Mini-Multitouch-Schnittstelle - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:22

Dieses Instructable zeigt Ihnen, wie Sie eine Mini-Multitouch-Schnittstelle aus einfachen Teilen erstellen, die Sie online bestellen oder in einem typischen Bau- / Baumarkt kaufen können. Multitouch-Schnittstellen sind Oberflächen, die mehrere „Touchpoints“gleichzeitig registrieren können, was bedeutet, dass Benutzer mit natürlichen Handbewegungen digitale Objekte manipulieren können. Die meisten Multitouch-Systeme projizieren auch das Bildschirmbild auf die Touch-Oberfläche, wodurch die Interaktion intuitiver wird. Da große Multitouch-Systeme teuer zu bauen sind, lernen Sie in dieser Anleitung, wie Sie ein einfacheres und kleineres Multitouch-System für 50-150 US-Dollar mit leicht zu findenden Teilen bauen. Ein Mini-Multitouch. Mini-Multitouch funktioniert nach den gleichen Prinzipien wie größere Systeme und ist praktisch für alle Arten von Hack-ish oder Art-ish-Anwendungen (denken Sie an Fingermalerei, Musik-by-Touch oder andere gestenbasierte Interaktionen). Dieses Instructable wird eingereicht im Rahmen des Wettbewerbs "Win a Laser Cutter" im Namen von Make:Philly, in der Hoffnung, dass wir mit der Einführung eines glänzenden neuen Lasercutters die Schaffung unseres neuen Community-Workspace beginnen können:)Viel Spaß!: Mittelstufe (oder unerschrockener Anfänger). Erfordert Grundkenntnisse im Löten, Gebrauch von Bügelsäge und Cutter, Softwareinstallation und das Befolgen von Software-Tutorials. Die Vertrautheit mit diesen Themen und die Bereitschaft zu lernen werden Sie durch dieses Instructable führen! Build Time: 8-10 Stunden für einen Experten in den oben genannten Themen; 16-20 Stunden für Anfänger/Mittelstufe.

Schritt 1: Teile und Vorbereitung

Schritt eins: Holen Sie sich Ihre Teile! Nachfolgend finden Sie Empfehlungen zum Kauf von Artikeln aus der Materialliste. Werkzeuge:BügelsägemesserAkkubohrer und Bohrer LötkolbenT-Square Materialien:Webcam (Phillips SP900 empfohlen) - Erhältlich auf dem WebWindows-PC (sorry Atari, das vvvv-Toolkit ist nur für Windows verfügbar.) 4,3 x 4,3 mm Infrarot-Objektiv (auch bekannt als Nachtsicht) - Im Internet erhältlich Infrarot-LEDs (SFH485 empfohlen) - Von digikey erhältlich. Ein Netzteil (Ausgang 3,3 V DC bei 220 mA empfohlen) - Höchstens verfügbar Hobby-/Bastelläden Schnelle Einstellung verrückter Glow (jede Marke, und bekommen Sie es in einem Pinsel auf der Flasche) – Erhältlich in den meisten Hobby-/Bastelgeschäften Schleifpapier, 400er Körnung und 800er Körnung – Erhältlich im BaumarktMessing Polish – Erhältlich im Baumarkt8 x 10 Blatt von Lexan Standarddicke (0,85) - Erhältlich im Baumarkt8ft Streifen von "Tile Divider" - Erhältlich im BaumarktEin Karton, mindestens 1,5 Fuß hoch auf einer Seite (wir haben 1,5' x 1' x 1' verwendet) - Erhältlich bei Hardware lagern (oder einfach nur legen herum!) Kleine Drahtstücke. Wenn Sie keinen Draht herumliegen haben, besorgen Sie sich eine kleine Spule mit 20- oder 22-Gauge-Draht, sowohl in Rot als auch in Schwarz. - Erhältlich in den meisten Elektronik- / Hobbygeschäften

