Голографийн хавтан - Photonics Challenger Hackathon PhabLabs: 6 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:03

Энэ оны эхээр Нидерландын Delft шинжлэх ухааны төвд болох PhabLabs Photonics Hackathon -д оролцохыг хүссэн юм. Энд тэд маш олон машинтай маш сайн ажлын талбартай бөгөөд үүнийг энгийнээр хийх боломжгүй зүйлийг бүтээхэд ашиглаж болно.

Хакатоныг эхлүүлж байхдаа тэнд байгаа CNC лазер машинаар ямар нэгэн зүйл хийх нь сонирхолтой байх болно гэж тэр даруй бодлоо.

Семинарт тэд жижиг гэгээтэй нийлэг хавтан дээр зогсож байсан бөгөөд легогийн патентаар сийлсэн байсан бөгөөд энэ нь нэг төрлийн голограмм бүтээсэн боловч зөвхөн нэг давхарга байсан тул 2D дүрс хэвээр байв. Энэ нь хэрэв би нийлэг хэд хэдэн давхаргыг аваад жинхэнэ 3D голограф дүрсийг бүтээвэл юу болох вэ гэж бодоход хүргэв.

Би зүгээр л бөмбөрцөг тоглож эхэлсэн бөгөөд энэ нь үнэхээр жинхэнэ дүүжин бөмбөрцөг шиг харагдаж эхэлсэн бөгөөд гэрэлтүүлгээр тоглож, хэрэв тэр (цагаан) гэрлийн спектртэй тоглох боломжтой бол би ийм санаанд хүрсэн юм. Улаан Ногоон, Цэнхэр гэрлийн хувьд эдгээр ялтсуудыг улаан ногоон эсвэл цэнхэр гэсэн үндсэн гэрлийн өнгийг ашиглан бие биенийхээ ард тавиад дахин цагаан гэрэл үүсгэх боломжтой байсан уу?

Алхам 1: Алхам 1 Шаардлагатай материал, багаж хэрэгсэл

Хэрэгсэл:

• CNC лазер хайчлах, сийлэх машин
• Гагнуурын төмөр гэх мэт.
• Халуун цавуу буу
• 3D принтер (анхны загварчлах үе шатанд)
• Плайер
• Callipers
• Зүлгүүрийн цаас

Програм хангамж:

• Fusion 360
• Arduino IDE
• Кура

Материал:

электроник:

• LED (ялтсуудыг хооронд нь ойртуулахын тулд жижиг нимгэн SMD3535 удирдсан тууз)
• ESP8266
• 5V 10А цахилгаан хангамж
• Утасны холболт, 5в ледийн энгийн нимгэн утаснууд

"баримал" хийх материал:

• 3 мм акрил (лазер машинд сийлсэн)
• LED, акрилийг дэмжих мод, лазер
• LED холбох болон нийлэг дэмжлэг үзүүлэх анхны загвараар 3D хэвлэх.
• хайрцаг хийх материал, би хөөсөн хавтанг ашиглан хайрцгийг хурдан хийж, дараа нь лазер CNC модоор хайчлав.

Алхам 2: Алхам 2: Лазер сийлбэр ба гэрэлтүүлгийн туршилт

Миний туршиж үзэхийг хүссэн хамгийн эхний зүйл бол бөмбөрцөгөөс эхлээд олон нийлэг хавтан бүхий 3d голограм хийх боломж байв. олон хавтанг бүтээх.

Би 3D принтерийн тусламжтайгаар PLA -ийн энгийн суурийг хэвлэж, эргэн тойрондоо хэвтэж байсан хэдэн LED -ээ нэмж оруулав.

Энэхүү процессын явцад би LED -ийг зөвхөн улаан ногоон эсвэл цэнхэр өнгөөр будвал цагаан (гэрэл) хийх боломжтой юу гэсэн санааг олж авсан бөгөөд RGB -д 3 хавтан байрлуулсан бол онолын хувьд цагаан өнгөтэй болно, гэхдээ хэрэв энэ нь давхаргатай байвал энэ нь бас ажиллах болно..

Үүнийг бүгдийг нь холбож, гэрэлтүүлсний дараа энэ нь үнэхээр ажилласан, төгс цагаан биш байсан ч цаана нь давхаргуудын өнгийг хольж хутгасан болохыг олж мэдэв.

Хэрэв би хатуу сийлбэрээс хэлбэрээ цэг болгон өөрчилвөл гэрэл илүү олон давхаргыг харж, "пиксел" хэлбэрээр ажиллах боломжтой боловч дараа нь 3D хэлбэрээр хийвэл илүү дээр байх болов уу гэж бодсон.

