Interaktiver LED-Dome mit Fadecandy, Verarbeitung und Kinect - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Was

Beim Dome befindet sich eine 4,2 m lange geodätische Kuppel, die mit 4378 LEDs bedeckt ist. Die LEDs sind alle einzeln zugeordnet und adressierbar. Sie werden von Fadecandy und Processing auf einem Windows-Desktop gesteuert. Eine Kinect wird an einer der Streben der Kuppel befestigt, sodass Bewegungen innerhalb der Kuppel verfolgt werden können und Personen mit den Lichtern interagieren können.

Wieso den

Ich erforsche Gruppenerfahrungen durch gemeinsame Interaktion. Ich mag es, Schnittstellen zu erstellen, die viele Leute gleichzeitig verwenden können. Die LED-Oberfläche der Kuppel ist ein geeigneter Ausgang für eine Multi-User-Schnittstelle, da sie riesig ist, sodass viele Leute sie sehen können. Die Kuppel schafft zudem einen gemütlichen, kugelförmigen Raum, der dazu anregt, sich einander zuzuwenden. Die Kinect funktioniert hervorragend als Multi-User-Input, da sich Personen gleichzeitig bewegen und das Tiefenfeld beeinflussen können. Die einzige Grenze besteht darin, wie viele Personen zusammen in den Raum passen.

Ich entwickle ständig neue Interaktionsmethoden für When in Dome, um zu sehen, welche Wirkung verschiedene Eingabemethoden haben und was für verschiedene Personengruppen gut funktioniert. Ich bin besonders daran interessiert, welche Schnittstellen die Verbindung zwischen den Freunden und Fremden in der Kuppel fördern und was das gemeinsame Erlebnis sinnvoll und lohnenswert macht.

Woher

Ich entwarf und baute When in Dome als Abschlussprojekt für meinen Master, der Design for Performance and Interaction am Interactive Architecture Lab, The Bartlett, UCL war.

Wie

Einige der verwendeten Technologien und Tools:

• Fadecandy
• wird bearbeitet
• Kinect (ich habe meine von eBay bekommen)
• Gehrungssäge
• Raupensäge
• Nähmaschine
• Lötkolben
• Heißluftpistole
• Heißklebepistole
• Laserschneider
• Bohren

Einige der verwendeten Geräte:

• Buildwithhubs Nabenkit
• Behandeltes Schnittholz für Kuppelstreben
• 4mm Pappelsperrholz
• Weißes Diffusionsgewebe
• Schwarzer Stoff
• Flacheisen aus Aluminium
• Wago-Anschlüsse
• 12awg- und 24awg-Kabel
• 5V 30A Netzteile
• Schaumstoffboden
• Jst-Anschlüsse
• Kondensatoren

Lass uns gehen

Es gibt viele Komponenten in diesem Projekt, die ich besprechen werde. Ich hoffe, Sie finden etwas Nützliches und Interessantes darin!

Schritt 1: Die Kuppel

Nabensatz

Ich habe mich entschieden, meine Kuppel mit einem Bausatz von buildwithhubs zu bauen und würde sie auf jeden Fall empfehlen.

Sie verkaufen Steckverbinder-Kits und geben Ratschläge, welche Materialien für die Streben zu kaufen sind. Die meisten ihrer Kuppeln werden in den eigenen Gärten verwendet, während meine in der Öffentlichkeit stehen, also habe ich auch ihr Set mit extra sicheren Kappen gekauft, die verhindern, dass die Streben herausspringen, wenn sich jemand auf die Kuppel stützt.

Größe

Meine Kuppel hat einen Durchmesser von 4,2 m. Ich wählte diese Größe, weil dies bedeutete, dass die längste Seite der Dreiecke, aus denen die Kuppel besteht, 1,2 m betragen würde, und dies passte gut in Sperrholzplatten, als ich die Platten zum Halten der LEDs herstellte.

Schritt 2: Machen Sie die Streben

Längen

Ich habe den Strut-Rechner von buildwithhubs verwendet, um die Längen zu berechnen, die für eine 4,2 m lange Kuppel erforderlich sind. 30 "Shorts" bei 1059 mm und 35 "longs" bei 1209 mm.

Material

2 Packungen mit 24 19 mm x 38 mm x 2400 mm Schnittholz von B&Q (wie auf der buildwithhubs-Website empfohlen) reichen für eine Kuppel. Das funktioniert gut genug, aber wenn ich es noch einmal machen würde, würde ich etwas bekommen, das mehr seitliche Stärke hat.

