Holographische Platten - Photonics Challenger Hackathon PhabLabs - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Anfang dieses Jahres wurde ich gebeten, am PhabLabs Photonics Hackathon im Science Center Delft in den Niederlanden teilzunehmen. Hier haben sie einen großartigen Arbeitsbereich mit vielen Maschinen, mit denen etwas erstellt werden könnte, was ich normalerweise nicht so einfach machen könnte.

Als ich den Hackathon gestartet habe, dachte ich sofort, dass es interessant wäre, etwas mit den dort verfügbaren CNC-Lasermaschinen zu machen.

In der Werkstatt stand dort eine kleine beleuchtete Acrylplatte, die mit dem Lego-Patent geätzt war und eine Art Hologramm machte, aber nur eine Schicht, so dass es nur noch ein 2D-Bild war. Das brachte mich dazu, zu überlegen, was möglich wäre, wenn ich mehrere Schichten Acryl nehmen und ein echtes holografisches 3D-Bild erstellen würde.

Ich fing nur mit einer Kugel an und sie fing tatsächlich an, wie eine echte schwebende Kugel auszusehen, spielte mit der Beleuchtung herum. Ich kam auf die Idee, ob sie dann auch mit dem Spektrum des (weißen) Lichts spielen könnte von Rot-Grün- und Blau-Licht, wäre es tatsächlich möglich, mit diesen hintereinander gelegten Platten wieder weißes Licht zu erzeugen, wobei jede Platte nur die Primärlichtfarben Rot-Grün oder Blau verwendet.

Schritt 1: Schritt 1 Benötigte Materialien und Werkzeuge

Werkzeuge:

• CNC-Laserschneid- und Ätzmaschine
• Lötkolben usw.
• Heißklebepistole
• 3D-Drucker (in der frühen Prototyping-Phase)
• Pyer
• Bremssättel
• Schleifpapier

Software:

• Fusion 360
• Arduino-IDE
• Cura

Materialien:

Elektronik:

• LEDs (kleine dünne SMD3535-LED-Streifen, um die Platten nah beieinander zu bringen)
• ESP8266
• 5V 10A Netzteil
• Verkabelung, nur einfache dünne Drähte für die 5V-LEDs

Materialien für "Skulptur":

• 3mm Acryl (geätzt in Lasermaschine)
• Holz, Laser zur Montage der LEDs und zur Unterstützung des Acryls
• 3D-Druck im frühen Prototyp für LED-Halterung und Acrylträger.
• Material, um die Box zu machen, benutzte ich zu Beginn Schaumplatten, um eine Box schnell zu machen, und später Laser-CNC-geschnittenes Holz.

Schritt 2: Schritt 2: Laserätzen und Beleuchtungstests

Das erste, was ich testen wollte, war die Möglichkeit, ein 3D-Hologramm mit mehreren Acrylplatten zu erstellen, beginnend mit einer Kugel. aus mehreren Platten aufbauen.

Ich habe mit meinem 3D-Drucker eine einfache Basis in PLA gedruckt und einige LEDs hinzugefügt, die ich noch herumliegen hatte.

Während dieses Vorgangs kam mir die Idee, ob es möglich wäre, Weiß (Licht) zu erzeugen, wenn ich die LEDs nur rot grün oder blau färben würde, 3 Platten in RGB würden dann theoretisch weiß machen, aber würde dies auch funktionieren, wenn es geschichtet ist?.

Nachdem ich das alles zusammengebaut und beleuchtet hatte, fand ich heraus, dass es tatsächlich funktionierte, es war nicht perfekt weiß, aber es mischte definitiv die Farben in den Schichten dahinter.

Ich dachte, das würde vielleicht besser funktionieren, wenn ich von einer festen Ätzung wechseln würde, um die Form zu Punkten zu erstellen, damit das Licht über mehrere Ebenen leichter zu sehen ist und tatsächlich als "Pixel" funktioniert, aber dann in 3D.

