Hologrāfiskās plāksnes - fotonikas izaicinātājs Hackathon PhabLabs: 6 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

Šī gada sākumā mani uzaicināja piedalīties PhabLabs Photonics Hackathon zinātnes centrā Delft Nīderlandē. Šeit viņiem ir lieliska darba telpa ar daudzām mašīnām, kuras varētu izmantot, lai radītu kaut ko tādu, ko es parasti nevarētu padarīt tik vienkāršu.

Uzsākot hakatonu, es uzreiz domāju, ka būtu interesanti kaut ko darīt ar tur pieejamajām CNC lāzera iekārtām.

Darbnīcā viņiem stāvēja neliela apgaismota akrila plāksne, kas iegravēta ar lego patentu, veidojot sava veida hologrammu, bet tikai vienu slāni, tāpēc tas bija tikai 2D attēls. Tas man lika aizdomāties, kas būtu iespējams, ja paņemtu vairākus akrila slāņus un izveidotu īstu 3D hologrāfisku attēlu.

Es sāku ar tikai sfēru, un patiesībā tas tiešām sāka izskatīties kā īsta piekarināta sfēra, spēlējoties apkārt ar apgaismojumu, es nonācu pie idejas, vai tad tā spētu spēlēties arī ar (baltās) gaismas spektru no sarkanās zaļās un zilās gaismas, vai tiešām būtu iespējams atkal radīt baltu gaismu, ja šīs plāksnes būtu novietotas viena aiz otras, katra plāksne tikai izmantojot primārās gaišās krāsas - sarkanzaļo vai zilo.

1. darbība. Nepieciešamie materiāli un instrumenti

Rīki:

• CNC lāzera griešanas un kodināšanas iekārta
• Lodāmurs utt.
• Karstās līmes pistole
• 3D printeris (agrīnā prototipēšanas stadijā)
• Plyer
• Kalibri
• Slīpēšanas papīrs

Programmatūra:

• Fusion 360
• Arduino IDE
• Cura

Materiāli:

elektronika:

• Gaismas diodes (mazas plānas SMD3535 LED sloksnes, lai plāksnes būtu tuvu viena otrai)
• ESP8266
• 5V 10A barošanas avots
• Elektroinstalācija, tikai vienkārši plāni vadi 5v LED

materiāli "skulptūrai":

• 3 mm akrils (iegravēts lāzera mašīnā)
• Koks, lāzers, lai uzstādītu gaismas diodes un atbalstītu akrilu
• 3D drukāšana agrīnā prototipā LED stiprinājumam un akrila atbalstam.
• materiāls kastes izgatavošanai, sākumā izmantoju putuplastu, lai ātri izgatavotu kārbu un vēlāk lāzeru CNC grieztu koku.

2. darbība: 2. darbība: kodināšana ar lāzeru un apgaismojuma pārbaude

Pirmā lieta, ko vēlējos pārbaudīt, bija iespēja izveidot 3D hologrammu ar vairākām akrila plāksnēm, sākot ar sfēru. veidot no vairākām plāksnēm.

Es ar savu 3D printeri iespiedu vienkāršu pamatni PLA, un es pievienoju dažas gaismas diodes, kuras man joprojām bija.

Šī procesa laikā man radās ideja, vai būtu iespējams radīt baltu (gaišu) krāsu, ja gaismas diodes krāsotu tikai sarkani zaļā vai zilā krāsā, ja trīs plāksnes RGB krāsā teorētiski kļūtu baltas, bet vai tas darbotos arī tad, ja tās būtu slāņainas.

Pēc šī visa salikšanas un apgaismojuma es uzzināju, ka tas tiešām strādāja, tas nebija ideāli balts, bet tas noteikti sajauca krāsas slāņos aiz tā.

Es domāju, ka varbūt tas darbotos labāk, ja es pārietu no cietas kodināšanas, lai izveidotu formu uz punktiem, lai gaisma būtu vieglāk saskatāma vairākos slāņos un faktiski darbotos kā "pikseļi", bet pēc tam 3D formātā.