Schritt 2: Bereiten Sie die Webcam vor, um Infrarotlicht zu erkennen

In diesem Schritt wird die Einrichtung der Webcam beschrieben, die verwendet wird, um die beim Berühren der Berührungsfläche emittierten Infrarotlichtflecken aufzuzeichnen. Dieses Mini-Multitouch-Display basiert auf vier LED-Leuchten, um Licht in eine Lexan-Platte zu werfen, wo es aufgrund des Brechungsindex herumspringt, ohne zu entweichen. Dies wird als interne Totalreflexion bezeichnet. Wenn Druck (z. B. von einem Finger) auf das Lexan ausgeübt wird, wird es ein wenig komprimiert, wodurch sich der Brechungsindex ändert und das Licht entweichen kann. Die Stellen, an denen das Licht entweicht, sind nur dort, wo die Oberfläche komprimiert wird, wodurch schöne leuchtende Kleckse entstehen, wo etwas auf den Lexan drückt. Hier kommt die Webcam ins Spiel! Sie können die Blobs mit einer Webcam beobachten und mit einer speziellen Software als Eingabe in Ihren Computer verwenden, wie eine Maus oder eine Tastatur. Bei diesem Projekt (und den meisten Multitouch-Displays) liegt das Licht zur Berührungserkennung im Infrarotbereich und Webcam muss modifiziert werden, um im Infrarotbereich zu sehen. Dies geschieht ganz einfach, indem Sie Ihr vorhandenes Webcam-Objektiv gegen ein Objektiv austauschen, das Infrarotlicht "sehen" kann. Die von der Mini-Multitouch-Schnittstelle verwendete LED mit einer Frequenz von 880 nm liegt im Bereich von "Nachtsicht"-Überwachungskameras. Sie können Ihr vorhandenes Webcam-Objektiv gegen ein Nachtsichtobjektiv austauschen und schon können Sie loslegen. Wenn Sie den empfohlenen SPC900NC verwenden, können Sie jedes beliebige 4,3 mm x 4,3 mm CCTV-Kamera-IR-Objektiv verwenden. Versuchen Sie, bei E-Bay oder einem lokalen Geschäft für Sicherheitskameras zu suchen. Bevor Sie das vorhandene Objektiv Ihrer Webcam entfernen, installieren Sie die Webcam-Software auf Ihrem PC und testen Sie die Webcam, um sicherzustellen, dass die Kamera funktioniert. Hinweis: Es ist wichtig, dies zu tun, BEVOR Sie Ihre Garantie erlöschen, indem Sie es öffnen und das Objektiv wechseln! Sobald Sie erfolgreich ein paar Bilder gemacht und sichergestellt haben, dass die Webcam gut funktioniert, können Sie das Objektiv wechseln. Um das Objektiv an der SPC900-Kamera (oder anderen vergleichbaren Kameras) zu ersetzen, müssen Sie zuerst den Ring um die Objektiv mit einem Schraubendreher. Sobald dieser Ring weg ist, ist es einfach, das normale Objektiv durch ein "Überwachungs"-Objektiv zu ersetzen, indem Sie das Objektiv vorsichtig (aber fest) abschrauben. Der Ring ist nur für das Aussehen, also können Sie ihn wieder anziehen oder weglassen. INach dem Austausch des Objektivs überprüfen Sie die Webcam mit der Webcam-Software, um sicherzustellen, dass sie noch funktioniert. Möglicherweise müssen Sie auch den Fokus des neuen Objektivs anpassen. Die Bilder, die Sie von der Webcam erhalten, sehen nicht so aus wie mit einem normalen Objektiv, dies bedeutet nur, dass es wie erwartet funktioniert Licht mit etwas Klebeband, um es zu blockieren. Wenn Sie dies nicht tun, wird ein leichtes "Rauschen" hinzugefügt und Ihr Display hat "Geister"-Berührungspunkte.

Schritt 3: Erstellen Sie den Touchsurface-Rahmen

Dieser Schritt umfasst den Bau des Rahmens, der den Lexan aufnehmen wird, sowie die Vorbereitungen, die für die Montage der LED-Leuchten im Rahmen erforderlich sind.