Um den Prozess zu perfektionieren, habe ich einige Testblätter mit unterschiedlicher Dichte der Punkte erstellt und auch mehrere verschiedene Einstellungen verwendet, um den Laser auf die perfekte Ätzstärke abzustimmen. Sie müssen den Laser auf die Menge an Leistung einstellen, die er zum Ätzen verwendet. Je mehr Leistung Sie verwenden und je langsamer Sie ätzen, desto tiefer wird geätzt, und nicht alle funktionieren in dieser Situation so gut wie andere. Dies ist bei jedem Laser anders, ich würde empfehlen, eine eher niedrige Einstellung zu verwenden, Sie benötigen keine tiefe Ätzung für diese Skulptur.

Schritt 3: Schritt 3: Endgültiger Prototyp

Für den endgültigen Prototyp habe ich mich entschieden, Acrylplatten von 20X20cm herzustellen, damit Sie mehr Details darin sehen und ein besseres Gefühl dafür bekommen, wie es sogar in größerem Maßstab aussehen könnte.

Ich habe ein Lichtmodul gemacht, in das ich insgesamt 21 Platten hineinlegen konnte (7X3), weil ich damit testen wollte, wie weit es gehen kann, wie viele Platten platziert werden können, bevor der Effekt verloren geht oder wie ich gefunden habe heraus wann wird es "unordentlich". Ich fand heraus, dass 12 ein anständiges Maximum wäre, ein höherer Anstieg führte zu zu viel Unschärfe.

Ich habe auch mit dem Abstand zwischen den Platten getestet und gespielt, durch das Überspringen einer Platte verdoppelt sich der Abstand zwischen den Platten und weiter, hier habe ich auch festgestellt, dass dies ganz entscheidend ist, wenn der Abstand vergrößert wird, ändert sich auch der Effekt. Was meiner Meinung nach passiert, ist, dass die Augen mit der größeren Entfernung besser die Tiefe erkennen können. Dies führt dann dazu, dass sich die Farben weniger vermischen.

Die Licht "Platte" hat einen Lichtstreifen aus 9 LEDs für jede Plattendatenleitung, die im Zick-Zack hin und her geht, mit 5V-Stromleitungen auf jeder Seite, + Leitung auf einer Seite und - Leitung auf der anderen Seite, was auch recht ist leicht zu beheben.

Ein 5V 10A Netzteil wird verwendet, um die LEDs und den ESP8266 gleichzeitig mit Strom zu versorgen.

Für den ESP haben wir mit Hilfe von erfahreneren Programmierern beim Hackathon einen Code erstellt, dieser Artikel war für mich auch eine Übung im Programmieren. Der Code, den ich schließlich verwendet habe, ist ein Code, der alle Platten einmal von RGB zu GRB zu BRG und wieder zurück zu RGB in einer Endlosschleife überblendet. Gruppieren der LED-Steuerung nach 9 LEDs, so dass jede Platte eine Farbe hat, steuert der Code 12 Platten / Auslösungen, die anderen sind nur inaktiv, weil ich sie nicht brauchte. Den Code habe ich hier eingefügt.

Ich habe auch versucht, die LEDs über das WLAN auf dem ESP mit artnet und madmapper zu steuern, war aber mit den Ergebnissen noch nicht zufrieden, das sollte gut funktionieren, aber ich müsste zuerst diese "Mapping" -Techniken besser verstehen.

Schritt 4: Gelernte Lektionen

Das erste, was ich gelernt habe, war die Arbeit mit dem CNC-Laserschneider und -gravierer. In der Vergangenheit habe ich diese Techniken verwendet, um Modelle zu machen, aber ich habe mir nie die Zeit genommen, mich mit der genaueren Stimmung zu befassen, insbesondere mit der Abstimmung der Gravur / Ätzung. Als ich herausfand, dass dies einen großen Unterschied für die resultierende Lichtintensität ausmacht und nicht nur eine "tiefere" Gravur besser bedeutet, musste ich die Balance der Ätzung gerade genug, aber nicht zu viel finden.