Lai pilnveidotu procesu, es izveidoju dažas testa lapas ar atšķirīgu punktu blīvumu, kā arī izmantoju vairākus dažādus iestatījumus, lai lāzeru noregulētu uz perfektu kodināšanas spēku. Jums ir jāpielāgo lāzers jaudai, ko tas izmanto kodināšanai, jo lielāka jauda un lēnāka kodināšana radīs dziļāku kodināšanu, un ne visi šajā situācijā darbojas tik labi kā citi. katram lāzeram tas ir atšķirīgs, es ieteiktu izmantot diezgan zemu iestatījumu, šai skulptūrai nav nepieciešama dziļa kodināšana.

3. darbība: 3. darbība: galīgais prototips

Galīgajam prototipam es nolēmu izgatavot akrila plāksnes ar izmēru 20x20 cm, lai jūs varētu redzēt vēl dažas detaļas un labāk sajust, kā tas varētu izskatīties pat lielākā mērogā.

Es izveidoju gaismas moduli, kurā es varētu ievietot 21 plāksni (7X3), jo vēlējos to izmantot, lai pārbaudītu, cik tālu būtu iespējams noiet, cik plāksnes varētu novietot, pirms efekts tiek pazaudēts vai kā es atradu kad kļūst “netīrs”. Es uzzināju, ka 12 būtu pienācīgs maksimums, paaugstinot to, radās pārāk daudz izplūšanas.

Es arī pārbaudīju un spēlēju ar attālumu starp plāksnēm, izlaižot vienu plāksni, tiek dubultots attālums starp plāksnēm un tālāk, šeit es arī uzzināju, ka tas ir diezgan izšķirošs, palielinot attālumu, mainās arī efekts. Es domāju, ka tas notiek tā, ka ar lielāku attālumu acis ir labāk iespējamas dziļuma noteikšanā. Tā rezultātā krāsas tiek mazāk sajauktas.

Gaismas "plāksnei" ir gaismas josla ar 9 gaismas diodēm katrai plāksnes datu līnijai, kas iet uz priekšu un atpakaļ, ar 5V elektropārvades līnijām katrā pusē, + līniju vienā pusē un - līniju otrā pusē, padarot to arī diezgan viegli salabot.

Gaismas diodes un ESP8266 barošanai tiek izmantots 5V 10A barošanas avots.

ESP mēs izveidojām kodu, izmantojot hakatona prasmīgāku kodētāju palīdzību, šis gabals man arī bija kodēšanas vingrinājums. Kods, kuru es beidzot izmantoju, ir kods, kas nepārtraukti izgaismo visas plāksnes no RGB uz GRB uz BRG un atkal uz RGB. Gaismas diodes vadības grupēšana uz 9 gaismas diodēm, lai katrai plāksnei būtu viena krāsa, kods kontrolē 12 plāksnes/braucienus, pārējās ir vienkārši neaktīvas, jo man tās nebija vajadzīgas. Es šeit pievienoju kodu.

Es arī mēģināju kontrolēt gaismas diodes, izmantojot ESP wifi, izmantojot artnetu un madmapper, taču vēl nebiju apmierināts ar rezultātiem, tam vajadzētu darboties labi, bet man vispirms vajadzētu labāk izprast šīs "kartēšanas" metodes.

4. solis: gūtās atziņas

Pirmā lieta, ko es iemācījos, bija darbs ar CNC lāzera griezēju un gravieri. Agrāk es izmantoju šīs metodes modeļu izgatavošanai, bet es nekad neņēmu laiku, lai izpētītu precīzāku noregulēšanu, īpaši gravēšanas/kodināšanas pielāgošanu. Uzzinot, ka tas ievērojami atšķiras no iegūtās gaismas intensitātes, un ne tikai tas nozīmē, ka “dziļāka” gravēšana ir labāka, man vajadzēja atrast pietiekami daudz, bet ne pārāk lielu kodināšanas līdzsvaru.

