Holografske plošče - Photonics Challenger Hackathon PhabLabs: 6 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

V začetku tega leta so me prosili, naj sodelujem na PhabLabs Photonics Hackathonu v Znanstvenem centru Delft na Nizozemskem. Tu imajo odličen delovni prostor z veliko stroji, ki bi jih lahko uporabili za ustvarjanje nečesa, česar običajno ne bi mogel olajšati.

Ko sem začel s hackathonom, sem takoj pomislil, da bi bilo zanimivo narediti nekaj s CNC laserskimi stroji, ki so tam na voljo.

V delavnici so tam stali majhna osvetljena akrilna plošča, ki je bila vtisnjena s patentom lego, ki je naredil nekakšen hologram, vendar le v eni plasti, tako da je bila še vedno 2D slika. Tako sem pomislil, kaj bi bilo mogoče, če bi vzel več plasti akrila in ustvaril pravo 3D holografsko sliko.

Začel sem samo s kroglo in pravzaprav je začela izgledati kot prava viseča krogla, poigral sem se z razsvetljavo in prišel sem do ideje, če bi se potem lahko igral tudi s spektrom (bele) svetlobe rdeče zelene in modre svetlobe, ali bi bilo dejansko mogoče ponovno ustvariti belo svetlobo s temi ploščami, postavljenimi ena za drugo, pri čemer bi vsaka plošča uporabljala le primarne svetle barve, rdečo zeleno ali modro.

1. korak: 1. korak Potrebni materiali in orodja

Orodja:

• CNC stroj za lasersko rezanje in jedkanje
• Spajkalnik itd.
• Pištola za vroče lepilo
• 3D tiskalnik (v zgodnji fazi izdelave prototipov)
• Plyer
• Čeljusti
• Brusni papir

Programska oprema:

• Fusion 360
• Arduino IDE
• Cura

Materiali:

elektronika:

• LED (majhni tanki LED trakovi SMD3535 za približevanje plošč)
• ESP8266
• Napajanje 5v 10A
• Ožičenje, samo preproste tanke žice za 5 -voltne LED diode

materiali za "kiparstvo":

• 3 mm akril (jedkano v laserskem stroju)
• Les, laser za pritrditev LED diod na akril
• 3D tisk v zgodnjem prototipu za LED nosilec in akrilno podporo.
• material za izdelavo škatle, sem na začetku uporabil penasto ploščo, kasneje pa lasersko CNC rezal les.

2. korak: 2. korak: Lasersko jedkanje in preskušanje razsvetljave

Prva stvar, ki sem jo želel preizkusiti, je bila možnost izdelave 3d holograma z več akrilnimi ploščami, začenši s kroglo. sestoji iz več plošč.

S svojim 3D tiskalnikom sem natisnil preprosto osnovo v PLA in dodal nekaj LED, ki sem jih imel še naokoli.

Med tem procesom sem dobil idejo, ali bi bilo mogoče ustvariti belo (svetlobo), če bi LED obarval le rdeče zeleno ali modro, s 3 ploščami v RGB bi potem teoretično postale bele, a bi to delovalo tudi, če bi bilo večplastno.

Ko sem to vse skupaj sestavil in osvetlil, sem ugotovil, da je dejansko delovalo, ni bilo popolnoma belo, vsekakor pa je mešalo barve v plasteh za njim.

Mislil sem, da bi to morda delovalo bolje, če bi iz trdnega jedkanja ustvaril obliko v pike, tako da bo svetlobo lažje videti v več plasteh in dejansko delovati kot "slikovne pike", potem pa v 3D.

Za izpopolnitev procesa sem naredil nekaj preskusnih listov z različno gostoto pik in uporabil tudi več različnih nastavitev za prilagoditev laserja na popolno moč jedkanja. Laser morate prilagoditi glede na količino energije, ki jo porabi za jedkanje, večjo moč, ki jo porabite, in počasnejše jedkanje bo ustvarilo globlje jedkanje, in v tej situaciji ne bodo vsi delovali tako dobro kot drugi. to je za vsak laser drugačno, priporočam uporabo precej nizke nastavitve, za to skulpturo ne potrebujete globokega jedkanja.

Korak 3: Korak 3: Končni prototip

Za končni prototip sem se odločil narediti akrilne plošče velikosti 20X20 cm, da boste lahko vanj vzeli še nekaj podrobnosti in bolje občutili, kako bi to lahko izgledalo v večjem obsegu.

Naredil sem svetlobni modul, v katerega sem lahko skupaj postavil 21 plošč (7X3), ker sem z njim želel preizkusiti, kako daleč je mogoče iti, koliko plošč bi lahko postavili, preden se učinek izgubi ali kot sem ugotovil kdaj bo postalo "grdo". Ugotovil sem, da bi bil 12 dostojen maksimum, višje je povzročilo preveč zamegljenosti.

Prav tako sem preizkusil in se igral z razdaljo med ploščami, s preskakovanjem ene plošče naenkrat se podvoji razmik med ploščami in naprej, tukaj sem tudi ugotovil, da je to zelo pomembno, ko se razdalja poveča, se spremeni tudi učinek. Mislim, da se to zgodi, da z večjo razdaljo oči bolje zaznajo globino. Posledično se barve manj mešajo.

