Pelat Holografik - Photonics Challenger Hackathon PhabLabs: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Awal tahun ini saya diminta untuk mengikuti PhabLabs Photonics Hackathon di Science Center Delft di Belanda. Di sini mereka memiliki ruang kerja yang hebat dengan banyak mesin yang dapat digunakan untuk membuat sesuatu yang biasanya tidak dapat saya buat dengan mudah.

Memulai hackathon Saya langsung berpikir bahwa akan menarik untuk melakukan sesuatu dengan mesin laser CNC yang tersedia di sana.

Di bengkel mereka memiliki pelat akrilik kecil yang menyala berdiri di sana yang diukir dengan paten lego membuat semacam hologram tetapi hanya satu lapisan jadi itu hanya gambar 2D. Ini membuat saya berpikir apa yang mungkin jika saya mengambil beberapa lapisan akrilik dan membuat gambar holografik 3D yang nyata.

Saya mulai dengan hanya sebuah bola dan itu benar-benar mulai terlihat seperti bola gantung nyata, bermain-main dengan pencahayaan. Saya sampai pada ide jika itu juga dapat bermain dengan spektrum cahaya (putih) yang terbentuk. dari cahaya Merah Hijau dan Biru, apakah mungkin untuk menciptakan cahaya putih lagi dengan pelat-pelat ini diletakkan di belakang satu sama lain, masing-masing pelat hanya menggunakan warna cahaya primer, Merah Hijau atau Biru.

Langkah 1: Langkah 1 Bahan dan Alat yang Dibutuhkan

Peralatan:

• Mesin pemotong dan etsa laser CNC
• Besi solder dll.
• Pistol lem panas
• Printer 3D (dalam fase pembuatan prototipe awal)
• Plyer
• Kaliber
• Kertas pengamplasan

Perangkat lunak:

• Fusi 360
• Arduino IDE
• Cura

Bahan:

elektronik:

• LED (strip kecil yang dipimpin SMD3535 tipis untuk mendekatkan pelat)
• ESP8266
• Catu daya 5v 10A
• Pengkabelan, hanya kabel tipis sederhana untuk led 5v

bahan untuk "patung":

• 3mm akrilik (terukir di mesin laser)
• Kayu, laser untuk memasang LED dan mendukung akrilik
• Cetak 3D dalam prototipe awal untuk pemasangan LED dan dukungan akrilik.
• bahan untuk membuat kotak, saya menggunakan papan busa pada awalnya untuk membuat kotak dengan cepat dan kemudian kayu potong laser CNC.

Langkah 2: Langkah 2: Etsa Laser dan Pengujian Pencahayaan

Hal pertama yang ingin saya uji adalah kemungkinan membuat hologram 3d dengan beberapa pelat akrilik, dimulai dengan bola. membangun dari beberapa piring.

Saya mencetak basis sederhana di PLA dengan printer 3d saya sendiri dan menambahkan beberapa LED yang masih saya simpan.

Selama proses ini saya mendapat ide apakah mungkin untuk membuat putih (terang) jika saya akan mewarnai LED hanya merah hijau atau biru, memiliki 3 pelat di RGB maka secara teori akan menjadi putih, tetapi apakah ini juga berfungsi jika berlapis.

Setelah memasang ini semua bersama-sama dan menyalakan ini, saya menemukan bahwa itu benar-benar berfungsi, itu tidak putih sempurna tetapi pasti mencampur warna di lapisan di belakangnya.

Saya pikir itu mungkin akan bekerja lebih baik jika saya akan mengubah dari etsa padat untuk membuat bentuk menjadi titik-titik sehingga cahaya akan lebih mudah dilihat di beberapa lapisan dan benar-benar berfungsi sebagai "piksel" tetapi kemudian dalam 3D.

Untuk menyempurnakan proses, saya membuat beberapa lembar uji dengan kerapatan titik yang berbeda dan juga menggunakan beberapa pengaturan berbeda untuk menyetel laser ke kekuatan etsa yang sempurna. Anda harus menyetel laser untuk jumlah daya yang digunakan untuk mengetsa, semakin banyak daya yang Anda gunakan dan semakin lambat Anda mengetsa akan membuat penggoresan yang lebih dalam, dan tidak semua bekerja sebaik yang lain dalam situasi ini. ini berbeda untuk setiap laser, saya akan merekomendasikan untuk menggunakan pengaturan yang agak rendah, Anda tidak perlu etsa yang dalam untuk patung ini.

Langkah 3: Langkah 3: Prototipe Akhir

Untuk prototipe akhir, saya memutuskan untuk membuat pelat akrilik berukuran 20X20cm sehingga Anda dapat melihat lebih banyak detail di dalamnya dan mendapatkan gambaran yang lebih baik tentang bagaimana pelat tersebut dapat terlihat dalam skala yang lebih besar.

Saya membuat modul cahaya di mana saya dapat menempatkan total 21 pelat di (7X3) karena saya ingin menggunakannya untuk menguji seberapa jauh jarak yang dapat ditempuh, berapa banyak pelat yang dapat ditempatkan sebelum efeknya hilang atau seperti yang saya temukan keluar kapan menjadi "berantakan". Saya menemukan bahwa 12 akan menjadi maksimum yang layak, semakin tinggi menghasilkan terlalu banyak keburaman.

Saya juga menguji dan bermain dengan jarak antar piring, dengan melewatkan satu piring waktu dua kali lipat jarak antar piring dan selanjutnya, di sini saya juga menemukan bahwa ini cukup penting, ketika jarak ditingkatkan efeknya juga berubah. Apa yang saya pikir terjadi adalah bahwa dengan jarak yang lebih besar mata lebih baik dalam mendeteksi kedalaman. Ini kemudian menghasilkan warna yang kurang menyatu.

