होलोग्राफिक प्लेट्स - फोटोनिक्स चैलेंजर हैकाथॉन फैबलैब्स: 6 चरण

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

इस साल की शुरुआत में मुझे नीदरलैंड्स के साइंस सेंटर डेल्फ़्ट में फैबलैब्स फोटोनिक्स हैकथॉन में भाग लेने के लिए कहा गया था। यहां उनके पास बहुत सारी मशीनों के साथ एक महान कार्यक्षेत्र है जिसका उपयोग कुछ ऐसा बनाने के लिए किया जा सकता है जिसे मैं सामान्य रूप से आसान नहीं बना पाऊंगा।

हैकथॉन शुरू करते हुए मैंने तुरंत सोचा कि वहां उपलब्ध सीएनसी लेजर मशीनों के साथ कुछ करना दिलचस्प होगा।

कार्यशाला में उनके पास एक छोटी रोशनी वाली ऐक्रेलिक प्लेट थी जो लेगो के पेटेंट के साथ एक प्रकार का होलोग्राम बना रही थी, लेकिन सिर्फ एक परत थी इसलिए यह अभी भी एक 2 डी छवि थी। इससे मुझे लगा कि क्या संभव होगा यदि मैं ऐक्रेलिक की कई परतें लूंगा और एक वास्तविक 3D होलोग्राफिक छवि बनाऊंगा।

मैंने सिर्फ एक गोले के साथ शुरुआत की और यह वास्तव में एक वास्तविक निलंबित क्षेत्र की तरह दिखने लगा, प्रकाश के साथ खेलते हुए मुझे यह विचार आया कि अगर यह (सफेद) प्रकाश के निर्माण के स्पेक्ट्रम के साथ खेलने में सक्षम होगा लाल हरे और नीले रंग की रोशनी में, क्या इन प्लेटों को एक-दूसरे के पीछे रखकर फिर से सफेद रोशनी बनाना वास्तव में संभव होगा, प्रत्येक प्लेट केवल प्राथमिक हल्के रंगों, लाल हरे या नीले रंग का उपयोग कर रही है।

चरण 1: चरण 1 आवश्यक सामग्री और उपकरण

उपकरण:

• सीएनसी लेजर काटने और नक़्क़ाशी मशीन
• सोल्डरिंग आयरन आदि।
• गर्म गोंद वाली बंदूक
• 3D प्रिंटर (प्रारंभिक प्रोटोटाइप चरण में)
• प्लायर
• कैलिपरस
• सैंडिंग पेपर

सॉफ्टवेयर:

• फ्यूजन 360
• अरुडिनो आईडीई
• कुरा

सामग्री:

इलेक्ट्रॉनिक्स:

• एल ई डी (छोटे पतले SMD3535 प्लेटों को एक साथ बंद करने के लिए स्ट्रिप्स का नेतृत्व किया)
• ईएसपी8266
• 5 वी 10 ए बिजली की आपूर्ति
• तारों, 5v एलईडी के लिए बस साधारण पतले तार

"मूर्तिकला" के लिए सामग्री:

• 3 मिमी एक्रिलिक (लेजर मशीन में नक़्क़ाशीदार)
• लकड़ी, लेजर एलईडी को माउंट करने और ऐक्रेलिक का समर्थन करने के लिए
• एलईडी माउंट और एक्रेलिक सपोर्ट के लिए शुरुआती प्रोटोटाइप में 3डी प्रिंट।
• बॉक्स बनाने के लिए सामग्री, मैंने शुरुआत में फोमबोर्ड का उपयोग एक बॉक्स को तेजी से बनाने के लिए किया था और बाद में लेजर सीएनसी कट लकड़ी।

चरण 2: चरण 2: लेजर नक़्क़ाशी और प्रकाश परीक्षण

पहली चीज जिसका मैं परीक्षण करना चाहता था, वह थी एक गोले से शुरू होने वाले कई ऐक्रेलिक प्लेटों के साथ एक 3 डी होलोग्राम बनाने की संभावना। कई प्लेटों का निर्माण।