Das beste Material, das ich für den Rahmen gefunden habe, ist "Tile Divider", das in 6- bis 8-Fuß-Streifen erhältlich ist und in der Formteilabteilung der meisten Heimwerkergeschäfte erhältlich ist. Sehen Sie sich die Bilder unten für eine visuelle Beschreibung an (anstatt zu versuchen, es hier zu erklären!). Der Rahmen passt sich dem Lexan sehr gut an, sodass Sie den Tile Divider genau auf die richtige Größe zuschneiden können: Schneiden Sie zwei 8-Zoll-Streifen und zwei 10-Zoll-Streifen zu. Sobald die Streifen geschnitten sind, sollten Sie die Enden der kurzen Streifen mit einem T-Square so abschneiden, dass sie in einem 45%-Winkel nach innen abgeschrägt werden. Dadurch passen sie sauber und eng als Rahmen um den Lexan. Sie werden die vier LED-Leuchten auf einer 8-Zoll-Seite des Rahmens montieren. Sie müssen so montiert werden, dass sie die Lexan-Durchgangslöcher im Streifen berühren und gleichmäßig entlang der Kante verteilt werden. Es ist wichtig, die Löcher in der Nähe der Oberseite des Streifens zu platzieren, wie unten gezeigt, damit das Licht nur in den Rand des Lexan scheint und NICHT nach unten auf die Kamera darunter. Markieren Sie die Positionen der vier Löcher bei etwa 1 Zoll, 3 Zoll, 5 Zoll und 7 Zoll entlang der Kante eines 8-Zoll-Fliesenteilerstreifens. Da der Fliesenteiler aus weichem Kunststoff besteht, müssen Sie die Löcher in mehreren Stufen bohren, um ein zu starkes Verbiegen oder Verziehen des Kunststoffs zu vermeiden. Bohren Sie zuerst ein kleines Loch (1/16"), dann bohren Sie ein etwas größeres (9/64"). Schließlich bohren Sie ein 3/16 "Loch, das die ideale Größe für die LEDs hat.

Schritt 4: Bereiten Sie die Lexan-Berührungsfläche vor

Dieser Schritt umfasst das Schleifen und Polieren der Lexan-Berührungsfläche für eine maximale Lichtverteilung.

Um das meiste Licht in die Berührungsfläche zu bekommen, muss eine der 8-Zoll-Kanten der Lexan-Berührungsfläche sehr glatt gemacht werden (hier berühren die LEDs die Berührungsfläche). Idealerweise verwenden Sie drei Materialien: 400er Schleifpapier, 800er Schleifpapier und Messingpolitur. Wenn Sie keine Messingpolitur zur Verfügung haben, können Sie nur das 400er und 800er Schleifpapier verwenden, aber die Ergebnisse werden weniger als spektakulär sein. Falten Sie ein Stück Schleifpapier mit 400er Körnung über einen Holzblock (oder sogar ein kleines Taschenbuch) und führen Sie es drei- oder viermal entlang einer 8-Zoll-Kante der Lexan-Berührungsfläche hin und her. Sie sollten sehen, wie sich kleine weiße Flocken lösen. Wiederholen Sie dies mit dem 800er Schleifpapier. Nach jedem Durchgang mit dem Schleifpapier sollten Sie sehen können, dass die Kratzer und Flecken am Rand des Lexan immer kleiner werden: Dies zeigt an, dass Sie einen richtigen Job machen (und ist nicht so ermutigend!). Nachdem Sie die Flecken und Unebenheiten abgeschliffen haben, polieren Sie die Kante des Lexan (nur die Kante!) mit Ihrer Messingpolitur (folgen Sie den Anweisungen auf dem Messingpoliturbehälter). Bewundern Sie, wie glatt und glänzend Ihre Lexan-Kante geworden ist.

Schritt 5: Passen Sie den Rahmen an die Touchsurface an, montieren Sie die LEDs

Dieser Schritt umfasst die Installation der Lexan-Touchsurface- und LED-Leuchten in den in Schritt 3 dieser Anleitung eingebauten Rahmen.