Verfahren

Die Streben wurden mit einer Gehrungssäge auf Länge geschnitten und dann lackiert, indem ich sie alle flach auf ein Staubblatt gelegt und darüber gerollt habe. Das war ein lustiger Zeitraffer!

Dann habe ich sie zu jeweils 6 Stück gebündelt und die Verbindungsstücke in die Enden geschraubt.

Schritt 3: Bauen Sie die Kuppel

Sobald die Streben hergestellt sind, ist der Bau der Kuppel super einfach. Ich werde den Prozess nicht im Detail besprechen, da es Anweisungen auf der buildwithhubs-Site gibt und sie auch eine Broschüre bereitstellen.

Schritt 4: Heben Sie es auf

Ich wollte nicht, dass die LED-Panels direkt am Boden sind, da dies bedeuten würde, dass viele von ihnen von Menschen in der Kuppel blockiert würden. Ich wollte auch die Kuppel höher machen, damit sie sich geräumiger und einladender anfühlt.

Beine

Ich habe 50cm hohe Beine aus 2x4s gemacht und die gleichen Verbinder wie die Streben hineingeschraubt.

Um die Festigkeit und strukturelle Integrität der Basis zu erhöhen, habe ich dann eine flache Aluminiumstange verwendet, um X zwischen jedem Beinabschnitt zu erzeugen.

Die Tür

Ich entfernte eine der horizontalen Streben, um eine Türöffnung zu machen, und ersetzte sie durch ein Stück Sperrholz auf dem Boden, um die Beine im richtigen Abstand zu halten.

Schritt 5: Planen Sie, wie die LEDs aussehen sollen

Software

Ich habe SketchUp für meine 3D-Planungsarbeiten verwendet, da es in einer Browser-App kostenlos zur Verfügung steht. Zum Glück (da ich kein Experte für 3D-Modellierung bin) habe ich ein geodätisches Kuppelmodell im 3D-Warehouse gefunden, wo es viele Modelle kostenlos gibt.

Wie viele LEDs?

Das Layout musste Ästhetik, aber auch Strom- und Datenverteilung berücksichtigen. Ich beschloss, 11 Fadecandys (und 11 Netzteile) zu verwenden, um 33 der Dreiecke der Kuppel abzudecken. Dies würde bedeuten, dass die Fadecandys (und Netzteile) jeweils 3 Dreiecke antreiben würden und dass eine Seite der Kuppel offen sein könnte, damit die Leute von außen hineinsehen könnten.

Dies gab mir maximal 512 LEDs pro 3 Dreiecke, da jeder Fadecandy 8 Streifen von jeweils bis zu 64 ansteuern kann.

Entscheidung für ein Layout

Nicht alle Dreiecke sind gleich! Meine Kuppel ist ein 2V-Stil, was bedeutet, dass sie zwei Arten von Dreiecken hat, gleichseitige und gleichschenklige.

Ich habe mir vier verschiedene mögliche Layouts für die LEDs ausgedacht und bin zu Instagram gegangen, um die Leute zu fragen, welche ihnen am besten gefallen haben. Stil 1 und Stil 3 schienen sich durchzusetzen. Style 3 war mein Favorit, aber die konzentrischen Dreiecke in Style 3 erfordern tatsächlich viel mehr LED-Streifen als das gestreifte Layout, also habe ich mich für Style 1 entschieden. Das bedeutet, dass es 8 gleichseitige Dreiecke mit konzentrischem Dreieck-LED-Layout und 25 gleichschenklige Dreiecke mit gestreifter LED gibt Layout.

Da die gleichseitigen Dreiecke größer sind und das konzentrische Layout enthalten, verwenden sie jeweils viel mehr LEDs als die gleichschenkligen Dreiecke. Daher musste ich die Gleichschenkel auf die Fadecandys aufteilen.

8 der Fadecandys steuern jeweils 1 gleichseitige und 2 gleichschenklige Dreiecke.3 der Fadecandys steuern jeweils 3 gleichschenklige Dreiecke.

Schritt 6: Mehr über das LED-Layout

Nachdem das allgemeine Layout festgelegt war, musste ich genau herausfinden, wie viele LEDs ich auf jedes Panel setzen würde. Ich tat dies mit einer Kombination aus einer Tabellenkalkulation, um den besten Weg zur Maximierung der Fähigkeiten von Fadecandy und maßstabsgetreuen Zeichnungen in Illustrator zu finden, damit ich sehen konnte, wie das Layout aussehen würde.

