Plaques hologràfiques - Photonics Challenger Hackathon PhabLabs: 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

A principis d’aquest any se’m va demanar que participés a la Hackathon PhabLabs Photonics al Science Center Delft als Països Baixos. Aquí tenen un gran espai de treball amb moltes màquines que es podrien utilitzar per crear alguna cosa que normalment no seria capaç de fer tan fàcil.

Començant el hackathon, de seguida vaig pensar que seria interessant fer alguna cosa amb les màquines làser CNC que hi ha disponibles.

Al taller hi havia una petita placa acrílica il·luminada que estava gravada amb la patent de lego fent una mena d’holograma però només una capa, de manera que només era una imatge 2D. Això em va fer pensar què seria possible si agafés diverses capes d’acrílic i creas una imatge hologràfica 3D real.

Vaig començar amb només una esfera i realment va començar a semblar una autèntica esfera suspesa, jugant amb la il·luminació. Vaig arribar a la idea si llavors també seria capaç de jugar amb l'espectre de llum (blanca) de llum vermella verda i blava, seria realment possible tornar a crear llum blanca amb aquestes plaques col·locades darrere l’un de l’altre, utilitzant cada placa només colors de llum primaris, vermell verd o blau?

Pas 1: Pas 1 Material i eines necessàries

Eines:

• Màquina de tall i gravat per làser CNC
• Soldador, etc.
• Pistola de cola calenta
• Impressora 3D (en fase inicial de prototipatge)
• Plyer
• Pinxes
• Paper de polir

Programari:

• Fusion 360
• IDE Arduino
• Cura

Materials:

electrònica:

• LEDs (petites tires fines LED SMD3535 per aconseguir que les plaques s’acostin)
• ESP8266
• Alimentació 5v 10A
• Cablejat, només cables prims simples per als leds de 5v

materials per a "escultura":

• Acrílic de 3 mm (gravat a la màquina làser)
• Fusta, làser per muntar els LED i recolzar l’acrílic
• Impressió 3D en prototipus inicials per a suport LED i suport acrílic.
• material per fer la caixa, vaig utilitzar foamboard per començar a fer una caixa ràpida i posteriorment fusta tallada per làser CNC.

Pas 2: pas 2: gravació làser i proves d'il·luminació

El primer que volia provar era la possibilitat de fer un holograma en 3D amb diverses plaques acríliques, començant per una esfera. acumular-se a partir de diverses plaques.

Vaig imprimir una base senzilla a PLA amb la meva impressora 3D i he afegit alguns LEDs que encara tenia.

Durant aquest procés, vaig tenir la idea de si seria possible crear blanc (clar) si acolorís els LEDs només de color vermell verd o blau, si hi hagués 3 plaques en RGB, en teoria quedaria blanc, però això també funcionaria si estigués en capes.

Després de muntar-ho tot i il·luminar-lo, vaig descobrir que realment funcionava, no era perfecte en blanc, però definitivament barrejava els colors de les capes que hi havia al darrere.

Vaig pensar que potser funcionaria millor si canviés d'un gravat sòlid per crear la forma a punts, de manera que la llum seria més fàcil de veure sobre diverses capes i, de fet, funcionaria com a "píxels", però després en 3D.

Per perfeccionar el procés, vaig fer algunes fulles de prova amb diferent densitat de punts i també vaig utilitzar diversos paràmetres diferents per ajustar el làser a la força de gravat perfecta. Heu d’ajustar el làser per la quantitat d’energia que utilitza per gravar, més potència utilitzeu i més lent gravareu creant un gravat més profund i no tots funcionaran tan bé com els altres en aquesta situació. això és diferent per a cada làser, us recomanaria que feu servir una configuració bastant baixa, ja que no necessiteu un gravat profund per a aquesta escultura.

Pas 3: Pas 3: Prototip final

Per al prototip final, vaig decidir fer plaques acríliques de 20X20cm per poder-ne veure més detalls i tenir una millor sensació de com es podia veure fins i tot a una escala més gran.

Vaig fer un mòdul lleuger on podia col·locar un total de 21 plaques a (7X3) perquè volia utilitzar-lo per provar fins a quin punt seria possible arribar, quantes plaques es podrien col·locar abans que es perdés l’efecte o com he trobat quan arriba a ser "desordenat". Em vaig assabentar que 12 seria un màxim decent, pujar més amunt donaria massa borró.

També vaig provar i vaig jugar amb la distància entre les plaques, saltant una placa cada vegada es duplica l’espai entre les plaques i, a més, aquí també vaig descobrir que això és bastant crucial, quan la distància augmenta, l’efecte també canvia. El que crec que passa és que amb la distància més gran els ulls són millor possibles per detectar la profunditat. Això fa que els colors es barregin menys.

