi putih, tetapi adakah ini juga berfungsi jika berlapis.

Setelah memasang semua ini dan menyalakannya, saya mendapat tahu bahawa ia benar-benar berfungsi, ia tidak putih sempurna tetapi ia pasti mencampurkan warna di lapisan di belakangnya.

Saya fikir ini mungkin akan berfungsi lebih baik jika saya berubah dari bentuk yang kukuh untuk membuat bentuk menjadi titik sehingga cahaya akan lebih mudah dilihat di beberapa lapisan dan sebenarnya berfungsi sebagai "piksel" tetapi kemudian dalam bentuk 3D.

Untuk menyempurnakan proses, saya membuat beberapa helaian ujian dengan ketumpatan titik yang berbeza dan juga menggunakan beberapa tetapan yang berbeza untuk menyetel laser dengan kekuatan etsa yang sempurna. Anda harus menyetel laser untuk jumlah daya yang digunakannya untuk mematangkan, semakin banyak daya yang anda gunakan dan semakin perlahan anda akan menghasilkan etch yang lebih dalam, dan tidak semua berfungsi sebaik yang lain dalam situasi ini. ini berbeza untuk setiap laser, saya akan mengesyorkan untuk menggunakan tetapan yang agak rendah, anda tidak memerlukan ukiran mendalam untuk patung ini.

Langkah 3: Langkah 3: Prototaip Akhir

Untuk prototaip terakhir, saya memutuskan untuk membuat plat akrilik berukuran 20X20cm sehingga anda dapat melihat lebih banyak butiran di dalamnya dan mendapatkan gambaran yang lebih baik tentang bagaimana ia dapat dilihat pada skala yang lebih besar.

Saya membuat modul ringan di mana saya boleh meletakkan sejumlah 21 pinggan (7X3) kerana saya ingin menggunakannya untuk menguji sejauh mana jarak yang boleh dilalui, berapa banyak pinggan yang boleh diletakkan sebelum kesannya hilang atau seperti yang saya dapati keluar bila menjadi "tidak kemas". Saya mendapat tahu bahawa 12 akan menjadi maksimum yang baik, kenaikan yang lebih tinggi akan mengakibatkan terlalu kabur.

Saya juga menguji dan bermain dengan jarak antara pinggan, dengan melangkau satu piring sekali gandaan jarak antara piring dan semakin jauh, di sini saya juga dapati bahawa ini cukup penting, apabila jarak meningkat kesannya juga berubah. Apa yang saya rasa berlaku ialah mata dengan jarak yang lebih besar lebih baik dalam mengesan kedalamannya. Ini kemudian menghasilkan bahawa warna tidak sebati.

Lampu "plat" mempunyai jalur cahaya 9 led untuk setiap baris data plat berulang-ulang zig-zag, dengan talian kuasa 5v di setiap sisi, + garis di satu sisi dan - garis di sisi lain, pembuatan juga cukup senang dibetulkan.

Bekalan kuasa 5V 10A digunakan untuk menghidupkan LED dan ESP8266 sekaligus.

Untuk ESP, kami membuat kod dengan sedikit bantuan dari pengkod yang lebih mahir di hackathon, bahagian ini juga merupakan latihan dalam pengekodan untuk saya. Kod yang akhirnya saya gunakan adalah kod yang memudar semua plat sekali dari RGB ke GRB ke BRG dan kembali ke RGB sekali lagi dalam satu gelung berterusan. Mengelompokkan kawalan LED setiap 9 led sehingga setiap plat mempunyai satu warna, kod mengawal 12 plat / perjalanan yang lain hanya tidak aktif kerana saya tidak memerlukannya. Saya menambah kod di sini.

Saya juga cuba mengawal LED menggunakan wifi pada ESP dengan artnet dan madmapper, tetapi tidak berpuas hati dengan hasilnya, ini semestinya berfungsi dengan baik tetapi pertama-tama saya perlu mempunyai pemahaman yang lebih baik mengenai teknik "pemetaan" ini.