Maximierung der Fähigkeiten von Fadecandy: Linien und Streifen

Ich habe bereits erwähnt, dass jeder Fadecandy bis zu 8 Streifen mit jeweils 64 Pixeln ansteuern kann. Meine Dreiecke enthalten viele Linien unterschiedlicher Pixellänge, einige Linien mit nur sehr wenigen Pixeln.

Wenn ich jede dieser Zeilen wie einen Streifen behandeln würde, würde ich viel von der Fähigkeit der Fadecandy verlieren.

Umgekehrt, wenn ich die Fähigkeit des Fadecandy vollständig ausschöpfen und 64 LEDs auf jedem Streifen haben wollte, müsste ich einige Streifen haben, die in der Mitte einer Linie beginnen und die später verwirrend zuzuordnen sind.

Ich musste herausfinden, wie man die Linien am besten zu Streifen zusammenfügt, um die Streifenkapazität so weit wie möglich zu maximieren, ohne die Linien aufzuteilen.

Schlussendlich…

Gleichseitige Platten haben vier Streifen, bestehend aus:

• 30, 30 (insgesamt 60 - rot auf dem angehängten Bild)
• 30, 22 (52 insgesamt - orange auf dem angehängten Bild)
• 22, 22, 14 (58 insgesamt - gelb auf dem angehängten Bild)
• 14, 14, 6, 6, 6 (insgesamt 46 - grün auf dem angehängten Bild)

Gleichschenklige Platten bestehen aus zwei Streifen, bestehend aus:

• 23, 28 (51 insgesamt - blau auf dem angehängten Bild)
• 3, 7, 11, 15, 19 (55 insgesamt - lila auf dem angehängten Bild)

Schritt 7: Legen Sie die Fadecandys und Netzteile aus

Dieses Bild zeigt eine abgeflachte Ansicht der Oberfläche der Kuppel.

Die LED-Panels

Jedes Dreiecksfeld ist mit einer Nummer 1-11 beschriftet, die sich auf die Fadecandy bezieht, die es steuert. Jeder Fadecandy hat drei Dreiecke, also haben die Dreiecke auch einen Buchstaben A-C.

Andere Elemente

Die grünen Kästchen zeigen den Standort der Fadecandys. Jeder Fadecandy ist auf einem kleinen Panel montiert das auch den Strom verteilt, ich zeige dies in ein paar Schritten mal im Detail.

Die lila Kästchen zeigen die USB-Hubs. Über diese Hubs sind die Fadecandys mit einem Windows-Desktop verbunden.

Die blauen Kästchen zeigen die Position der Netzteile, die in 3 Trockenboxen auf dem Boden rund um die Kuppel sitzen.

Nur um es etwas komplizierter zu machen

Wenn Sie die Position von FC10 und FC11 vergleichen, werden Sie feststellen, dass FC10 der längsten Linie seiner gleichschenkligen Panels am nächsten ist, während FC11 der kürzesten Linie am nächsten ist.

Wenn Sie sich 10C ansehen, sehen Sie, dass sich der Fadecandy rechts davon befindet, während sich 10A links davon befindet.

Ich musste diese Variationen berücksichtigen, wenn ich bedachte, wie viel Kabel jeder LED-Streifen zu Beginn benötigte, und wenn ich sie zuordnete.

Schritt 8: Linien in Streifen verwandeln

Diese Tabelle sollte herausfinden, wie viel Kabel am Anfang jedes Abschnitts des LED-Streifens benötigt wird.

Wie viel Kabel wird benötigt?

Einige Zeilen sind mit "jst" gekennzeichnet, was bedeutet, dass sie der Anfang des Streifens sind und nur einen JST-Anschluss benötigen.

Einige Streifen haben "jst" und eine Länge, was bedeutet, dass der Streifen in einiger Entfernung vom Fadecandy beginnt (wie wir im Layout im vorherigen Schritt gesehen haben) und diese Kabellänge benötigt, um ihn zu erreichen, bevor der JST-Anschluss hinzugefügt wird.

Einige Streifen haben nur eine Länge, was bedeutet, dass sie um diese Kabellänge mit dem Streifenabschnitt vor ihnen verbunden werden müssen.

Schritt 9: Vorbereiten des LED-Streifens

Der LED-Streifen

Ich verwende einen LED-Streifen im ws2812b-Stil, der drei Eingänge hat, 5 V Strom, Masse und Daten. Die Verwendung von 3-poligen JST-Buchsen ermöglicht es mir, jeden dieser Pins einzeln anzuschließen. Die männlichen Gegenstücke der JST-Anschlüsse liefern Strom und Daten.