La "placa" lleugera té una tira lleugera de 9 leds per a cada línia de dades de placa que va endavant i enrere en zig-zag, amb línies elèctriques de 5 V a cada costat, + línia per un costat i - línia per l'altre costat, la fabricació també és força fàcil de solucionar.

La font d'alimentació de 5V 10A s'utilitza per alimentar els LED i l'ESP8266 alhora.

Per a l'ESP, vam crear un codi amb ajuda de programadors més qualificats a l'hackathon, aquesta peça també va ser un exercici de codificació per a mi. El codi que he fet servir finalment és un codi que desapareix totes les plaques com una vegada de RGB a GRB a BRG i de nou a RGB en un bucle continu. Agrupant el control LED per 9 leds de manera que cada placa tingui un color, el codi controla 12 plaques / trencades, les altres només estan inactives perquè no les necessitava. He afegit el codi aquí.

També vaig intentar controlar els LED utilitzant el wifi a l’ESP amb artnet i madmapper, però encara no estava satisfet amb els resultats, això hauria de funcionar bé, però primer hauria de comprendre millor aquestes tècniques de "mapatge".

Pas 4: lliçons apreses

El primer que vaig aprendre va ser treballar amb el tallador làser CNC i el gravador. En el passat, utilitzava aquestes tècniques per fer models, però mai em vaig dedicar el temps a examinar l’afinació més precisa, especialment l’afinació del gravat / gravat. Esbrinar que això fa una gran diferència en la intensitat de la llum resultant, i no només és millor que signifiqui un gravat "més profund", calia trobar l'equilibri de l'aiguafort prou, però no gaire.

Per a aquest projecte també volia tenir-lo com a objecte autònom, de manera que amb un ESP codificat en aquest cas que controla els LED sense necessitar cap altra entrada, també perquè volia entendre millor la codificació. realment senzill, i els codis d'aquesta peça encara no són realment complexos, però quan vaig començar aquest hackathon, algunes d'aquestes parts eren encara totalment noves.

Després d’aquestes tècniques de fabricació es va arribar a la comprensió de la llum. com es barrejaria i fins i tot es barrejaria? Es va assabentar que treballar amb punts en lloc de tenir una forma totalment gravada, creant els "píxels" com s'ha dit anteriorment. Primer vaig descobrir que funciona, però quan vaig augmentar la distància entre les plaques, l’efecte va tornar a disminuir, la percepció de l’ull humà fent que funcioni i barregi els colors, però també passa alguna cosa màgica perquè els teus ulls no poden agafar el que passa, no poden centrar-se realment en la profunditat. Però si augmenta la distància entre les plaques, els ulls es poden centrar en la profunditat, però la màgia ha desaparegut.

Pas 5: millores potencials

La primera millora que encara estic treballant és obtenir un codi millor i més complex per controlar les plaques. El meu objectiu és tenir diversos paràmetres i efectes precodificats que es puguin desencadenar, per això també vaig optar per utilitzar un ESP perquè llavors podria activar-los / controlar-los fàcilment mitjançant wifi.

A més, vull fer una llum per a només 12 plaques, com la que finalment vaig escollir, la peça que vaig fer ara és perfecta per a aquesta fase de proves amb la distància i el nombre de plaques, etc. una que està feta per a 12 plaques i que també fa que el muntatge dels LED sigui una mica millor, ara s’enganxen allà i es mantenen al seu lloc amb un taulell improvisat, durant molt de temps això no serà bo per als LED, els enganxaria a l’alumini per millor conductivitat de la calor i tingueu-los com a mòduls, de manera que si alguna cosa es trenca es pot treure i substituir fàcilment una tira.

Per a les plaques, encara estic provant què fer amb els laterals, ara els laterals només estan exposats i es pot veure de quin color estan il·luminats. Vaig provar de construir un recinte al voltant de tota la peça, però no em va alegrar perquè Vaig tornar a reflectir la llum. Així que vaig començar a provar amb alguns perfils impresos en 3D especials, pintant les vores o fent servir un paper reflectant per mantenir la llum "dins" de les plaques.

Pas 6: Cridar

M'agradaria donar un agraïment especial a les persones següents:

• Teun Verkerk per la invitació a participar en el hackathon
• Nabi Kambiz, Nuriddin Kadouri i Aidan Wyber, per obtenir ajuda i orientació durant el hackathong. Ajudar i explicar totes les màquines i materials disponibles i Aidan va tenir molta paciència explicant i ajudant aquest noob de codificació.
• Chun-Yian Liew, un company participant que també va fer un projecte increïble. Chun també em va ajudar un parell de vegades quan no entenia què passava amb la codificació.