Holografske ploče - Photonics Challenger Hackathon PhabLabs: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Početkom ove godine zamoljen sam da sudjelujem na PhabLabs Photonics Hackathonu u Znanstvenom centru Delft u Nizozemskoj. Ovdje imaju izvrstan radni prostor s puno strojeva koji bi se mogli koristiti za stvaranje nečega što inače ne bih mogao učiniti tako lakim.

Pokrenuvši hackathon odmah sam pomislio da bi bilo zanimljivo učiniti nešto s CNC laserskim strojevima koji su tamo dostupni.

U radionici su stajali mala osvijetljena akrilna ploča koja je bila urezana patentom lega koji je napravio neku vrstu holograma, ali samo jedan sloj, tako da je to bila samo 2D slika. To me natjeralo na razmišljanje što bi bilo moguće uzeti nekoliko slojeva akrila i stvoriti pravu 3D holografsku sliku.

Počeo sam sa samo sferom i zapravo je počela izgledati kao prava suspendirana kugla, poigravajući se sa rasvjetom i došao sam na ideju hoće li se onda moći poigrati i sa spektrom (bijele) svjetlosti koja se stvara crvenog zelenog i plavog svjetla, bi li zapravo bilo moguće ponovno stvoriti bijelo svjetlo s tim pločama postavljenim jedna iza druge, pri čemu svaka ploča koristi samo primarne boje svjetla, crvenu zelenu ili plavu.

Korak 1: Korak 1 Potrebni materijali i alati

Alati:

• CNC stroj za lasersko rezanje i graviranje
• Lemilica itd.
• Pištolj za vruće ljepilo
• 3D pisač (u ranoj fazi izrade prototipa)
• Plyer
• Čeljusti
• Brusni papir

Softver:

• Fusion 360
• Arduino IDE
• Cura

Materijali:

elektronika:

• LED diode (male tanke LED trake SMD3535 za približavanje ploča)
• ESP8266
• Napajanje 5v 10A
• Ožičenje, samo jednostavne tanke žice za LED diode od 5 V.

materijali za "skulpturu":

• 3 mm akril (gravirano u laserskom stroju)
• Drvo, laser za postavljanje LED dioda na akril
• 3D ispis u ranom prototipu za LED nosač i akrilnu podršku.
• materijala za izradu kutija, u početku sam koristio pjenu za izradu kutija, a kasnije laserskim CNC rezanjem drva.

Korak 2: Korak 2: Lasersko jetkanje i ispitivanje rasvjete

Prvo što sam htio testirati bila je mogućnost izrade 3d holograma s više akrilnih ploča, počevši od kugle. izgrađuju se od više ploča.

Ja sam svojim 3D printerom ispisao jednostavnu bazu u PLA -u i dodao neke LED diode koje sam još ležao.

Tijekom ovog procesa došao sam na ideju bi li bilo moguće stvoriti bijelu (svjetlosnu) boju ako bih LED -e obojio samo u crvenu zelenu ili plavu boju, a 3 ploče u RGB -u tada bi u teoriji postale bijele, ali bi li i ovo funkcioniralo ako je slojevito.

Nakon što sam sve ovo spojio i osvijetlio, otkrio sam da je to nekako funkcioniralo, nije bilo savršeno bijelo, ali je definitivno miješalo boje u slojevima iza njega.

Mislio sam da bi to možda bolje funkcioniralo ako bih promijenio čvrstu bakropis da stvorim oblik u točkice kako bi svjetlo bilo lakše vidjeti preko više slojeva i zapravo raditi kao "pikseli", ali tada u 3D.

Da bih usavršio proces, napravio sam nekoliko testnih listova s različitom gustoćom točkica, a također sam koristio više različitih postavki za podešavanje lasera na savršenu snagu jetkanja. Morate prilagoditi laser količini energije koju koristi za graviranje, što više snage koristite i sporije graviranje stvorit će dublje bakropis, a neće svi raditi tako dobro kao drugi u ovoj situaciji. ovo je različito za svaki laser, preporučio bih da koristite prilično nisku postavku, za ovu skulpturu vam ne treba duboko urezivanje.

Korak 3: Korak 3: Završni prototip

Za konačni prototip odlučio sam napraviti akrilne ploče dimenzija 20X20 cm kako biste u njih mogli vidjeti još neke detalje i steći bolji osjećaj kako bi to uopće moglo izgledati u većim razmjerima.

Napravio sam svjetlosni modul u koji sam mogao postaviti ukupno 21 ploču (7X3) jer sam ga htio upotrijebiti za testiranje koliko je moguće ići, koliko se ploča može postaviti prije nego što se učinak izgubi ili kako sam našao kada postaje "neuredno". Otkrio sam da bi 12 bilo pristojan maksimum, a viši rezultat rezultirao je previše zamućenja.

Također sam testirao i igrao se s razmakom između ploča, preskačući jednu ploču odjednom udvostručuje se razmak između ploča i dalje, ovdje sam također otkrio da je to vrlo važno, kad se poveća udaljenost mijenja se i učinak. Ono što mislim da se događa je da su s većom udaljenošću oči bolje moguće otkriti dubinu. To dovodi do toga da se boje manje miješaju.