Bevor Sie den Rahmen dauerhaft am Lexan befestigen, überprüfen Sie, ob der Rahmen auf die 8 Zoll x 10 Zoll große Lexan-Berührungsfläche passt, indem Sie die Tile Divider-Streifen (aus Schritt 3) auf die Kanten der Berührungsfläche schieben: Er sollte gut und eng anliegen seinen glücklichen neuen Rahmen. Stellen Sie außerdem sicher, dass beim Bohren der LED-Löcher keine Plastikgrate im Tile Divider zurückbleiben, da diese den Rahmen schlecht passen können. Sobald Sie die Passform überprüft haben, ist es an der Zeit, den Rahmen und das Lexan zu einer einzigen Einheit zusammenzukleben. Entfernen Sie den Tile Divider-Rahmen und ziehen Sie die Schutzabdeckung etwa 2,5 cm von den Kanten des Lexan zurück. Achten Sie dabei darauf, sie nicht vollständig zu entfernen. Schieben Sie dann den Rahmen wieder auf das Lexan, ohne die Abdeckung zwischen den beiden. Stellen Sie sicher, dass der Rahmenabschnitt mit den LED-Löchern auf die glatt polierte Lexan-Kante gelegt wird! Wenn alle Seiten des Rahmens nach Ihren Wünschen eingestellt sind, verwenden Sie etwas verrückten Kleber (oder irgendeinen Kleber), um die Ecken des Rahmens aneinander zu kleben. Versuchen Sie, Rahmenteile miteinander zu kleben, nicht mit dem Lexan. Wenn etwas Kleber auf das Lexan gelangt, ist dies keine große Sache und sollte Ihre Berührungsfläche nicht beeinträchtigen. Nachdem der Rahmen am Lexan montiert ist, ist es an der Zeit, die LEDs am Rahmen zu montieren. Bevor Sie die LEDs dauerhaft durch die Löcher im Rahmen kleben) versuchen Sie einige Testläufe, um sicherzustellen, dass sie richtig positioniert sind. Für beste "Blobs" sollten die LEDs nicht direkt in die Kante des Lexan zeigen, sie müssen in einem leichten Winkel zur Kante des Lexan montiert werden: etwa 20-30 Grad Winkel von der Horizontalen (siehe Bild für mehr) Detail). Der Winkel trägt dazu bei, dass das Licht heller und klarer entweicht, wenn das Lexan komprimiert wird. Um die LEDs für eine spätere einfachere Verdrahtung zu positionieren: Achten Sie darauf, alle LEDs so zu montieren, dass sie so gedreht sind, dass der Erdungsstift (der längere Stift) oben liegt. Sobald Sie mit dem Winkel und der Position der LEDs zufrieden sind, montieren Sie sie dauerhaft im Rahmen, indem Sie die LED festhalten und verrückten Kleber um die Außenseite der LED auftragen, wo sie den Rahmen berührt. Halten Sie diese LEDs fest, bis sie vollständig getrocknet sind! (Deshalb empfehlen wir die Verwendung von verrücktem Kleber). Jetzt, da die LEDs angebracht sind, ist es Zeit, mit der Verkabelung zu beginnen.

Schritt 6: Verdrahtung der LEDs

In diesem Abschnitt werden alle erforderlichen Verkabelungen und der Anschluss der LEDs an eine Stromquelle behandelt.