Löten

Mit meiner Kalkulationstabelle aus dem vorherigen Schritt schneide ich alle LED-Streifen in die erforderlichen Längen, lötete die erforderlichen Kabellängen und die JST-Anschlüsse an. Ich habe auch einen Kondensator an den Anfang jedes Streifens gesetzt, um zu vermeiden, dass Spitzen im Anfangsstrom das erste Pixel im Streifen ruinieren. (Ich hatte dies schon in früheren Projekten, bei denen ich den Kondensator nicht hinzugefügt habe, also lohnt es sich auf jeden Fall.)

Abdichtung

Ich fügte etwas RTV-Silikon auf den freiliegenden Teil des Streifens, bedeckte ihn mit klarem Schrumpfschlauch und strahlte ihn mit einer Heißluftpistole ab, um die Wasserdichtigkeit wieder zu versiegeln.

Schritt 10: Machen Sie die Platten

Material

Ich beschloss, 4mm Pappelsperrholz zu verwenden, um die Platten herzustellen. Ich habe es dünn gehalten, um das Gewicht zu reduzieren. Ich berechnete das Gesamtgewicht des Sperrholzes und kontaktierte buildwithhubs, um zu überprüfen, ob ich innerhalb der Gewichtsgrenzen für das Aufhängen von Sachen an der Kuppelstruktur lag. Da das Gewicht ziemlich gleichmäßig über die Kuppel verteilt ist, ist es in Ordnung. Ich hätte gerne Acryl verwendet, aber leider war es für mich für dieses Projekt nicht im Budget.

LED-Streifenbefestigung

Ich wollte den LED-Streifen nicht direkt auf die Panels kleben, da ich gerne Abschnitte des fehlerhaften Streifens ersetzen und möglicherweise den gesamten Streifen irgendwann wiederverwenden möchte, also beschloss ich, Löcher in die Panels zu bohren Kabelbinder. Die Punkte auf dem beigefügten Bild zeigen die Anordnung der Kabelbinderlöcher.

Ausschneiden der Platten

Es gibt insgesamt 33 Dreiecke, und ich passen sie in 9 Platten aus 2440 x 1220 mm Sperrholz über das Layout, das Sie im beigefügten Bild sehen.

In einer idealen Welt hätte ich jede der 9 Lagen direkt in einen Laserschneider gesteckt und gleichzeitig die Dreiecke und die Kabelbinderlöcher geschnitten. Leider leben wir in einer Welt, in der 2440 x 1220 mm Laserschneider selten sind, daher mussten die Dreiecke mit einer Gleissäge ausgeschnitten werden.

Noch trauriger ist, dass wir auch nicht in einer Welt leben, in der auch nur ein einziges meiner Dreiecksplatten in den Laserschneider in der Schule passen würde, also musste ich eine Schablone mit der Hälfte jedes Dreiecksdesigns laserschneiden und verwenden die Löcher von Hand zu bohren.

Ich habe auch die Rückseite der Dreiecke bemalt, die meisten davon schwarz und dann sechs zufällige silberne.

Schritt 11: Kabelbinder des LED-Streifens an die Panels

Das war eine Menge Kabelbinder! Zum Glück hatte ich ein paar Freunde, die mir halfen.

Kabeletiketten

Ich habe jeden JST-Anschluss mit einem farbcodierten Kabeletikett versehen, um das Anschließen an seinen Fadecandy zu erleichtern. Sie sind in Regenbogenfarben geordnet, also gibt es für jede Fadecandy:

• Streifen 1 - Rot
• Streifen 2 - Orange
• Streifen 3 - Gelb
• Streifen 4 - Grün
• Streifen 5 - Blau
• Streifen 6 - Lila
• Streifen 7 - Grau
• Streifen 8 - Weiß

Kein exakter Regenbogen, aber das sind die Farben, in denen die Etiketten geliefert wurden und es funktioniert!

(Einige der Fadecandys, die nur 3 gleichschenklige Platten anstelle von 1 gleichseitigen und 2 gleichschenkligen Platten antreiben, verwenden nur 6 Streifen.)

Schritt 12: Hängen Sie die Paneele in die Kuppel

Meine dreieckigen Platten sind etwas kleiner als der Spalt zwischen den Streben, ich wollte, dass sie frei im Raum hängen, anstatt sie fest an den Streben zu befestigen.

Aufhängemethode

Jeder Knoten der Kuppel hat eine Ringschraube - diese sind nicht standardmäßig enthalten, aber Buildwithhubs verkauft sie in einer Packung. Diese Ösenschrauben eignen sich perfekt zum Aufhängen von Sachen (achten Sie jedoch darauf, nicht zu viel Gewicht an einem Knoten zu hängen).