Svetlobna "plošča" ima svetlobni trak 9 LED za vsako podatkovno linijo plošče, ki gre naprej in nazaj cik -cak, s 5 -voltnimi daljnovodi na vsaki strani, + linijo na eni strani in - linijo na drugi strani, zato je tudi precej enostavno popraviti.

Napajanje 5V 10A se uporablja za napajanje LED in ESP8266 hkrati.

Za ESP smo z nekaj pomoči bolj usposobljenih kodirnikov na hackathonu naredili kodo, ta del je bil zame tudi vaja pri kodiranju. Koda, ki sem jo na koncu uporabil, je koda, ki enkrat zbledi od RGB do GRB do BRG in spet v RGB v neprekinjeni zanki. Kontrolnik LED je razvrščen v skupine po 9 LED, tako da ima vsaka plošča eno barvo, koda nadzoruje 12 plošč/izklopov, ostale pa so le neaktivne, ker jih nisem potreboval. Kodo sem dodal sem.

Poskušal sem tudi nadzorovati LED z wifi na ESP z artnetom in madmapperjem, vendar še nisem bil zadovoljen z rezultati, to bi moralo dobro delovati, vendar bi moral najprej bolje razumeti te tehnike "preslikave".

4. korak: Naučene lekcije

Najprej sem se naučil delati s CNC laserskim rezalnikom in graverjem. V preteklosti sem te tehnike uporabljal za izdelavo modelov, vendar si nikoli nisem vzel časa za natančnejše uglaševanje, še posebej pri graviranju/jedkanju. Ugotovil sem, da to močno vpliva na nastalo intenzivnost svetlobe in ne pomeni le, da je boljše "globlje" graviranje, ampak sem moral najti ravnovesje jedkanja ravno dovolj, vendar ne preveč.

Za ta projekt sem ga želel imeti tudi kot samostojen objekt, torej s kodiranim ESP v tem primeru, ki nadzoruje LED brez kakršnega koli drugega vhoda, tudi zato, ker sem želel bolje razumeti kodiranje, v preteklosti sem naredil nekaj zelo preprosto kodirano in kode za ta del še vedno niso zapletene, toda ko sem začel s tem hackathonom, so bili deli tega še povsem novi.

Potem je po teh tehnikah izdelave prišlo do razumevanja svetlobe. kako bi se to mešalo in ali bi se to sploh mešalo? Ugotovil sem, da delo s pikami namesto s popolnoma vgravirano obliko ustvarja "slikovne pike", kot je navedeno prej. Najprej sem ugotovil, da to deluje, a ko sem povečal razdaljo med ploščami, se je učinek dejansko spet zmanjšal, zaznavanje človeškega očesa, ki deluje in meša barve, pa tudi nekaj čarobnega se dogaja, ker tvoje oči ne razumejo, kaj se dogaja, ne morejo res osredotočite na globino. Če pa se razdalja med ploščami poveča, se lahko vaše oči osredotočijo na globino, vendar čarovnija izgine.

5. korak: Potencialne izboljšave

Prva izboljšava, na kateri še delam, je iskanje boljše in bolj zapletene kode za nadzor plošč. Moj cilj je imeti več nastavitev in vnaprej kodiranih učinkov, ki jih je mogoče sprožiti, zato sem se tudi odločil za uporabo ESP -ja, ker bi jih potem lahko enostavno sprožil/nadziral z uporabo wifi.

Nadalje želim narediti luč za samo 12 plošč, ki sem jih na koncu odločil uporabiti, kos, ki sem ga naredil, je kot nalašč za to fazo testiranja z razdaljo in številom plošč itd., Zdaj pa sem se odločil za 12 plošč, ki jih bom predelal ena, ki je narejena za 12 plošč in tudi nekoliko olajša montažo LED, zdaj so vstavljene in pritrjene na mestu z improvizirano penasto ploščo, dolgo časa to ne bo dobro za LED, jaz bi jih prilepil na aluminij za boljšo toplotno prevodnost in jih imejte kot module, tako da lahko, če bi kaj počilo, en trak enostavno odstranite in zamenjate.

Tudi za plošče še vedno preizkušam, kaj storiti s stranicami, zdaj so stranice samo izpostavljene in vidite, katere barve so osvetljene, poskušal sem zgraditi ohišje okoli celega kosa, vendar s tem nisem bil zadovoljen, ker odseval svetlobo nazaj. Zato sem začel testirati z nekaterimi posebnimi 3D natisnjenimi profili, barvati robove ali uporabljati odsevno folijo, da svetloba ostane "znotraj" plošč.

Korak 6: Izstopite

Še posebej bi se rad zahvalil naslednjim osebam:

• Teun Verkerk za povabilo k sodelovanju v hackathonu
• Nabi Kambiz, Nuriddin Kadouri in Aidan Wyber za pomoč in vodenje med hackathongom. Pomagal je in razlagal vse stroje in materiale, ki so bili pri roki, Aidan pa je imel veliko potrpljenja pri razlagi in pomoči temu kodiranju.
• Chun-Yian Liew, sodelavec, ki je prav tako naredil neverjeten projekt. Tudi Chun mi je nekajkrat pomagal, ko nisem razumel, kaj se dogaja s kodiranjem.