Svjetlosna "ploča" ima svjetlosnu traku od 9 LED dioda za svaku podatkovnu liniju ploče koja ide naprijed -natrag cik -cak, s naponskim vodovima od 5 V sa svake strane, + linijom s jedne strane i - linijom s druge strane, što također čini prilično lako popraviti.

Napajanje 5V 10A koristi se za napajanje LED dioda i ESP8266 odjednom.

Za ESP smo napravili kôd uz određenu pomoć vještijih kodera na hackathonu, ovaj komad je za mene bio i vježba kodiranja. Kôd koji sam na kraju upotrijebio je kôd koji blijedi sve ploče od RGB -a do GRB -a do BRG -a i natrag do RGB -a u kontinuiranoj petlji. Grupiranje LED kontrole po 9 LED dioda tako da svaka ploča ima jednu boju, kôd kontrolira 12 ploča/okidača, ostale su jednostavno neaktivne jer mi nisu trebale. Ovdje sam dodao kôd.

Također sam pokušao kontrolirati LED diode koristeći wifi na ESP -u s artnetom i madmapperom, ali još nisam bio zadovoljan rezultatima, ovo bi trebalo funkcionirati, ali prvo bih trebao bolje razumjeti ove tehnike "mapiranja".

Korak 4: Naučene lekcije

Prvo što sam naučio je rad s CNC laserskim rezačem i graverom. U prošlosti sam koristio ove tehnike za izradu modela, ali nikad nisam odvojio vrijeme da pogledam preciznije ugađanje, posebno ugađanje graviranja/bakropisa. Otkrivši da to čini veliku razliku u rezultirajućem intenzitetu svjetlosti, a ne samo da jednostavno znači da je "dublje" graviranje bolje, morao sam pronaći ravnotežu bakropisa tek toliko, ali ne previše.

Za ovaj projekt želio sam ga imati i kao samostalni objekt pa s kodiranim ESP -om u ovom slučaju koji kontrolira LED diode bez ikakvog drugog ulaza, također zato što sam želio bolje razumjeti kodiranje, u prošlosti sam napravio neke stvarno jednostavno kodirano, a kodovi za ovaj komad još uvijek nisu baš složeni, ali kad sam započeo ovaj hackathon, dijelovi ovoga bili su još potpuno novi.

Zatim je nakon ovih tehnika izrade došlo do razumijevanja svjetla. kako bi se ovo miješalo i bi li se ovo uopće miješalo? Otkrili smo da rad s točkama umjesto potpuno ugraviranog oblika stvara "piksele" kako je ranije navedeno. Prvo sam saznao da to funkcionira, ali kad sam povećao udaljenost između ploča, učinak se zapravo opet smanjio, percepcija ljudskog oka koja je radila i miješala boje, ali i nešto čarobno što se događa jer vaše oči ne mogu dokučiti što se događa, ne mogu stvarno se usredotočite na dubinu. Ali ako se poveća udaljenost između ploča, vaše se oči mogu usredotočiti na dubinu, ali tada magija nestaje.

Korak 5: Potencijalna poboljšanja

Prvo poboljšanje na kojem još radim je pronaći bolji i složeniji kod za kontrolu ploča. Moj cilj je imati više postavki i unaprijed kodiranih efekata koji se mogu pokrenuti, zato sam i odabrao korištenje ESP -a jer bih ih tada mogao jednostavno pokrenuti/kontrolirati putem WiFi -ja.

Nadalje, želim napraviti svjetlo za samo 12 ploča koje sam na kraju odlučio koristiti, komad koji sam sada napravio savršen je za ovu fazu testiranja s udaljenošću i brojem ploča itd., Ali sada sam odabrao 12 ploča koje ću preraditi jedan koji je napravljen za 12 ploča i također poboljšava ugradnju LED dioda, sada su tu zalijepljene i drže se na mjestu improviziranom pjenom, dugo to ne bi bilo dobro za LED diode, zalijepio bih ih na aluminij za bolju toplinsku vodljivost i imaju ih kao module pa ako se nešto pokvari jedna se traka može lako izvaditi i zamijeniti.

Za ploče također još uvijek isprobavam što učiniti sa stranicama, sada su stranice samo izložene i možete vidjeti u kojoj su boji osvijetljene, pokušao sam sagraditi kućište oko cijelog komada, ali nisam bio zadovoljan time reflektirao svjetlost. Pa sam počeo testirati s nekim posebnim 3D ispisanim profilima, bojati rubove ili koristiti reflektirajuću foliju kako bi svjetlo ostalo "unutar" ploča.

Korak 6: Isključite se

Posebno bih se zahvalio sljedećim osobama:

• Teun Verkerk na pozivu za sudjelovanje u hackathonu
• Nabi Kambiz, Nuriddin Kadouri i Aidan Wyber, za pomoć i smjernice tijekom hackathonga. Pomažući i objašnjavajući sve strojeve i materijale koji su bili pri ruci, Aidan je imao veliko strpljenje objašnjavajući i pomažući ovom šifriranju.
• Chun-Yian Liew, sudionik koji je također napravio nevjerojatan projekt. Chun mi je također nekoliko puta pomogao kad nisam razumio što se događa s kodiranjem.