Ich entschied mich für Paracord und kleine Karabinerclips. Die Schnur wird durch zwei Löcher in jeder Ecke des Paneels geschlungen. Der Karabiner klemmt die Schnur auf die Öse. Um das Kabel zu straffen und sicherzustellen, dass die Platte richtig im Raum positioniert ist, habe ich auch jeweils einen Kunststoffknebel hinzugefügt. So lassen sie sich im losen Zustand einfach aufklipsen und anschließend festziehen, um sie in der Raummitte zu positionieren.

Ich bin sehr zufrieden mit der Karabinermethode. Es ist sehr zufriedenstellend, die Paneele an die Kuppel zu klemmen, klicken Sie auf klicken. Es ist auch schnell und einfach, sie zu entfernen.

Schritt 13: Machen Sie Strom- und Datenverteilungspanels

Wir haben also jede Menge JST-Anschlüsse an jede Menge LED-Streifen gelötet, aber woran werden sie angeschlossen?

Jeder Streifen muss mit Strom, Masse und Daten vom Fadecandy verbunden werden. Es gibt 11 Anschlussfelder, die die 11 Fadecandys aufnehmen und den Strom von den 11 Netzteilen verteilen. Ich lasergeschnitten diese Platten aus übrig gebliebenen 4mm Pappelschicht. An der Seite befinden sich Schlitze für Klettstücke, die die Paneele sauber an den Domstreben befestigen.

Leistung

Jede LED verbraucht 0,06A bei voller Helligkeit. Dies bedeutet, dass die Gesamtleistung, die für 4378 Pixel benötigt wird, um mit voller Leistung zu laufen, ~ 1,3 kW beträgt.

Ich habe jedoch im Wesentlichen 11 völlig separate Stromkreise. (Sie sind nur über -ve über den Fadecandy verbunden. Schließen Sie nicht das +ve separater Netzteile an, da dies gefährlich ist.) Jeder Stromkreis versorgt nur maximal 428 Pixel, insgesamt 128 W, also ist der Strom bei a viel sichereres Niveau.

Meine Netzteile sind in der Lage, jeweils 150 W (30 A bei 5 V) bereitzustellen.

Auf dem Anschlussfeld kommt der Strom und die Masse vom Netzteil unten, es wird dann mit Wago-Anschlüssen verbunden, die es auf 8 JST-Stecker verteilen.

Daten

Der Fadecandy wird an der linken Seite des Panels angebracht und das USB-Kabel kommt wie die Stromkabel von unten.

Das Datenkabel des JST-Steckers ist an einen Streifen von Single-Header-Buchsen angelötet, der in die Pins des Fadecandy gesteckt wird. Einer der Massestifte des Fadecandy ist mit dem Massekreis verbunden. (Die Massepins sind alle miteinander verbunden, es ist also nicht notwendig, sie alle anzuschließen)

Schritt 14: Stoffbezug

Das Zusammennähen des Stoffbezugs war unerwartet einer der schwierigsten und zeitaufwendigsten Teile dieses Projekts. Zum Glück hatte ich einen Freund, der mir half!

Layout

Auf dem abgeflachten Diagramm der Kuppel sieht man, dass die Decke aus 5 Fünfecken besteht, die sich aus jeweils 5 gleichschenkligen Dreiecken plus 8 gleichseitigen Dreiecken zusammensetzen. Wir haben das Cover in dieser Reihenfolge gemacht - zuerst die 5 Fünfecke zusammengenäht, dann mit den gleichseitigen Dreiecken zusammengefügt.

(Die schwarzen Abschnitte in diesem Diagramm sind offen und aufgedeckt.)

Messung

Wir haben versucht, die Maße für die Dreiecke mit Mathematik wie normale Menschen herauszufinden, aber aus irgendeinem Grund kam es immer wieder falsch und passte nicht ganz zur Kuppel, also haben wir am Ende ein Stück Polycord durch die Ösenschrauben der Knoten verwendet, um Messen Sie die Größe und verwenden Sie dann dieses Polycord-Dreieck als Vorlage. Ich weiß nicht, warum die Verwendung der bekannten Messungen der Streben + Knotenabstände immer wieder schief ging, 3D-Dreiecke sind verwirrend.

Fünfecke

Da wir die gleichschenkligen Dreiecke gemacht und zu Fünfecken zusammengenäht haben, haben wir sie häufig an die Kuppel gehängt, um zu überprüfen, ob alles passt. Es wird mit kleinen Gummibändern an der Kuppel befestigt, die an den Punkten genäht werden, an denen sich die Dreiecke treffen.