मैंने अपने 3 डी प्रिंटर के साथ पीएलए में एक साधारण आधार मुद्रित किया है और कुछ एल ई डी जोड़े जो मैंने अभी भी बिछाए थे।

इस प्रक्रिया के दौरान मुझे यह विचार आया कि क्या सफेद (प्रकाश) बनाना संभव होगा यदि मैं एल ई डी को केवल लाल हरा या नीला रंग दूंगा, आरजीबी में 3 प्लेट होने पर सिद्धांत रूप में सफेद हो जाएगा, लेकिन क्या यह भी काम करेगा यदि यह स्तरित है.

यह सब एक साथ माउंट करने और इसे प्रकाश देने के बाद मुझे पता चला कि यह वास्तव में काम करता है, यह बिल्कुल सफेद नहीं था लेकिन यह निश्चित रूप से इसके पीछे की परतों में रंगों को मिला रहा था।

मैंने सोचा कि शायद यह बेहतर काम करेगा यदि मैं एक ठोस नक़्क़ाशी से आकार को डॉट्स में बदल दूंगा ताकि प्रकाश कई परतों पर देखना आसान हो और वास्तव में "पिक्सेल" के रूप में काम करे लेकिन फिर 3 डी में।

प्रक्रियाओं को पूरा करने के लिए मैंने डॉट्स के विभिन्न घनत्व के साथ कुछ टेस्ट शीट बनाई और लेजर को सही नक़्क़ाशी शक्ति के लिए ट्यून करने के लिए कई अलग-अलग सेटिंग्स का भी उपयोग किया। आपको लेज़र को नक़्क़ाशी के लिए उपयोग की जाने वाली शक्ति की मात्रा के लिए ट्यून करना होगा, जितनी अधिक शक्ति आप उपयोग करेंगे और धीमी गति से आप एक गहरी नक़्क़ाशी बनाएंगे, और सभी इस स्थिति में दूसरों की तरह अच्छे काम नहीं करेंगे। यह प्रत्येक लेजर के लिए अलग है, मैं एक कम सेटिंग का उपयोग करने की सलाह दूंगा, आपको इस मूर्तिकला के लिए गहरी खोदने की आवश्यकता नहीं है।

चरण 3: चरण 3: अंतिम प्रोटोटाइप

अंतिम प्रोटोटाइप के लिए मैंने 20X20cm की ऐक्रेलिक प्लेट बनाने का फैसला किया ताकि आप उनमें कुछ और विवरण देख सकें और बेहतर तरीके से महसूस कर सकें कि यह बड़े पैमाने पर कैसे दिख सकता है।

मैंने एक लाइट मॉड्यूल बनाया जहां मैं कुल 21 प्लेट्स (7X3) रख सकता था क्योंकि मैं इसका उपयोग यह परीक्षण करने के लिए करना चाहता था कि कितनी दूर जाना संभव होगा, प्रभाव खो जाने से पहले कितनी प्लेट्स रखी जा सकती हैं या जैसे मैंने पाया यह "गन्दा" कब हो जाता है। मुझे पता चला कि १२ एक अच्छा अधिकतम होगा, उच्चतर जाने से बहुत अधिक धुंधलापन आ गया।

मैंने प्लेटों के बीच की दूरी के साथ भी परीक्षण किया और खेला, एक प्लेट को छोड़ने से प्लेटों के बीच की दूरी दोगुनी हो जाती है और आगे, यहां मुझे यह भी पता चला कि यह काफी महत्वपूर्ण है, जब दूरी बढ़ जाती है तो प्रभाव भी बदल जाता है। मुझे लगता है कि ऐसा होता है कि अधिक दूरी से आंखें गहराई का पता लगाने में बेहतर होती हैं। यह तब परिणाम देता है कि रंग कम मिश्रित होते हैं।

