صفحات هولوگرافیک - Photonics Challenger Hackathon Phab آزمایش ها: 6 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

در ابتدای سال جاری از من خواسته شد تا در هکاتون PhabLabs Photonics در مرکز علمی دلفت در هلند شرکت کنم. در اینجا آنها دارای یک فضای کاری عالی با ماشین های زیادی هستند که می توانند برای ایجاد چیزی استفاده کنند که من به طور معمول نمی توانم به راحتی آن را انجام دهم.

با شروع هکاتون بلافاصله فکر کردم انجام کاری با دستگاه های لیزری CNC که در آنجا موجود است جالب خواهد بود.

در کارگاه آنها یک صفحه کوچک آکریلیک روشن ایستاده بودند که با حق ثبت لگو نوعی هولوگرام ساخته شده بود اما فقط یک لایه بود ، بنابراین فقط یک تصویر دو بعدی بود. این باعث شد فکر کنم اگر چندین لایه اکریلیک بردارم و یک تصویر هولوگرافی سه بعدی واقعی ایجاد کنم ممکن است.

من فقط با یک کره شروع کردم و در واقع شبیه یک کره معلق واقعی به نظر می رسید ، با نورپردازی بازی می کردم به این ایده رسیدم که آیا می تواند با طیف نور (سفید) نیز بازی کند در نور قرمز سبز و آبی ، آیا در واقع امکان ایجاد دوباره نور سفید با این صفحات پشت سر هم وجود دارد ، هر صفحه فقط از رنگهای اصلی روشن ، قرمز سبز یا آبی استفاده می کند.

مرحله 1: مرحله 1 مواد و ابزار مورد نیاز

ابزارها:

• دستگاه برش و حکاکی لیزری CNC
• آهن لحیم کاری و غیره
• چسب حرارتی تفنگی
• چاپگر سه بعدی (در مرحله اولیه نمونه سازی)
• پلایر
• نازک
• کاغذ سنباده

نرم افزار:

• فیوژن 360
• آردوینو IDE
• کورا

مواد:

الکترونیک:

• LED ها (نوارهای کوچک نازک SMD3535 برای نزدیک شدن صفحات به هم)
• ESP8266
• منبع تغذیه 5 ولت 10 آمپر
• سیم کشی ، فقط سیمهای نازک ساده برای LED های 5 ولت

مواد لازم برای "مجسمه سازی":

• اکریلیک 3 میلی متری (حک شده در دستگاه لیزر)
• چوب ، لیزر برای نصب LED ها و پشتیبانی از اکریلیک
• چاپ سه بعدی در نمونه اولیه برای نصب LED و پشتیبانی از اکریلیک.
• از مواد برای ساخت جعبه ، من در ابتدا از فوم بورد برای ساخت سریع جعبه و سپس چوب برش لیزری CNC استفاده کردم.

مرحله 2: مرحله 2: آزمایش لیزر و آزمایش روشنایی

اولین چیزی که می خواستم آزمایش کنم امکان ساخت یک هولوگرام سه بعدی با صفحات اکریلیک متعدد ، با یک کره شروع می شد. از صفحات متعدد بسازید

من یک چاپ ساده در PLA با چاپگر سه بعدی خودم چاپ کردم و تعدادی LED را که هنوز در اطراف آنها قرار داشتم اضافه کردم.

در طی این فرآیند من این ایده را داشتم که آیا امکان ایجاد سفید (روشن) وجود دارد اگر LED ها را فقط سبز یا آبی رنگ کنم ، داشتن 3 صفحه در RGB به لحاظ تئوری سفید می کند ، اما آیا این لایه نیز لایه ای خواهد بود؟ به

پس از نصب همه اینها و روشن کردن این موضوع ، متوجه شدم که واقعاً کار کرده است ، سفید کاملی نبوده ، اما قطعاً رنگ ها را در لایه های پشت آن مخلوط کرده است.

من فکر کردم شاید اگر از حالت قلم محکم برای ایجاد شکل به نقطه تغییر کنم ، بهتر کار می کند تا نور در چندین لایه راحت تر دیده شود و در واقع به عنوان "پیکسل" کار کند ، اما سپس به صورت سه بعدی.