Zusammenfügen

Nachdem wir die fünf Fünfecke gemacht hatten, begannen wir, die gleichseitigen Dreiecke mit der gleichen Methode auszuschneiden - Polycord durch die Augenschrauben. Als wir zwei der Fünfecke auf diese Weise zusammengenäht hatten, stellten wir fest, dass es überhaupt nicht gut zusammenpasste. Also entschieden wir uns stattdessen, alle Fünfecke in der Kuppel aufzuhängen und die gleichseitigen Dreiecke daran zu befestigen. Dann, als alles festgesteckt war, nahmen wir es ab und mein Freund nähte es zu einem festen Stück zusammen.

Es auf diese Weise zu befestigen war eine Menge Arbeit, oft mit meinen Armen direkt über meinem Kopf, während ich versuchte, Stoff von der Außenseite der Kuppel zu befestigen, während ich auf der Innenseite stand. Spaß!

Beschriftung

Unterwegs haben wir die Teile mit einem wasserlöslichen Stoffstift beschriftet… diese Dinge sind großartig, da man direkt auf den Stoff schreiben und dann mit Wasser besprühen kann und die Tinte verschwindet (manchmal dauert es ein paar Mal, aber es funktioniert)

Schritt 15: Aufhängen des Stoffes

Der Stoff wird in der Kuppel mit Gummibändern aufgehängt, die an jedem Punkt angenäht werden, diese werden an den Ösenschrauben an den Knoten der Kuppel befestigt.

Das An- und Abbinden der Gummibänder geht nicht so schnell wie das Anklipsen der Panels, daher würde ich diese Methode gerne irgendwann durch Karabiner oder einen anderen Clip ersetzen.

Schritt 16: Anbringen des Kinect

In einer kühnen Demonstration des Vertrauens in das Universum habe ich zu keinem Zeitpunkt den Abstand zwischen den Panels gemessen, um sicherzustellen, dass eine Kinect tatsächlich passt. (Bitte nicht meinen Tutoren erzählen)

Sie können sich meine Freude vorstellen, wenn es so passte.

Dieses Bild zeigt eine Kinect v2, aber ich habe aus Gründen, auf die ich später noch eingehen werde, eine Kinect v1 verwendet.

Es wird einfach mit doppelseitigem Klettband an der Strebe befestigt.

Schritt 17: Boden

Der Boden besteht aus ineinandergreifenden EVA-Schaummatten, die ich von B&Q bekommen habe. Ich habe diese jetzt für zwei Projekte verwendet und es ist großartig für den Innenbereich. Es ist sehr bequem darauf zu sitzen.

Draußen auf windigen Festivals wie dem Burning Man muss es rundum gesichert sein, da der Wind direkt darunter dringt und das Ganze in die Höhe hebt.

Schritt 18: Das ist der Build fertig … Auf den Code

Danke, dass du mir bis jetzt treu geblieben bist. Das ist der ganze physische Build FERTIG. Lassen Sie uns nun die Software besprechen.

Schritt 19: Fadecandy-Server

Laden Sie die Software herunter

Die Fadecandy-Software ist hier erhältlich.

Laden Sie den gesamten Github herunter und entpacken Sie ihn.

Führen Sie den Server aus

Navigieren Sie zum Ordner „bin“in den soeben heruntergeladenen Fadecandy-Zeugs.

Klicken Sie auf fcserver.exe.

Dadurch wird ein cmd-Fenster geladen, das alle angeschlossenen Fadecandy-Geräte anzeigt. In diesem Fall sind es 11.

Testen Sie die LEDs

Navigieren Sie zu https://127.0.0.1:7890/, um die Benutzeroberfläche des Fadecandy-Servers anzuzeigen. Dies zeigt wieder alle angeschlossenen Geräte und ermöglicht ein kleines bisschen Kontrolle.

Wenn Sie auf das Dropdown-Menü Testmuster klicken, können Sie alle Pixel für diesen Fadecandy auf volle oder halbe Helligkeit einstellen. Es ist auch möglich, die kleine grüne LED am Fadecandy selbst zum Blinken zu bringen, indem Sie auf "Identifizieren" klicken.

Schritt 20: Konfigurieren Sie den Fadecandy-Server

Im Moment werden die Fadecandys alle in zufälliger Reihenfolge geladen. Früher habe ich meine Dreiecke mit 1-11 beschriftet, aber der Computer kann im Moment nicht wissen, welches welches ist. Dazu müssen wir eine Konfigurationsdatei erstellen.