प्रकाश "प्लेट" में प्रत्येक प्लेट डेटा लाइन के लिए 9 एलईडी की एक हल्की पट्टी होती है जो आगे और पीछे ज़िग-ज़ैग होती है, जिसमें प्रत्येक तरफ 5v बिजली लाइनें होती हैं, एक तरफ + लाइन और दूसरी तरफ लाइन होती है, बनाना भी काफी होता है ठीक करना आसान।

5V 10A बिजली की आपूर्ति का उपयोग एलईडी और ESP8266 को एक साथ बिजली देने के लिए किया जाता है।

ईएसपी के लिए हमने हैकाथॉन में अधिक कुशल कोडर्स की मदद से एक कोड बनाया, यह टुकड़ा मेरे लिए कोडिंग में भी एक अभ्यास था। अंततः मैंने जो कोड इस्तेमाल किया वह एक ऐसा कोड है जो आरजीबी से जीआरबी से बीआरजी तक सभी प्लेटों को एक बार लगातार लूप में फिर से आरजीबी में वापस कर देता है। प्रति 9 एलईडी पर एलईडी नियंत्रण को समूहीकृत करना ताकि प्रत्येक प्लेट में एक रंग हो, कोड 12 प्लेट/ट्रिप को नियंत्रित करता है अन्य सिर्फ निष्क्रिय हैं क्योंकि मुझे उनकी आवश्यकता नहीं थी। मैंने यहां कोड जोड़ा है।

मैंने आर्टनेट और मैडमैपर के साथ ईएसपी पर वाईफाई का उपयोग करके एलईडी को नियंत्रित करने की भी कोशिश की, लेकिन अभी तक परिणामों से खुश नहीं था, यह ठीक काम करना चाहिए लेकिन मुझे पहले इन "मैपिंग" तकनीकों पर कुछ बेहतर समझ की आवश्यकता होगी।

चरण 4: सीखे गए पाठ

पहली चीज जो मैंने सीखी वह थी सीएनसी लेजर कटर और एनग्रेवर के साथ काम करना। अतीत में मैंने इन तकनीकों का उपयोग मॉडल बनाने के लिए किया था, लेकिन मैंने कभी भी अधिक सटीक ट्यूनिंग को देखने के लिए समय नहीं लिया, विशेष रूप से उत्कीर्णन / नक़्क़ाशी को ट्यून करना। यह पता लगाना कि यह परिणामी प्रकाश तीव्रता के लिए काफी अंतर करता है, और न केवल "गहरी" उत्कीर्णन का अर्थ बेहतर है, मुझे नक़्क़ाशी के संतुलन को पर्याप्त रूप से खोजने की आवश्यकता है, लेकिन ज्यादा नहीं।

इस परियोजना के लिए मैं इसे एक स्टैंड अलोन ऑब्जेक्ट के रूप में रखना चाहता था, इसलिए इस मामले में एक कोडित ईएसपी के साथ जो बिना किसी अन्य इनपुट के एल ई डी को नियंत्रित करता है, इसलिए भी कि मैं कोडिंग के बारे में बेहतर समझ प्राप्त करना चाहता था, अतीत में मैंने कुछ बनाया था वास्तव में सरल कोडित, और इस टुकड़े के कोड अभी भी वास्तव में जटिल नहीं हैं, लेकिन जब मैंने इस हैकाथॉन को शुरू किया तो इसके कुछ हिस्से अभी भी बिल्कुल नए थे।

