Plaques holographiques - Challenger photonique Hackathon PhabLabs : 6 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Au début de cette année, on m'a demandé de participer au PhabLabs Photonics Hackathon au Science Center Delft aux Pays-Bas. Ici, ils ont un super espace de travail avec beaucoup de machines qui pourraient être utilisées pour créer quelque chose que je ne pourrais normalement pas rendre aussi facile.

En commençant le hackathon j'ai tout de suite pensé qu'il serait intéressant de faire quelque chose avec les machines laser CNC qui y sont disponibles.

Dans l'atelier, ils avaient une petite plaque acrylique éclairée qui était gravée avec le brevet de lego faisant une sorte d'hologramme mais juste une couche donc c'était juste une image 2D. Cela m'a fait penser à ce qui serait possible si je prenais plusieurs couches d'acrylique et créais une véritable image holographique 3D.

J'ai commencé avec juste une sphère et cela a vraiment commencé à ressembler à une vraie sphère suspendue, en jouant avec l'éclairage. de lumière rouge verte et bleue, serait-il réellement possible de créer à nouveau de la lumière blanche avec ces plaques superposées, chaque plaque utilisant uniquement des couleurs de lumière primaires, rouge vert ou bleu.

Étape 1: Étape 1 Matériel et outils nécessaires

Outils:

• Machine de découpe et de gravure laser CNC
• Fer à souder etc…
• Pistolet à colle chaude
• Imprimante 3D (en début de phase de prototypage)
• Pince
• étriers
• Papier abrasif

Logiciel:

• Fusion 360
• IDE Arduino
• Cura

Matériaux:

électronique:

• LED (petites bandes de led SMD3535 minces pour rapprocher les plaques)
• ESP8266
• Alimentation 5v 10A
• Câblage, juste de simples fils fins pour les leds 5v

matériaux pour "sculpture":

• Acrylique 3 mm (gravé en machine laser)
• Bois, laser pour monter les LED et supporter l'acrylique
• Impression 3D dans les premiers prototypes pour monture LED et support acrylique.
• matériau pour faire la boîte, j'ai utilisé du carton mousse au début pour faire une boîte rapidement et plus tard du bois découpé au laser CNC.

Étape 2: Étape 2: Gravure laser et test d'éclairage

La première chose que j'ai voulu tester était la possibilité de faire un hologramme 3D avec plusieurs plaques acryliques, en commençant par une sphère. s'accumuler à partir de plusieurs plaques.

J'ai imprimé une base simple en PLA avec mon imprimante 3d et j'ai ajouté quelques LED que j'avais encore.

Au cours de ce processus, j'ai eu l'idée s'il serait possible de créer du blanc (lumière) si je colorais les LED uniquement en rouge vert ou bleu, avoir 3 plaques en RVB ferait alors en théorie du blanc, mais cela fonctionnerait-il également si c'est en couches.

Après avoir monté tout cela ensemble et allumé cela, j'ai découvert que cela fonctionnait en quelque sorte, ce n'était pas un blanc parfait mais cela mélangeait définitivement les couleurs dans les couches derrière.

J'ai pensé que cela fonctionnerait peut-être mieux si je passais d'une gravure solide pour créer la forme en points afin que la lumière soit plus facile à voir sur plusieurs couches et fonctionne réellement comme des "pixels", mais ensuite en 3D.

Pour perfectionner le processus, j'ai créé des feuilles de test avec différentes densités de points et j'ai également utilisé plusieurs réglages différents pour régler le laser à la force de gravure parfaite. Vous devez régler le laser pour la quantité d'énergie qu'il utilise pour graver, plus vous utilisez de puissance et plus vous gravez lentement, cela créera une gravure plus profonde, et tous ne fonctionneront pas aussi bien que les autres dans cette situation. c'est différent pour chaque laser, je recommanderais d'utiliser un réglage assez bas, vous n'avez pas besoin d'une gravure profonde pour cette sculpture.

Étape 3: Étape 3: Prototype final

Pour le prototype final, j'ai décidé de faire des plaques acryliques de 20X20cm afin que vous puissiez y voir plus de détails et avoir une meilleure idée de ce à quoi cela pourrait même ressembler à plus grande échelle.

J'ai fait un module lumineux où je pouvais placer un total de 21 plaques en (7X3) car je voulais l'utiliser pour tester jusqu'où il serait possible d'aller, combien de plaques pourraient être placées avant que l'effet ne soit perdu ou comme j'ai trouvé quand est-ce que ça devient "désordonné". J'ai découvert que 12 serait un maximum décent, aller plus haut entraînait trop de flou.

J'ai aussi testé et joué avec la distance entre les assiettes, en sautant une assiette à la fois on double l'espacement entre les assiettes et plus loin, ici j'ai aussi découvert que c'est assez crucial, lorsque la distance est augmentée l'effet change également. Ce que je pense, c'est qu'avec une plus grande distance, les yeux sont mieux à même de détecter la profondeur. Il en résulte alors que les couleurs se mélangent moins.