Wir empfehlen die Verwendung von 1,5 V 100 mA-LEDs, und für die Zwecke dieser Anleitung nehmen Sie an, dass Sie ein 200 mA 3,3 V DC-Netzteil verwenden (z. B. eine "Wandwürze" oder ein Hobby-Netzteil). Möglicherweise müssen Sie die Verdrahtung Ihrer LEDs basierend auf Ihrer Stromversorgung anpassen. Wenden Sie sich an jemanden, der mit Elektronik vertraut ist, wenn Sie sich nicht sicher sind, wie Sie Ihre Verdrahtung anpassen sollen. Löten Sie die LEDs wie in der Abbildung unten gezeigt zusammen. Wenn Sie etwas Übung beim Löten benötigen, führen Sie einen Testlauf mit einigen LEDs durch, die NICHT in den Rahmen geklebt sind. Um die LED-Verkabelung zu testen, schließen Sie das Netzteil an und richten Sie es auf die (IR-gefilterte) Webcam. Führen Sie Ihre Webcam-Software aus: Wenn die Webcam das Infrarotlicht aufnimmt, sollten Sie ein helles rotes Licht auf dem Webcam-Display sehen (obwohl Sie kein Licht von den LEDs selbst sehen, da es Infrarot ist!). Nun zurück zum Mini-Multitouch-Display. Nachdem Sie die LEDs mit Ihrem Lötkolben verdrahtet haben (gemäß der Abbildung unten), richten Sie die IR-gefilterte Webcam von oben auf die Mini-Multitouch-Box. Führen Sie Ihre Webcam-Software jetzt aus, wenn Sie sie noch nicht ausgeführt haben: Sie sollten ein Leuchten auf dem Webcam-Display entlang des Rahmens sehen, wenn die Infrarot-LEDs montiert sind (aber auch hier sehen Sie kein Licht von den tatsächlichen LEDs!). Wenn Sie das Leuchten nicht sehen können, müssen Sie Ihre Verkabelung überprüfen und möglicherweise jemanden konsultieren, der sich mit Elektronik auskennt, wenn Sie sich nicht sicher sind, wie Sie den LED-Anschluss reparieren. Eine kurze Anmerkung: Das oben beschriebene Leuchten ist Lichtleck, und es ist unerwünscht: Wir werden uns im nächsten Schritt darum kümmern, damit das einzige Infrarotlicht von der Berührungsfläche das Licht ist, das bei der Berührung kommt. Aber im Moment ist es eine gute Möglichkeit, zu überprüfen, ob Ihre LEDs richtig verdrahtet sind. Sie sind einem Mini-Multitouch-Display so nahe!

Schritt 7: Beenden Sie die Touchsurface, positionieren Sie die Webcam

Dies ist der letzte Schritt beim Hardware-Aufbau. Ein Teil des Lichts der LEDs leuchtet nach oben und unten anstatt direkt in den Lexan, und dieses zusätzliche Leuchten (Lichtleck) kann Probleme verursachen. Dieses zusätzliche Licht kann von nahegelegenen Objekten wie Wänden, Bildschirmen, Decken usw. reflektiert werden, wodurch Bereiche mit Infrarotlicht erzeugt werden, die auf Ihrem Webcam-Display als falsche Berührungspunkte angezeigt werden. Der beste Weg, dieses Problem zu beheben, besteht darin, ein wenig zusätzliches undurchsichtiges Material über und unter den Kanten der Lexan-Berührungsfläche hinzuzufügen, um dieses Auf- und Ableuchten zu blockieren. Schneiden Sie eine flache 20 x 10 Zoll große Rahmenmatte aus Pappe aus, die ungefähr 1 Zoll dick und so bemessen ist, dass sie knapp unter die Berührungsfläche passt. Die Innenmaße dieser Matte sollten 6 x 8 Zoll betragen, was sie im Grunde zu einem rechteckigen Rand von 1 Zoll Dicke macht, der genau in den Raum direkt unter dem Lexan passt. Wenn diese Anweisungen unklar sind, sehen Sie sich das erweiterte Diagramm in Schritt 5 an, das eine Zeichnung dieser Kartonmatte enthält. Dies sorgt für das Abglühen. Wiederholen Sie den Vorgang auf der Oberseite der Berührungsfläche, um das Aufleuchten zu blockieren. Wenn Sie die Zeit haben, sieht es professioneller aus, etwas schöneres (z. An diesem Punkt haben Sie ein Touchsurface-Sandwich, mit dem Lexan und dem Rahmen in der Mitte und den Aufwärts- und Abwärts-Glühblockern oben und unten, die genau einrasten und dort auf Wunsch mit verrücktem Kleber gehalten werden Ihrer Hardware-Konfiguration müssen Sie nur die Webcam platzieren. Es muss ungefähr 1,5 bis 2 Fuß von der Berührungsfläche entfernt sitzen und auf die „untere“Seite des Lexan zeigen (z. B. die Seite, die nicht berührt wird). Sie können dies erreichen, indem Sie einen Karton verwenden. Stellen Sie die Box so auf, dass sie 1,5 bis 2 Fuß hoch ist (auf welcher Seite Sie sie stellen, hängt davon ab, wie groß Ihre Box ist). Ihre Webcam sitzt in der Box und Ihre Berührungsfläche sitzt auf der Box. Sie müssen also ein Loch in die Oberseite der Box schneiden, das ungefähr der Größe und Form des freiliegenden Teils des Lexan entspricht exponierter Teil, nicht der gesamte Rahmen!). Sehen Sie sich das Bild unten für ein visuelles Beispiel an. Führen Sie das Webcam-Kabel aus der Verpackung aus, stellen Sie den Touchscreen oben auf und bewundern Sie die Schönheit Ihres abgeschlossenen Hardware-Setups! Jetzt können Sie diese Schutzschicht vom Lexan abziehen, falls Sie dies noch nicht getan haben. Herzlichen Glückwunsch! Sie haben die Hardware für Ihren Mini-Multitouch fertig! Wenn Sie Ihre Webcam-Software ausführen, sollten Sie die Touch-Oberfläche dort aufleuchten sehen können, wo Sie Druck darauf ausüben, idealerweise mit den Fingern. Weiter zum letzten Schritt: Software.