Welche Fadecandy ist welche

Bevor wir dem Computer sagen können, in welcher Reihenfolge die Fadecandys sind, müssen wir selbst herausfinden, welche welche sind. Ich habe dies getan, indem ich die Browser-Benutzeroberfläche verwendet habe, um jeden Abschnitt zum Leuchten zu bringen, und dann notierte, welcher es war und wie seine Seriennummer lautete.

Die Konfigurationsdatei

In der Konfigurationsdatei listen wir alle Seriennummern auf, mit welchem Index-Pixel sie beginnen und wie viele Pixel sie theoretisch kontrollieren. Ich sage theoretisch, weil ich die Pixel so abbilden werde, als wären es 512 pro Fadecandy, obwohl es tatsächlich weniger sind. Dies macht es nur einfacher, da wir wissen, dass das erste Pixel eines jeden Fadecandy immer [Fadecandy-Nummer * 512] ist.

Dem Fadecandy ist es egal, dass tatsächlich jeder weniger Pixel als das Maximum hat, und wir werden uns auch im Processing-Code darum kümmern.

Laden der Konfigurationsdatei

Um nun den Fadecandy-Server zu starten, müssen wir diese Konfigurationsdatei an ihn übergeben, anstatt nur auf fcserver.exe zu klicken.

Wir tun dies, indem wir eine cmd-Eingabeaufforderung im bin-Ordner öffnen und eingeben

fcserver config.json

Dadurch werden nun alle Fadecandys in die richtigen Adressen geladen.

Schritt 21: Zuordnen der Pixel

Dymaxion-Mapping

Buckminster Fuller (der geodätische Kuppeln popularisierte) erstellte auch die Dymaxion-Karte, die die Erde so darstellt, als ob sie auf der Oberfläche eines Ikosaeders wäre. Es kann zu 3D gefaltet oder zu 2D abgeflacht werden.

In ähnlicher Weise glätte ich die Oberfläche meiner Kuppel von ihrer 3D-Form in eine 2D-Darstellung, wie im beigefügten Bild gezeigt. Diese 2D-Darstellung wird in eine Verarbeitungsleinwand abgebildet, in der alles, was ich auf der Leinwand zeichne, sofort über die LEDs hinweg angezeigt wird.

wird bearbeitet

Processing ist eine visuelle Programmiersprache. So wie Sie in Photoshop mit der Maus ein Rechteck zeichnen würden, können Sie in Processing ein Rechteck zeichnen, indem Sie folgenden Code schreiben:

gleich (100, 80, 10, 50);

Das würde Ihnen ein Rechteck geben, das 100 px in, 80 px nach unten, 10 px breit und 50 px hoch beginnt.

Wenn Sie mit Processing nicht vertraut sind, empfehle ich Daniel Shiffmans Tutorials auf Youtube, die ebenso unterhaltsam wie informativ sind.

Linien von LEDs zeichnen

Die Verarbeitung funktioniert mit Fadecandy out of the box. Es gibt eine Funktion, um LEDs in Zeilen zu setzen, indem man ihr sagt:

• der Startindex / die Adresse der LEDs in dieser Zeile
• die tatsächliche Anzahl der Pixel in der Zeile
• die x, y-Position der Mitte der Linie
• der Abstand zwischen ihnen
• der Winkel der Linie

Dreiecke zeichnen

Ich habe für jeden meiner Dreieckstypen (Gleichseiten und Gleichschenkel) eine Funktion geschrieben. Ich sage es:

• der Startindex / die Adresse der LEDs in diesem ganzen Dreieck
• die Mitte des Dreiecks
• der Winkel, in dem das ganze Dreieck ist

Aus diesen Informationen schreibt es die LED-Linien, indem es Trigonometrie verwendet, um sie korrekt auf der Verarbeitungsleinwand zu platzieren.

(Sie erinnern sich vielleicht an viele Schritte zurück, ich habe darauf hingewiesen, dass aufgrund der Lage der Fadecandys einige gleichschenklige Dreiecke am längsten und einige am kürzesten beginnen und einige von links und einige von rechts kommen. Dies bedeutet, dass ich haben tatsächlich vier Funktionen für gleichschenklige Dreiecke)

Über Adressen

Wenn ich Index / Adresse sage, beziehe ich mich darauf, wie der Fadecandy die LEDs anspricht.

z. B.