برای تکمیل فرایند ، برخی از ورق های آزمایشی با تراکم متفاوت نقاط را تهیه کردم و همچنین از چندین تنظیم مختلف برای تنظیم لیزر به قدرت اچ کامل استفاده کردم. شما باید لیزر را با توجه به قدرتی که برای اچ کردن استفاده می کند تنظیم کنید ، هرچه قدر از قدرت بیشتری استفاده کنید و با کندی تراش ، یک اچ عمیق تر ایجاد کنید ، و همه در این شرایط به خوبی دیگران عمل نمی کنند. این برای هر لیزر متفاوت است ، من توصیه می کنم از یک محیط نسبتاً کم استفاده کنید ، برای این مجسمه نیازی به اچ عمیق ندارید.

مرحله 3: مرحله 3: نمونه اولیه

برای نمونه اولیه تصمیم گرفتم صفحات اکریلیک با ابعاد 20X20 سانتیمتر بسازم تا بتوانید جزئیات بیشتری را در آنها مشاهده کرده و احساس بهتری نسبت به ظاهر آن در مقیاس بزرگتر داشته باشید.

من یک ماژول نور ایجاد کردم که می توانم در آن 21 صفحه را در (7X3) قرار دهم زیرا می خواستم از آن برای آزمایش اینکه تا کجا می توان پیش رفت ، چند صفحه را می توان قبل از از بین رفتن اثر یا همانطور که پیدا کردم استفاده کرد. کی بهم ریخته می شود من دریافتم که 12 حداکثر مطلوب خواهد بود ، بالاتر رفتن باعث تاری زیاد می شود.

من همچنین فاصله بین صفحات را آزمایش و بازی کردم ، با پرش یک بشقاب در هر بار فاصله بین صفحات دو برابر می شود و بیشتر ، در اینجا نیز متوجه شدم که این بسیار مهم است ، هنگامی که فاصله افزایش می یابد ، تأثیر نیز تغییر می کند. آنچه من فکر می کنم اتفاق می افتد این است که با فاصله بیشتر چشم ها در تشخیص عمق بهتر هستند. این نتیجه می دهد که رنگ ها کمتر ترکیب می شوند.

"صفحه" سبک دارای یک نوار نور از 9 led برای هر خط داده صفحه است که به صورت زیگزاگ جلو و عقب می رود ، با خطوط برق 5 ولت در هر طرف ، + خط در یک طرف و - خط در طرف دیگر ، ساخت نیز بسیار مناسب است تعمیر آسان

برای تغذیه LED ها و ESP8266 به طور همزمان از منبع تغذیه 5V 10A استفاده می شود.

برای ESP ما با کمک برنامه نویسان ماهر در هکاتون یک کد تهیه کردیم ، این قطعه همچنین برای من یک برنامه نویسی بود. کدی که من در نهایت استفاده کردم ، کدی است که همه صفحات را یک بار از RGB به GRB به BRG و دوباره به RGB در یک حلقه پیوسته محو می کند. کنترل LED را در هر 9 لامپ دسته بندی کنید تا هر صفحه یک رنگ داشته باشد ، کد 12 صفحه/سفر را کنترل می کند ، بقیه فقط غیر فعال هستند زیرا من به آنها نیازی ندارم. کد رو اینجا اضافه کردم

من همچنین سعی کردم LED ها را با استفاده از wifi در ESP با artnet و madmapper کنترل کنم ، اما هنوز از نتایج راضی نیستم ، این باید خوب کار کند ، اما ابتدا باید درک بهتری در مورد این تکنیک های "نقشه برداری" داشته باشم.

مرحله 4: درس های آموخته شده

اولین چیزی که یاد گرفتم کار با برش و حکاک لیزری CNC بود. در گذشته من از این تکنیک ها برای ساختن مدل ها استفاده می کردم اما هیچ وقت برای بررسی دقیق تر به خصوص تنظیم حکاکی/حکاکی وقت نمی گذاشتم. با پی بردن به این که این امر برای شدت نور حاصله تفاوت زیادی ایجاد می کند و صرفاً به این معنی که حکاکی "عمیق تر" بهتر نیست ، باید تعادل حکاکی را به اندازه کافی اما نه زیاد پیدا کنم.