Langkah 4: Pelajaran yang Dipelajari

Perkara pertama yang saya pelajari adalah bekerja dengan pemotong laser dan pengukir laser. Dahulu saya menggunakan teknik ini untuk membuat model tetapi saya tidak pernah meluangkan masa untuk meneliti penalaan yang lebih tepat terutama menala ukiran / ukiran. Mengetahui bahawa ini membuat perbezaan bagi intensiti cahaya yang dihasilkan, dan bukan hanya bermaksud ukiran "lebih dalam" lebih baik, saya perlu mencari keseimbangan ukiran cukup tetapi tidak banyak.

Untuk projek ini saya juga ingin memilikinya sebagai objek yang berdiri sendiri sehingga dengan ESP berkod dalam kes ini yang mengawal LED tanpa input lain yang diperlukan, juga kerana saya ingin mendapatkan pemahaman yang lebih baik mengenai pengekodan, pada masa lalu saya membuat beberapa kod yang sangat sederhana, dan kod untuk bahagian ini masih tidak terlalu rumit tetapi ketika saya memulakan hackathon ini, bahagian ini masih baru.

Kemudian setelah teknik pembuatan ini sampai pada pemahaman cahaya. bagaimanakah campuran ini dan adakah ini sebati? Mengetahui bahawa bekerja dengan titik dan bukannya bentuk yang terukir sepenuhnya, mencipta "piksel" seperti yang dinyatakan sebelumnya. Mula-mula mengetahui bahawa ia berfungsi tetapi ketika saya meningkatkan jarak antara plat, kesannya benar-benar menurun, persepsi mata manusia menjadikannya berfungsi dan menggabungkan warna tetapi juga sesuatu yang ajaib berlaku kerana mata anda tidak dapat memahami apa yang sedang berlaku, mereka tidak dapat betul-betul fokus pada kedalaman. Tetapi jika jarak antara pelat ditingkatkan mata anda boleh fokus pada kedalaman tetapi sihir itu hilang.

Langkah 5: Peningkatan Berpotensi

Penambahbaikan pertama yang masih saya jalankan adalah mendapatkan kod yang lebih baik dan lebih kompleks untuk mengawal plat. Tujuan saya adalah untuk mempunyai pelbagai tetapan dan kesan yang boleh dicetuskan, itulah sebabnya saya juga memilih untuk menggunakan ESP kerana ketika itu saya boleh mencetuskan / mengawalnya dengan mudah menggunakan wifi.

Selanjutnya saya ingin membuat lampu hanya untuk 12 plat seperti yang akhirnya saya pilih untuk digunakan, bahagian yang saya buat sekarang sangat sesuai untuk fasa pengujian ini dengan jarak dan bilangan plat dll, tetapi sekarang saya memilih untuk memilih 12 plat yang akan saya buat semula satu yang dibuat untuk 12 pinggan dan juga menjadikan pemasangan LED sedikit lebih baik, sekarang ia dipasang di sana dan tetap di tempatnya dengan papan kayu buatan sendiri, sejak sekian lama ini tidak akan baik untuk LED, saya akan melekatkannya pada aluminium untuk kekonduksian haba yang lebih baik dan menjadikannya sebagai modul supaya jika sesuatu pecah satu jalur mudah dikeluarkan dan diganti.

Untuk pinggan saya juga masih menguji apa yang harus dilakukan dengan sisi, sekarang sisinya hanya terdedah dan anda dapat melihat warna apa yang dinyalakan, saya cuba membina kandang di seluruh bahagian tetapi tidak berpuas hati kerana itu memantulkan kembali cahaya. Oleh itu, saya mula menguji dengan beberapa profil bercetak 3D khas, mengecat tepi atau menggunakan kerajang reflektif untuk mengekalkan cahaya di dalam pinggan.

Langkah 6: Berseru

Saya ingin mengucapkan terima kasih khas kepada orang-orang berikut:

• Teun Verkerk atas jemputan untuk menyertai hackathon
• Nabi Kambiz, Nuriddin Kadouri dan Aidan Wyber, untuk bantuan dan bimbingan semasa hackathong. Membantu dan menerangkan semua mesin dan bahan yang ada di tangan dan Aidan mempunyai kesabaran yang besar untuk menerangkan dan membantu nood pengekodan ini.
• Chun-Yian Liew, rakan peserta yang juga membuat projek yang luar biasa. Chun juga menolong saya beberapa kali ketika saya tidak memahami apa yang berlaku dengan pengekodan.