Lampu "plat" memiliki strip lampu 9 led untuk setiap jalur data pelat maju mundur zig-zag, dengan saluran listrik 5v di setiap sisi, + garis di satu sisi dan - garis di sisi lain, pembuatannya juga cukup mudah diperbaiki.

Catu daya 5V 10A digunakan untuk menyalakan LED dan ESP8266 sekaligus.

Untuk ESP kami membuat kode dengan bantuan dari coders yang lebih terampil di hackathon, bagian ini juga merupakan latihan coding untuk saya. Kode yang akhirnya saya gunakan adalah kode yang memudarkan semua pelat sekali dari RGB ke GRB ke BRG dan kembali ke RGB lagi dalam loop berkelanjutan. Mengelompokkan kontrol LED per 9 led sehingga setiap pelat akan memiliki satu warna, kode mengontrol 12 pelat/trip yang lain hanya tidak aktif karena saya tidak membutuhkannya. Saya menambahkan kode di sini.

Saya juga mencoba mengontrol LED menggunakan wifi di ESP dengan artnet dan madmapper, tetapi belum puas dengan hasilnya, ini akan berfungsi dengan baik tetapi pertama-tama saya harus memiliki pemahaman yang lebih baik tentang teknik "pemetaan" ini.

Langkah 4: Pelajaran yang Dipetik

Hal pertama yang saya pelajari adalah bekerja dengan pemotong dan pengukir laser CNC. Di masa lalu saya menggunakan teknik ini untuk membuat model tetapi saya tidak pernah meluangkan waktu untuk melihat penyetelan yang lebih tepat terutama penyetelan ukiran/etsa. Mengetahui bahwa ini membuat perbedaan yang cukup besar untuk intensitas cahaya yang dihasilkan, dan tidak hanya berarti pengukiran "lebih dalam" lebih baik, saya perlu menemukan keseimbangan penggoresan cukup tetapi tidak terlalu banyak.

Untuk proyek ini saya juga ingin memilikinya sebagai objek yang berdiri sendiri sehingga dengan ESP berkode dalam hal ini yang mengontrol LED tanpa memerlukan input lain, juga karena saya ingin mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang pengkodean, di masa lalu saya membuat beberapa kode yang sangat sederhana, dan kode untuk bagian ini masih tidak terlalu rumit tetapi ketika saya memulai bagian hackathon ini masih benar-benar baru.

Kemudian setelah teknik pembuatan ini sampai pada pemahaman tentang cahaya. bagaimana ini akan bercampur dan apakah ini akan bercampur? Menemukan bahwa bekerja dengan titik-titik alih-alih bentuk yang sepenuhnya terukir, menciptakan "piksel" seperti yang dinyatakan sebelumnya. Pertama mengetahui bahwa itu berhasil tetapi ketika saya meningkatkan jarak antara lempengan, efeknya benar-benar berkurang lagi, persepsi mata manusia membuatnya bekerja dan memadukan warna tetapi juga sesuatu yang ajaib terjadi karena mata Anda tidak dapat memahami apa yang terjadi, mereka tidak dapat benar-benar fokus pada kedalaman. Tetapi jika jarak antar lempeng bertambah, mata Anda bisa fokus pada kedalaman tetapi kemudian sihirnya hilang.

Langkah 5: Peningkatan Potensial

Perbaikan pertama yang masih saya kerjakan adalah membuat kode yang lebih baik dan lebih kompleks untuk mengontrol pelat. Tujuan saya adalah memiliki beberapa pengaturan dan efek yang dikodekan sebelumnya yang dapat dipicu, itu sebabnya saya juga memilih untuk menggunakan ESP karena saya dapat memicu/mengendalikannya dengan mudah menggunakan wifi.

Selanjutnya saya ingin membuat lampu hanya untuk 12 pelat seperti yang akhirnya saya pilih untuk digunakan, bagian yang saya buat sekarang sangat cocok untuk fase pengujian ini dengan jarak dan jumlah pelat dll, tetapi sekarang saya memilih untuk menggunakan 12 pelat yang akan saya buat ulang satu yang dibuat untuk 12 pelat dan juga membuat pemasangan LED sedikit lebih baik, sekarang mereka menempel di sana dan menahannya dengan papan busa improvisasi, dalam waktu lama ini tidak akan baik untuk LED, saya akan menempelkannya ke aluminium untuk konduktivitas panas yang lebih baik dan memiliki ini sebagai modul sehingga jika sesuatu akan pecah satu strip dapat dengan mudah diambil dan diganti.

Untuk pelat saya juga masih menguji apa yang harus dilakukan dengan sisi-sisinya, sekarang sisi-sisinya hanya terbuka dan Anda dapat melihat warna apa yang menyala, saya mencoba membangun penutup di sekitar keseluruhan bagian tetapi tidak senang dengan itu karena itu memantulkan cahaya kembali. Jadi saya mulai menguji dengan beberapa profil cetak 3D khusus, mengecat tepinya atau menggunakan foil reflektif untuk menjaga cahaya "di dalam" pelat.

Langkah 6: Berteriak

Saya ingin mengucapkan terima kasih khusus kepada orang-orang berikut:

• Teun Verkerk atas undangan untuk berpartisipasi dalam hackathon
• Nabi Kambiz, Nuriddin Kadouri dan Aidan Wyber, atas bantuan dan bimbingannya selama hackathong. Membantu dan menjelaskan semua mesin dan bahan yang ada dan Aidan sangat sabar menjelaskan dan membantu coding noob ini.
• Chun-Yian Liew, sesama peserta yang juga membuat proyek yang luar biasa. Chun juga membantu saya beberapa kali ketika saya tidak mengerti apa yang terjadi dengan pengkodean.