La "plaque" lumineuse a une bande lumineuse de 9 leds pour chaque ligne de données de plaque allant et venant en zig-zag, avec des lignes électriques 5v de chaque côté, + ligne d'un côté et - ligne de l'autre côté, ce qui est également assez facile à réparer.

L'alimentation 5V 10A est utilisée pour alimenter les LED et l'ESP8266 à la fois.

Pour l'ESP, nous avons créé un code avec l'aide de codeurs plus qualifiés lors du hackathon, cette pièce était également un exercice de codage pour moi. Le code que j'ai finalement utilisé est un code qui fait disparaître toutes les plaques une fois de RVB à GRB à BRG et de nouveau à RVB dans une boucle continue. En regroupant le contrôle LED par 9 LED pour que chaque plaque ait une couleur, le code contrôle 12 plaques/déclenchements les autres sont juste inactifs car je n'en avais pas besoin. J'ai ajouté le code ici.

J'ai également essayé de contrôler les LED en utilisant le wifi sur l'ESP avec artnet et madmapper, mais je n'étais pas encore satisfait des résultats, cela devrait bien fonctionner mais j'aurais d'abord besoin de mieux comprendre ces techniques de "cartographie".

Étape 4: Leçons apprises

La première chose que j'ai apprise a été de travailler avec la machine de découpe et de gravure laser CNC. Dans le passé j'utilisais ces techniques pour faire des modèles mais je n'ai jamais pris le temps de me pencher sur le réglage plus précis en particulier le réglage de la gravure/gravure. Découvrant que cela fait une grande différence pour l'intensité lumineuse résultante, et pas seulement pour signifier qu'une gravure "plus profonde" est meilleure, j'avais besoin de trouver l'équilibre de la gravure juste assez mais pas trop.

Pour ce projet, je voulais également l'avoir en tant qu'objet autonome, donc avec un ESP codé dans ce cas qui contrôle les LED sans aucune autre entrée nécessaire, également parce que je voulais mieux comprendre le codage, dans le passé j'en ai fait quelques un code vraiment simple, et les codes de cette pièce ne sont toujours pas vraiment complexes, mais lorsque j'ai commencé ce hackathon, certaines parties étaient encore totalement nouvelles.

Ensuite, après ces techniques de fabrication, il est venu à la compréhension de la lumière. comment cela se mélangerait-il et cela se mélangerait-il même ? J'ai découvert que travailler avec des points au lieu d'une forme entièrement gravée, créant les "pixels" comme indiqué précédemment. J'ai d'abord découvert que cela fonctionnait, mais lorsque j'ai augmenté la distance entre les plaques, l'effet a de nouveau diminué, la perception de l'œil humain le faisant fonctionner et mélangeant les couleurs, mais aussi quelque chose de magique se produit parce que vos yeux ne peuvent pas saisir ce qui se passe, ils ne peuvent pas vraiment se concentrer sur la profondeur. Mais si la distance entre les plaques est augmentée, vos yeux peuvent se concentrer sur la profondeur, mais la magie n'est plus là.

Étape 5: Améliorations potentielles

La première amélioration sur laquelle je travaille encore est d'aller vers un code meilleur et plus complexe pour contrôler les plaques. Mon objectif est d'avoir plusieurs paramètres et effets précodés qui peuvent être déclenchés, c'est pourquoi j'ai également choisi d'utiliser un ESP car je pourrais alors les déclencher/contrôler facilement en utilisant le wifi.

De plus, je veux faire une lumière pour seulement 12 plaques comme j'ai finalement choisi d'utiliser, la pièce que j'ai faite maintenant est parfaite pour cette phase de test avec distance et nombre de plaques, etc., mais maintenant j'ai choisi d'opter pour 12 plaques que je vais refaire un qui est fait pour 12 plaques et rend également le montage des LED un peu meilleur, maintenant ils sont collés là-dedans et tiennent en place avec du carton mousse improvisé, à long terme ce ne sera pas bon pour les LED, je les collerais sur de l'aluminium pour une meilleure conductivité thermique et les avoir comme modules afin que si quelque chose se brise, une bande peut facilement être retirée et remplacée.

Pour les assiettes, je teste toujours ce qu'il faut faire avec les côtés, maintenant les côtés sont juste exposés et vous pouvez voir de quelle couleur ils sont éclairés, j'ai essayé de construire une enceinte autour de toute la pièce mais je n'étais pas satisfait de cela car cela réfléchi la lumière. J'ai donc commencé à tester avec des profils spéciaux imprimés en 3D, en peignant les bords ou en utilisant une feuille réfléchissante pour garder la lumière "à l'intérieur" des plaques.

Étape 6: Criez

Je tiens à remercier tout particulièrement les personnes suivantes:

• Teun Verkerk pour l'invitation à participer au hackathon
• Nabi Kambiz, Nuriddin Kadouri et Aidan Wyber, pour leur aide et leurs conseils pendant le hackathong. Aider et expliquer toutes les machines et les matériaux qui étaient à portée de main et Aidan a eu une grande patience pour expliquer et aider ce noob de codage.
• Chun-Yian Liew, un autre participant qui a également réalisé un projet incroyable. Chun m'a également aidé à quelques reprises lorsque je ne comprenais pas ce qui se passait avec le codage.