برای این پروژه ، من همچنین می خواستم آن را به عنوان یک شیء مستقل داشته باشم ، بنابراین با یک ESP کد شده در این مورد که LED ها را بدون هیچ ورودی دیگری مورد نیاز کنترل می کند ، همچنین به این دلیل که می خواستم درک بهتری در مورد برنامه نویسی داشته باشم ، در گذشته برخی از بسیار ساده است ، و کدهای این قطعه هنوز واقعاً پیچیده نیستند ، اما وقتی این هکاتون را شروع کردم ، بخش هایی از این هنوز کاملاً جدید بود.

سپس پس از این تکنیک های ساخت ، به درک نور رسید. این چگونه مخلوط می شود و آیا این حتی مخلوط می شود؟ دریافتید که با نقاط به جای یک شکل کاملا حکاکی شده ، "پیکسل" هایی را ایجاد می کنید که قبلاً گفته شد. ابتدا متوجه شدم که کار می کند اما وقتی فاصله بین صفحات را افزایش دادم ، اثر دوباره کاهش یافت ، درک چشم انسان که باعث کارکردن و ترکیب رنگ ها می شود ، اما همچنین اتفاق جادویی رخ می دهد ، زیرا چشم های شما نمی توانند آنچه را که در حال رخ دادن است درک کنند ، آنها نمی توانند واقعاً روی عمق تمرکز کنید اما اگر فاصله بین صفحات افزایش یابد ، چشم های شما می توانند روی عمق تمرکز کنند ، اما جادو از بین رفته است.

مرحله 5: پیشرفت های احتمالی

اولین پیشرفتی که من هنوز روی آن کار می کنم این است که یک کد بهتر و پیچیده تر برای کنترل صفحات پیدا کنید. هدف من این است که چندین تنظیمات و جلوه های از پیش تعیین شده داشته باشم که می تواند فعال شود ، به همین دلیل من نیز استفاده از ESP را انتخاب کردم زیرا در این صورت می توانم به راحتی با استفاده از wifi اینها را فعال/کنترل کنم.

بعلاوه من می خواهم چراغی را برای 12 صفحه درست کنم ، همانطور که در نهایت استفاده از آن را انتخاب کردم ، قطعه ای که اکنون ساخته ام برای این مرحله آزمایش با فاصله و تعداد صفحات و غیره مناسب است ، اما اکنون تصمیم گرفتم که 12 صفحه را بازسازی کنم. یکی که برای 12 صفحه ساخته شده است و همچنین نصب LED ها را کمی بهتر می کند ، در حال حاضر آنها در آنجا چسبیده و با فوم بداهه در جای خود نگه داشته شده اند ، در طولانی مدت این برای LED ها مناسب نخواهد بود ، من آنها را به آلومینیوم می چسبانم هدایت حرارتی بهتر است و آنها را به عنوان ماژول داشته باشید بنابراین اگر چیزی خراب شد یک نوار را می توان به راحتی بیرون آورد و جایگزین کرد.

برای صفحات نیز در حال آزمایش هستم که با کناره ها چه کار کنم ، حالا کناره ها فقط نمایان شده اند و می بینید که چه رنگی روشن شده اند ، من سعی کردم یک محوطه در اطراف کل قطعه بسازم اما از این بابت راضی نیستم بنابراین من با برخی از پروفایل های چاپ سه بعدی خاص ، رنگ آمیزی لبه ها یا استفاده از فویل بازتابنده برای حفظ نور "داخل" صفحات ، آزمایش را شروع کردم.

مرحله ششم: فریاد بزنید

می خواهم از افراد زیر تشکر ویژه ای داشته باشم:

• Teun Verkerk برای دعوت از شرکت در هکاتون
• نبی کامبیز ، نورالدین کادوری و آیدان وایبر ، برای کمک و راهنمایی در طول هک هاتگ. کمک و توضیح کلیه ماشین آلات و موادی که در دست بود و آیدان در توضیح و کمک به این نوک کد نویسی حوصله زیادی داشت.
• چون یان لیو ، شرکت کننده ای که پروژه ای شگفت انگیز را نیز ساخت. چون همچنین متوجه نشدم که در مورد برنامه نویسی چه اتفاقی می افتد ، چون چند بار نیز به من کمک کرد.