Процессыг төгс төгөлдөр болгохын тулд би өөр өөр нягтрал бүхий хэд хэдэн туршилтын хуудас хийж, лазерыг төгс сийлбэрлэх чадалтай болгохын тулд олон янзын тохиргоог ашигласан. Та лазерыг сийлбэрлэхэд хэр их хүч зарцуулж байгааг нь тааруулах ёстой. Илүү их хүч хэрэглэж, удаан сийлбэр хийх нь илүү гүн гүнзгий сийлбэр үүсгэх бөгөөд энэ нөхцөл байдалд бусадтай адил сайн ажилладаггүй. Энэ нь лазер бүрийн хувьд өөр өөр байдаг тул маш бага тохиргоог ашиглахыг зөвлөж байна, энэ баримлын хувьд гүн гүнзгий сийлбэр хийх шаардлагагүй болно.

Алхам 3: Алхам 3: Эцсийн прототип

Эцсийн загварыг гаргахын тулд би 20X20 см хэмжээтэй нийлэг хавтанг хийхээр шийдсэн бөгөөд ингэснээр та тэдгээрээс илүү дэлгэрэнгүй мэдээлэл авч, илүү том хэмжээтэй хэрхэн харагдахыг илүү сайн мэдрэх болно.

Би (7X3) -д нийт 21 хавтан байрлуулах боломжтой хөнгөн модулийг хийсэн бөгөөд учир нь үүнийг эффект алдагдахаас өмнө хичнээн хол явж болох, хичнээн хавтан байрлуулж болохыг олж мэдэхийг хүссэн юм. хэзээ "замбараагүй" болох вэ? 12 нь зохистой дээд хэмжээ байх болно гэдгийг би олж мэдсэн.

Би ялтсуудын хоорондох зайг туршиж тоглосон бөгөөд нэг хавтанг алгасах нь ялтсуудын хоорондын зайг хоёр дахин нэмэгдүүлж, цаашлаад зай нэмэгдэхэд энэ нь маш чухал болохыг олж мэдсэн бөгөөд үр нөлөө нь бас өөрчлөгддөг. Миний бодлоор энэ нь илүү том зайд байвал гүнийг илүү сайн илрүүлэх боломжтой юм. Үүний үр дүнд өнгө нь бага зэрэг холилддог.

Хөнгөн "таваг" нь хавтангийн өгөгдлийн шугам тус бүрт 9 лед гэрэлтэй бөгөөд хоёр талдаа 5в цахилгаан шугам, нэг талд нь + шугам, нөгөө талд нь шугамтай байдаг. засахад хялбар.

5V 10A тэжээлийн хангамжийг LED ба ESP8266 -ийг нэгэн зэрэг асаахад ашигладаг.

ESP -ийн хувьд бид хакатон дээр илүү чадварлаг кодлогчдын тусламжтайгаар код хийсэн бөгөөд энэ хэсэг нь надад код бичих дасгал болсон юм. Эцэст нь миний ашиглаж байсан код бол RGB -ээс GRB -ээс BRG хүртэл бүх хавтанг нэг удаа бүдгэрүүлж, RGB рүү үргэлжлүүлэн эргүүлэх код юм. LED хяналтыг 9 лед тутамд хувааж, хавтан бүр нэг өнгөтэй байх болно, код нь 12 хавтан/аяллыг хянадаг, бусад нь надад хэрэггүй байсан тул идэвхгүй байдаг. Би кодыг энд нэмсэн.

Би мөн LED -ийг ESP дээрх wifi ашиглан artnet болон madmapper ашиглан хянахыг оролдсон боловч үр дүнд нь сэтгэл хангалуун бус байсан ч энэ нь сайн ажиллах ёстой, гэхдээ эхлээд эдгээр "газрын зураг" хийх аргуудын талаар илүү сайн ойлголттой болох хэрэгтэй байна.

Алхам 4: Сурсан зүйл

Миний олж мэдсэн анхны зүйл бол CNC лазер таслагч, сийлбэр дээр ажиллах явдал юм. Өмнө нь би эдгээр техникийг загвар бүтээхдээ ашигладаг байсан боловч илүү нарийвчлалтай тааруулах, ялангуяа сийлбэр/сийлбэрийг тааруулах талаар судлахад хэзээ ч цаг гаргаж байгаагүй. Энэ нь гэрлийн эрч хүчийг өөрчилдөг бөгөөд зөвхөн "илүү гүн гүнзгий" сийлбэр хийх нь илүү утга учиртай болохыг олж мэдэхийн тулд би сийлбэрийн тэнцвэрийг хангалттай хэмжээгээр олох хэрэгтэй байсан.