Für dieses Projekt wollte ich es auch als eigenständiges Objekt haben, also in diesem Fall mit einem codierten ESP, das die LEDs ohne weitere Eingaben steuert, auch weil ich die Codierung besser verstehen wollte, in der Vergangenheit habe ich einige gemacht wirklich einfach codiert, und die Codes für dieses Stück sind immer noch nicht wirklich komplex, aber als ich diesen Hackathon begann, waren Teile davon noch völlig neu.

Nach diesen Herstellungstechniken kam es dann zum Verständnis des Lichts. Wie würde sich das mischen und würde sich das sogar mischen? Habe herausgefunden, dass mit Punkten anstelle einer vollständig gravierten Form gearbeitet wird, wodurch die "Pixel" erzeugt werden, wie bereits erwähnt. Zuerst fand ich heraus, dass das funktioniert, aber als ich den Abstand zwischen den Platten vergrößerte, nahm der Effekt tatsächlich wieder ab Konzentriere dich wirklich auf die Tiefe. Aber wenn der Abstand zwischen den Platten vergrößert wird, können sich Ihre Augen auf die Tiefe konzentrieren, aber dann ist die Magie verschwunden.

Schritt 5: Potentielle Verbesserungen

Die erste Verbesserung, an der ich noch arbeite, ist ein besserer und komplexerer Code zur Steuerung der Platten. Mein Ziel ist es, mehrere Einstellungen und vorcodierte Effekte zu haben, die ausgelöst werden können, deshalb habe ich mich auch für einen ESP entschieden, weil ich diese dann einfach über WLAN auslösen / steuern konnte.

Außerdem möchte ich ein Licht für nur 12 Teller machen, wie ich es schließlich gewählt habe. Das Stück, das ich jetzt gemacht habe, ist perfekt für diese Testphase mit Abstand und Anzahl der Teller usw. Aber jetzt habe ich mich für 12 Teller entschieden, die ich neu machen werde eine ist für 12 Platten gemacht und macht auch die Montage der LEDs etwas besser, jetzt werden sie dort eingeklebt und mit improvisierter Schaumstoffplatte gehalten, das wird auf Dauer nicht gut für die LEDs, ich würde sie auf Aluminium kleben bessere Wärmeleitfähigkeit und haben diese als Module, damit im Falle eines Bruchs ein Streifen leicht herausgenommen und ausgetauscht werden kann.

Bei den Platten teste ich auch noch, was mit den Seiten zu tun ist, jetzt sind die Seiten nur freigelegt und Sie können sehen, in welcher Farbe sie beleuchtet sind, ich habe versucht, ein Gehäuse um das ganze Stück zu bauen, war aber damit nicht zufrieden, weil es reflektierte das Licht wieder hinein. Also begann ich mit einigen speziellen 3D-gedruckten Profilen zu testen, die Kanten zu bemalen oder reflektierende Folien zu verwenden, um das Licht "innerhalb" der Platten zu halten.

Schritt 6: Ausrufen

Einen besonderen Dank möchte ich folgenden Personen aussprechen:

• Teun Verkerk für die Einladung zur Teilnahme am Hackathon
• Nabi Kambiz, Nuriddin Kadouri und Aidan Wyber, für Hilfe und Anleitung während des Hackathongs. Er half und erklärte alle Maschinen und Materialien, die zur Hand waren, und Aidan hatte große Geduld, diesem Programmier-Noob zu erklären und zu helfen.
• Chun-Yian Liew, ein Mitteilnehmer, der auch ein tolles Projekt gemacht hat. Chun hat mir auch ein paar Mal geholfen, wenn ich nicht verstand, was mit der Codierung passierte.