• Beim ersten Fadecandy beginnt der erste Streifen bei 0
• Beim ersten Fadecandy beginnt der zweite Streifen bei 64 (egal wie viele Pixel sich tatsächlich auf dem ersten Streifen befinden)

Beim ersten Fadecandy beginnt der dritte Streifen bei 128 (egal wie viele Pixel sich tatsächlich auf den ersten beiden Streifen befinden)

• Beim zweiten Fadecandy beginnt der erste Streifen bei 512 (egal wie viele Pixel sich tatsächlich im ersten Fadecandy befinden
• Auf dem zweiten Fadecandy beginnt der zweite Streifen bei 576 (… Sie haben die Idee)

Code

Eine "leere" Version meines Dome-Codes ist hier auf github verfügbar.

Dieser Code enthält die oben beschriebene Zuordnung, aber keine Grafiken außer einem Kreis, der an der Stelle der Maus gezeichnet wurde.

n.b Die Pixel werden in diesem Code nur gerendert, wenn der Fadecandy-Server läuft.

Schritt 22: Kinect-Integration

Kinect 1 oder 2?

Es gibt zwei Versionen von Kinect. Kinect v1 funktionierte mit der Xbox 360, während Kinect v2 (verwirrenderweise) mit der Xbox One funktionierte.

Ich verwende eine Kinect v1. Dies liegt unter anderem daran, dass es aufgrund der zu übertragenden Datenmenge sehr schwierig ist, das USB-Kabel der Kinect v2 zu verlängern. Es erfordert ein teures und schwer zu findendes Verlängerungskabel. Da meine Kinect oben an der Kuppel montiert ist, kann ich eine Kinect v2 nicht direkt mit dem Desktop auf dem Boden verbinden. Ein lächerliches Problem, aber da sind wir.

Einige meiner Fotos und Videos zeigen eine Kinect v2, das liegt daran, dass ich anfangs ein Setup hatte, bei dem ich die Kinect v2 an ein Laptop-Kabel angeschlossen hatte, das auf halber Höhe der Kuppel befestigt war, das Informationen über OSC an den Desktop sendete, der die LEDs steuert. Dies funktionierte für einige Anwendungen gut, aber sobald ich den gesamten Tiefenvorschub verwenden wollte, konnte ich ihn nicht über OSC senden, also wechselte ich zu Kinect v1.

Installation

Ich werde nicht auf die Installation des SDK und die Beschaffung der richtigen Kabel für die Kinect eingehen, da es viele Anleitungen dazu gibt. Ich habe das SDK v1.8 installiert und verwende in Processing die OpenKinect-Bibliothek.

Schritt 23: Kinect-Tiefenverfolgung

Code

Mein Code ist hier auf github verfügbar. Es ist ziemlich gut kommentiert, also stöbern Sie!

Dies ist eine Übersicht darüber, was der Code macht:

Der Kinect-Tiefenkamera-Feed wird auf Farbe abgebildet (z. B. weit entfernt = rot, nah = grün) und direkt über den LEDs angezeigt. Aber es steckt mehr dahinter.

Erstens zittert die Farbe jedes Pixels im Tiefenfeed um seinen tatsächlichen Farbton hin und her, um einen schimmernden Effekt hinzuzufügen.

Zweitens wird beim Starten der Skizze durch Klicken mit der Maus ein Hintergrundwert angezeigt, und es werden nur Pixel angezeigt, die näher als dieser Hintergrundwert liegen. Dadurch wird verhindert, dass der Boden/die Kissen/die Struktur der Kuppel sichtbar wird.

Es gibt auch eine Funktion zum Zurücksetzen des Hintergrundlesens alle x Frames. Wenn also Personen in der Kuppel stillliegen, werden sie nicht angezeigt. Das bedeutet, dass die tatsächliche Bewegung heraussticht, anstatt die ganze klobige Masse an tiefgründigem Unsinn zu zeigen. (Ich werde dies bald durch eine lerped-Version ersetzen, damit der Hintergrund nicht so "hart" zurückgesetzt wird, sondern sich im Laufe der Zeit entwickelt)

Es gibt auch eine Hintergrundanimation, die Cluster von Farbklecksen zeigt. Die Anzahl der Cluster wird umgekehrt der Menge der in der Kuppel stattfindenden Aktion zugeordnet. Wenn also niemand anwesend ist oder sie still sind, gibt es viele Animationen. Dann verschwindet es allmählich, da im Inneren mehr Bewegung stattfindet.

Schritt 24: Kuppel fertig

Ich hoffe, Sie haben etwas gelernt und fanden das interessant. Sehen Sie sich das vollständige Video an, das eine Reihe von Filmmaterial über die Arbeit der Kuppel enthält.

Ich habe hier auch zum Spaß einige Langzeitbelichtungen aufgenommen, die ich von When in Dome gemacht habe. Genießen!

Erster Preis beim Make it Glow Contest 2018