Holografske ploče - Photonics Challenger Hackathon PhabLabs: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Početkom ove godine zamoljen sam da učestvujem na PhabLabs Photonics Hackathonu u Naučnom centru Delft u Holandiji. Ovdje imaju odličan radni prostor s puno mašina koje bi se mogle koristiti za stvaranje nečega što inače ne bih mogao učiniti tako lakim.

Pokrenuvši hackathon odmah sam pomislio da bi bilo zanimljivo učiniti nešto sa CNC laserskim mašinama koje su tamo dostupne.

U radionici su tamo stajali mala osvijetljena akrilna ploča koja je urezana patentom lega koji pravi neku vrstu holograma, ali samo u jednom sloju pa 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 zaista počela izgledati kao prava suspendirana sfera, poigravajući se sa osvjetljenjem. Došao sam na ideju da li će se onda moći poigrati i sa spektrom (bijele) svjetlosti koja se stvara crvenog zelenog i plavog svjetla, bi li zaista bilo moguće ponovno stvoriti bijelo svjetlo s ovim pločama postavljenim jedna iza druge, pri čemu bi svaka ploča koristila samo primarne boje svjetla, crvenu zelenu ili plavu.

Korak 1: Korak 1 Potrebni materijali i alati

Alati:

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

Softver:

• Fusion 360
• Arduino IDE
• Cura

Materijali:

elektronika:

• LED diode (male tanke SMD3535 LED trake 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 laserskoj mašini)
• 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 laserski CNC rezano drvo.

Korak 2: Korak 2: Lasersko jetkanje i ispitivanje rasvjete

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

Odštampao sam jednostavnu bazu u PLA sa svojim 3D štampačem i dodao sam neke LED diode koje sam još ležao.

Tokom ovog procesa došao sam na ideju da li bi bilo moguće stvoriti bijelu (svjetlosnu) boju ako bih obojao LED diode samo u crvenu zelenu ili plavu boju, a 3 ploče u RGB -u tada bi u teoriji postale bijele, ali bi li ovo funkcioniralo i 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 oblik s čvrstim graviranjem kako bih stvorio oblik u točkice kako bi svjetlo bilo lakše vidjeti preko više slojeva i zapravo raditi kao "pikseli", ali tada u 3D -u.

Da bih usavršio proces, napravio sam nekoliko probnih listova s različitom gustoćom točkica, a također sam koristio više različitih postavki za podešavanje lasera na savršenu snagu jetkanja. Morate podesiti laser prema količini energije koju koristi za graviranje, što više energije koristite i sporije graviranje će stvoriti 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 ploča se može postaviti prije nego što se efekt 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 udaljenošću između ploča, preskačući jednu ploču odjednom udvostručuje se razmak između ploča i dalje, ovdje sam također otkrio da je to vrlo važno, kada 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.

Svijetla "ploča" ima svjetlosnu traku od 9 LED dioda za svaku liniju podataka ploče koja ide naprijed -natrag cik -cak, s 5v električnim vodovima 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 izvesnu pomoć veštijih kodera na hakatonu, ovaj komad je za mene takođe bio vežba kodiranja. Kôd koji sam na kraju upotrijebio je kôd koji blijedi sve ploče kao jednom iz RGB u GRB u BRG i nazad u RGB ponovo 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 madmapper -om, ali još nisam bio zadovoljan rezultatima, ovo bi trebalo dobro funkcionirati, ali prvo bih trebao bolje razumjeti ove tehnike "mapiranja".

Korak 4: Naučene lekcije

Prvo što sam naučio je rad sa CNC laserskim rezačem i graverom. Ranije sam koristio ove tehnike za izradu modela, ali nikada nisam odvojio vrijeme da se pozabavim preciznijim ugađanjem, posebno podešavanjem graviranja/bakropisa. Uvidjevši da ovo čini veliku razliku u rezultirajućem intenzitetu svjetlosti, a ne samo da jednostavno znači da je "dublje" graviranje bolje, morao sam pronaći ravnotežu graviranja samo dovoljno, ali ne previše.

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

Nakon ovih tehnika izrade došlo se do razumijevanja svjetlosti. kako bi se ovo miješalo i bi li se ovo uopće miješalo? Otkrili smo da rad s točkicama umjesto potpuno urezanim oblikom stvara "piksele" kao što je ranije rečeno. 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 zaista se fokusirajte 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 pomoću WiFi -ja.

Nadalje, želim napraviti svjetlo za samo 12 ploča koje sam na kraju odlučio koristiti, komad koji sam napravio sada je savršen 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 zalijepljene tamo i drže se na mjestu improviziranom pjenom, dugo to ne bi bilo dobro za LED diode, zalijepio bih ih za aluminij za bolju toplinsku provodljivost i imaju ih kao module, pa ako se nešto pokvari jedna traka se lako može izvaditi i zamijeniti.

Što se tiče ploča, još uvijek testiram šta da radim sa stranama, 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 ponovo je reflektirao svjetlost. Pa sam počeo testirati s nekim posebnim 3D ispisanim profilima, slikajući rubove ili koristeći reflektirajuću foliju kako bi svjetlo ostalo "unutar" ploča.

Korak 6: Isključite se

Želeo bih da se zahvalim sledećim osobama:

• Teun Verkerk na pozivu za učešće na hackathonu
• Nabi Kambiz, Nuriddin Kadouri i Aidan Wyber, za pomoć i smjernice tokom hackathonga. Pomažući i objašnjavajući sve mašine 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 kada nisam razumio šta se dešava s kodiranjem.