Schritt 8: Vvvv Toolkit einrichten und spielen

Dieser letzte Schritt beschreibt das Software-Setup, das für die Interaktion mit Ihrem Multitouch-Display verwendet wird. Jetzt ist es an der Zeit, Ihr neues Mini-Multitouch-System zu verwenden! Der einfachste Weg ist, mit dem Grafik-Toolkit 'vvvv' zu arbeiten. Das vvvv-Toolkit ist für nicht-kommerzielle Zwecke frei verfügbar. Leider ist vvvv nur für Windows verfügbar, da es auf der DirectX-Software von Microsoft basiert (aus Geschwindigkeitsgründen). Wir entschuldigen uns! Um eine Kopie des vvvv-Toolkits zu erhalten, gehen Sie zur vvvv vvvv-Downloadseite und entpacken Sie das Paket in ein Verzeichnis Ihrer Wahl (ich empfehle c:\Programme\vvvv als perfekten Ort). vvvv hat kein Installations- oder Setup-Programm, Sie führen einfach vvvv.exe aus, wenn Sie vvvv ausführen möchten. Beim Ausführen von vvvv sehen Sie standardmäßig eine schwankende Baum-Demo - hier können Sie das Tutorial starten und ein Gefühl dafür bekommen, wozu vvvv fähig ist und wofür es verwendet werden kann. Wir empfehlen, mit diesem Tutorial zu beginnen! Und noch ein kleiner Rat zur Fehlerbehebung: Wenn beim Ausführen von vvvv.exe ein 'dll-Fehler' angezeigt wird, müssen Sie wahrscheinlich DirectX auf Ihrem Computer auf Version 9.0c oder höher aktualisieren. Folgen Sie den Links unten und machen Sie die ersten beiden (kurzen) vvvv-Tutorials, bevor Sie fortfahren. Die Einführung in das vvvv-Tutorial und das Tutorial "Hello World" werden Ihnen die meisten grundlegenden Fähigkeiten beibringen, die Sie für die Verwendung von vvvv benötigen, und werden sehr empfohlen. Wenn Sie diese beiden Tutorials ausgeführt haben, haben Sie einen letzten Schritt, bevor Sie die Mini-Multitouch-Magie erleben! Überprüfen Sie, ob Ihre Webcam mit vvvv funktioniert. Mit dem vvvv VideoIn-Tutorial können Sie testen, ob vvvv Ihre Webcam automatisch erkennt oder nicht. Dieses Tutorial enthält Anweisungen zum Testen Ihrer Webcam in vvvv: Folgen Sie diesen Anweisungen! Bevor Sie mit dem letzten Schritt fortfahren, verwenden Sie das VideoIn-Tutorial, um sicherzustellen, dass Sie Bilder erhalten und Ihre Kamera im Allgemeinen ordnungsgemäß mit vvvv arbeitet. Wenn Ihre Kamera nicht mit vvvv funktioniert, gehen Sie in die vvvv-Foren und suchen Sie Hilfe bei der Einrichtung und Konfiguration. Wenn Sie so weit gekommen sind, haben Sie endlich alle Teile funktionsfähig, gebaut und installiert: Es ist Zeit für die Auszahlung. Laden Sie die Touch_demo_3.v4p-Datei und robot_image-j.webp