फिर इन बनाने की तकनीकों के बाद प्रकाश की समझ में आया। यह मिश्रण कैसा होगा और क्या यह मिश्रण भी करेगा? पता चला कि पूरी तरह से उकेरी गई आकृति के बजाय डॉट्स के साथ काम करना, जैसा कि पहले बताया गया है, "पिक्सेल" बनाना। पहले यह पता लगाना कि यह काम करता है, लेकिन जब मैंने प्लेटों के बीच की दूरी बढ़ा दी तो प्रभाव वास्तव में फिर से कम हो गया, मानव आंख की धारणा इसे काम कर रही है और रंगों को मिला रही है, लेकिन कुछ जादुई भी हो रहा है क्योंकि आपकी आंखें समझ नहीं पा रही हैं कि क्या हो रहा है, वे नहीं कर सकते वास्तव में गहराई पर ध्यान दें। लेकिन अगर प्लेटों के बीच की दूरी बढ़ा दी जाए तो आपकी आंखें गहराई पर ध्यान केंद्रित कर सकती हैं लेकिन तब जादू चला जाता है।

चरण 5: संभावित सुधार

पहला सुधार जिस पर मैं अभी भी काम कर रहा हूं, वह है प्लेटों को नियंत्रित करने के लिए एक बेहतर और अधिक जटिल कोड। मेरा लक्ष्य कई सेटिंग्स और पूर्व-कोडित प्रभाव हैं जिन्हें ट्रिगर किया जा सकता है, इसलिए मैंने ईएसपी का उपयोग करना भी चुना क्योंकि तब मैं वाईफाई का उपयोग करके इन्हें आसानी से ट्रिगर/नियंत्रित कर सकता था।

इसके अलावा मैं सिर्फ 12 प्लेटों के लिए एक प्रकाश बनाना चाहता हूं जैसे मैंने अंततः उपयोग करना चुना, अब मैंने जो टुकड़ा बनाया है वह दूरी और प्लेटों की संख्या आदि के साथ परीक्षण के इस चरण के लिए एकदम सही है, लेकिन अब मैंने 12 प्लेटों के लिए जाना चुना है मैं रीमेक करूंगा एक जो 12 प्लेटों के लिए बनाया गया है और एल ई डी के बढ़ते को थोड़ा बेहतर बनाता है, अब वे वहां चिपके हुए हैं और सुधारित फोमबोर्ड के साथ जगह में हैं, लंबे समय तक यह एल ई डी के लिए अच्छा नहीं होगा, मैं उन्हें एल्यूमीनियम के लिए चिपका दूंगा बेहतर गर्मी चालकता और इन्हें मॉड्यूल के रूप में रखें ताकि अगर कोई चीज टूट जाए तो एक पट्टी को आसानी से बाहर निकाला जा सके और बदला जा सके।

प्लेटों के लिए मैं अभी भी परीक्षण कर रहा हूं कि पक्षों के साथ क्या करना है, अब पक्ष बस उजागर हो गए हैं और आप देख सकते हैं कि वे किस रंग में जलाए गए हैं, मैंने पूरे टुकड़े के चारों ओर एक बाड़े बनाने की कोशिश की, लेकिन इससे खुश नहीं था क्योंकि यह प्रकाश को वापस परावर्तित करता है। इसलिए मैंने कुछ विशेष 3D प्रिंटेड प्रोफाइल के साथ परीक्षण शुरू किया, किनारों को पेंट किया या प्लेटों के अंदर प्रकाश को "अंदर" रखने के लिए परावर्तक पन्नी का उपयोग किया।

चरण 6: चिल्लाओ

मैं निम्नलिखित व्यक्तियों को कुछ विशेष धन्यवाद देना चाहता हूं:

• हैकाथॉन में भाग लेने के निमंत्रण के लिए टुन वर्कर
• हैकथॉन्ग के दौरान सहायता और मार्गदर्शन के लिए नबी कांबिज़, नुरिद्दीन कदौरी और एडन वायबर। सभी मशीनों और सामग्रियों की मदद करना और समझाना जो हाथ में थे और एडन ने इस कोडिंग नोब को समझाने और मदद करने में बहुत धैर्य रखा था।
• चुन-यियन ल्यू, एक साथी प्रतिभागी जिन्होंने एक अद्भुत परियोजना भी बनाई। चुन ने भी कई बार मेरी मदद की जब मुझे समझ नहीं आया कि कोडिंग के साथ क्या हो रहा है।