Šim projektam es arī gribēju, lai tas būtu kā atsevišķs objekts, tāpēc ar kodētu ESP šajā gadījumā, kas kontrolē gaismas diodes bez jebkādas citas ievades, arī tāpēc, ka vēlējos iegūt labāku izpratni par kodēšanu, agrāk es veicu dažus ļoti vienkārši kodēts, un šī gabala kodi joprojām nav īsti sarežģīti, bet, kad es sāku šo hakatonu, šīs daļas vēl bija pilnīgi jaunas.

Tad pēc šiem izgatavošanas paņēmieniem nonāca pie gaismas izpratnes. kā tas sajauktos un vai tas pat sajauktos? Noskaidroja, ka strādājot ar punktiem, nevis pilnībā iegravētu formu, izveidojot "pikseļus", kā norādīts iepriekš. Vispirms noskaidrojot, ka tas darbojas, bet, kad palielināju attālumu starp plāksnēm, efekts atkal samazinājās, cilvēka acs uztvere liek tai darboties un sajauc krāsas, bet arī notiek kaut kas maģisks, jo jūsu acis nespēj satvert notiekošo, tās nevar tiešām koncentrējieties uz dziļumu. Bet, ja palielinās attālums starp plāksnēm, jūsu acis var koncentrēties uz dziļumu, bet tad burvība ir pazudusi.

5. solis: potenciāli uzlabojumi

Pirmais uzlabojums, pie kura vēl strādāju, ir izvēlēties labāku un sarežģītāku kodu, lai kontrolētu plāksnes. Mans mērķis ir aktivizēt vairākus iestatījumus un iepriekš kodētus efektus, tāpēc es arī izvēlējos izmantot ESP, jo tad es varētu tos viegli aktivizēt/kontrolēt, izmantojot wifi.

Turklāt es vēlos izgatavot gaismu tikai 12 plāksnēm, kā es galu galā izvēlējos izmantot, tagad izgatavotais gabals ir ideāls šim testēšanas posmam ar attālumu un plākšņu skaitu utt., Bet tagad es izvēlējos izvēlēties 12 plāksnes, kuras es pārtaisīšu viens, kas paredzēts 12 plāksnēm, kā arī nedaudz uzlabo LED uzstādīšanu, tagad tie ir pielīmēti un tur ar improvizētu putuplasta plātni, ilgu laiku tas nederēs gaismas diodēm, es tos pielīmēšu pie alumīnija labāka siltuma vadītspēja un tie ir kā moduļi, lai, ja kaut kas saplīst, vienu sloksni var viegli izņemt un nomainīt.

Attiecībā uz plāksnēm es arī joprojām pārbaudu, ko darīt ar sāniem, tagad sāni ir tikai atklāti un jūs varat redzēt, kādā krāsā tie ir izgaismoti. Es mēģināju izveidot korpusu ap visu gabalu, bet neesmu apmierināts ar to, jo tāpēc es sāku testēt ar dažiem īpašiem 3D drukātiem profiliem, krāsojot malas vai izmantojot atstarojošu foliju, lai gaisma paliktu "iekšā" plāksnēs.

6. solis: kliedziet

Es vēlos pateikt īpašu paldies šādām personām:

• Teunam Verkerkam par uzaicinājumu piedalīties hakatonā
• Nabi Kambiz, Nuriddin Kadouri un Aidan Wyber par palīdzību un norādījumiem hakatona laikā. Palīdzot un izskaidrojot visas mašīnas un materiālus, kas bija pie rokas, un Aidanam bija liela pacietība, izskaidrojot un palīdzot šim kodējošajam priekšmetam.
• Chun-Yian Liew, dalībnieks, kurš arī veica pārsteidzošu projektu. Čuns man arī palīdzēja pāris reizes, kad es nesapratu, kas notiek ar kodēšanu.