Энэ төслийн хувьд би үүнийг бие даасан объект болгон ашиглахыг хүсч байсан тул кодчилсон ESP -тэй бөгөөд энэ тохиолдолд LED -ийг өөр ямар ч оролтгүйгээр удирддаг, мөн кодчиллын талаар илүү сайн ойлголт авахыг хүсч байсан тул урьд нь би зарим зүйлийг хийсэн. үнэхээр энгийн кодлогдсон бөгөөд энэ хэсгийн кодууд нь тийм ч төвөгтэй биш хэвээр байгаа боловч би энэ хакатоныг эхлүүлэх үед зарим хэсэг нь цоо шинэ хэвээр байсан.

Дараа нь эдгээр техникийг хийсний дараа гэрлийн тухай ойлголт гарч ирэв. Энэ яаж холилдох вэ, тэр ч байтугай холилдох уу? Бүрэн сийлсэн хэлбэрийн оронд цэгүүдтэй ажиллах нь дээр дурдсанчлан "пикселүүд" -ийг бий болгодог болохыг олж мэдсэн. Эхлээд энэ нь үр дүнтэй болохыг олж мэдээд, гэхдээ би ялтсуудын хоорондох зайг ихэсгэхэд эффект нь дахин буурч, хүний нүдний ойлголт, өнгийг хольж, ид шидийн зүйл болж байна, учир нь таны нүд юу болж байгааг ойлгохгүй байна. гүнд үнэхээр анхаарлаа хандуулаарай. Гэхдээ ялтсуудын хоорондох зайг ихэсгэвэл таны нүд гүн рүү анхаарлаа төвлөрүүлж чадна, гэхдээ ид шид алга болно.

Алхам 5: Боломжит сайжруулалт

Миний хийж байгаа анхны сайжруулалт бол хавтанг удирдах илүү сайн, илүү төвөгтэй код юм. Миний зорилго бол идэвхжүүлж болох олон тохиргоо, кодчилсон эффекттэй байх явдал юм. Тиймээс би ESP ашиглахаар шийдсэн, учир нь би үүнийг wifi ашиглан амархан идэвхжүүлж/хянах боломжтой болсон.

Цаашилбал би ердөө 12 хавтан дээр гэрэл хийхийг хүсч байна, эцэст нь би ашиглахаар сонгосон, одоо хийсэн хэсэг нь зай болон хавтангийн тоо гэх мэт туршилтын энэ үе шатанд төгс төгөлдөр юм, гэхдээ одоо би 12 хавтан авахаар сонгосон. 12 хавтангаар хийсэн, мөн LED -ийн бэхэлгээг арай сайжруулдаг, одоо тэд тэнд наалдаж, хиймэл хөөсөн хавтангаар байрлуулна, удаан хугацааны туршид энэ нь LED -ийн хувьд сайн биш, би тэдгээрийг хөнгөн цагаан дээр наалдуулах болно. дулаан дамжуулалт сайжирч, модуль хэлбэртэй байх тул хэрэв ямар нэг зүйл эвдэрвэл нэг туузыг амархан гаргаж аваад сольж болно.

Би ялтсуудын хувьд хажуу талыг нь юу хийхээ туршиж үзсэн хэвээр байна, одоо талыг нь ил гаргаж, ямар өнгө асааж байгааг харж болно, би бүхэл бүтэн хэсгийг тойруулан хашаа барихыг оролдсон боловч үүнд сэтгэл хангалуун байсангүй. Гэрлийг буцааж тусгасан. Тиймээс би ялтсуудыг "дотор" байлгахын тулд тусгай 3D хэвлэмэл профайл ашиглан ирмэгийг нь будаж эсвэл цацруулагч тугалган цаас ашиглан туршиж эхлэв.

Алхам 6: Орилох

Дараах хүмүүст онцгой талархал илэрхийлье.

• Теун Веркерк хакатонд оролцох урилгыг хүлээн авлаа
• Наби Камбиз, Нуриддин Кадури, Айдан Уайбер нар хакатонг хийх үеэр тусламж, удирдамж өгсөн болно. Гарт байгаа бүх машин, материалыг болон Айданд туслах, тайлбарлах, Айдан нар энэ кодчилох нүхэнд тайлбарлаж, туслахад маш их тэвчээртэй байсан.
• Гайхамшигтай төсөл боловсруулсан оролцогч Чун-Иан Ливе. Код бас юу болж байгааг ойлгохгүй байхад Чун надад хэд хэдэн удаа тусалсан.