Planches de surf générées par les données : 11 étapes (avec photos)

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

Ceci est tiré de ma thèse de fin d'études en design industriel d'il y a environ un an, donc désolé s'il y a des trous, ma mémoire pourrait être un peu éteinte. C'est un projet expérimental et il y a tellement de choses qui auraient pu être faites différemment, n'hésitez pas à me le faire savoir.

Ce projet est sur un système qui recueille des données pour exécuter un programme de construction de planches de surf. Un appareil qui enregistre les lectures des capteurs de force pendant que vous surfez et applique ces données d'une manière qui optimise la forme de votre planche de surf grâce à la modélisation générative.

Ce qui fait que ce projet fonctionne, c'est que la planche de surf est un objet intéressant où la force s'appliquant au sommet de l'objet a une réaction égale et opposée au fond. Cela signifie que si vous appuyez plus ou moins avec vos orteils ou votre talon lorsque vous tournez votre planche de surf, cela devrait dicter où votre planche de surf doit être façonnée différemment.

CONCEPTION DE PLANCHE DE SURF

Je vais supposer que tout le monde n'est pas un expert en conception de planches de surf contemporaines et je ne peux pas non plus m'en appeler un, bien que voici mon explication condensée. Les planches de surf sont des véhicules pour déplacer l'eau à travers les ailerons, elle le fait en canalisant l'eau à travers le concave inférieur et le contour général de la planche. La planche de surf peut être exagérée à travers des formes asymétriques où vous créez une planche de surf qui identifie la répartition du poids des orteils / talons et tente de tirer parti de cela. En identifiant où le surfeur applique le plus de pression pour faire tourner sa planche de surf, nous pouvons optimiser une forme asymétrique pour le surfeur individuel.

C'EST POUR QUI

Il s'agit d'un projet qui s'adresse à un surfeur intermédiaire à avancé, quelqu'un qui pourrait obtenir sa deuxième ou sa troisième planche de surf. À ce stade, vous aurez commencé à développer un style qui dictera la façon dont votre planche de surf doit fonctionner sous vos pieds.

RESSOURCES & COMPÉTENCES

Les données sont enregistrées à l'aide d'un Arduino mini et analysées avec Excel. Pour la modélisation de la planche de surf, vous aurez besoin d'avoir une copie de Rhinocerous 3D avec Grasshopper installé dessus. Pour produire réellement la planche de surf, vous devrez avoir accès à une CNC suffisamment grande pour fraiser une planche de surf.

Étape 1: Le détecteur de mouvements

LE PAD

Le pad est essentiellement un sac étanche qui protège le réseau de capteurs tout en vous permettant d'accéder à l'arduino et à la carte sd après avoir surfé.

Le sac est constitué d'un revêtement d'étang qui est collé à l'aide de colle PVC.

// Matériaux //

+ toile de bassin

+ colle pvc

+ Bouchon FPT

+ Adaptateur mâle

+ Ruban VHB

+ 3 mm de styrène

+ Ruban adhésif double face

// Outils //

+Cutter vinyle https://www.ebay.com/itm/like/281910397159?lpid=82&… ou couteau X-Acto

+ Fer à souder

+ Règle

LE CAPTEUR

+ Résistance de capteur de force (11)

+ Résistance 10k ohm (11)

+ Fil toronné

+ Arduino mini

+ Arduino Datalogging Shield

+ Batterie

Étape 2: le tableau de test

// Présentation //

Pour générer correctement une nouvelle planche de surf, vous devez commencer par un modèle de démonstration. Cette démo est recréée dans la définition de sauterelle et constitue la base à partir de laquelle la forme est générée. Pour cette raison, vous devrez créer un modèle de test que vous pourrez soit façonner à la main si vous êtes assez bon, soit obtenir une CNCd. J'ai inclus le fichier shaper AKU. L'autre option consiste à utiliser un 5'8 Hayden Shapes hypto-krypto https://www.haydenshapes.com/pages/hypto-krypto qui est assez similaire au modèle de base.

// Des détails //

+ Blank - EPS (Il flotte légèrement mieux que le polyuréthane et est un peu plus léger. Le tampon est assez lourd)

+ Résine - Epoxy (c'est un peu moins susceptible de claquer et aussi son élasticité donne aux capteurs une meilleure lecture, vous devez également utiliser de l'époxy lors de la fibre de verre d'un blank EPS)

+ Fibre de verre - 4x6 (il s'agit d'un travail de verre plus lourd qu'une planche de surf standard, il est important que la planche ne subisse pas trop de coups, elle est déjà assez lourde avec le pad et comme la planche est un peu lourde, elle peut toujours vous flotter assez bien avec tout ce verre)

Étape 3: Couper le tampon

// Présentation //

Le coussin est construit à partir d'un revêtement d'étang. J'ai utilisé un coupe-vinyle avec une planche à découper en dessous pour découper toutes les pièces, mais je pense qu'imprimer le motif puis le découper avec un couteau X-Acto fonctionnerait.

// Pas //

1. Chacune de ces coupes va devoir être faite pour les deux côtés comme dans l'illustration

2. Les coupes 1, 2 et 3 seront utilisées pour l'intérieur du coussinet du capteur. Ces pièces ont pour fonction principale de maintenir les capteurs au bon endroit et d'organiser les fils.

3. les pièces 4 et 5 constituent le sac dans lequel tous les capteurs iront

4. J'ai également découpé des morceaux de styrène qui recouvrent les boîtiers, la théorie derrière cela est d'élargir le passage des capteurs en augmentant la surface.

Étape 4: Câblage du Pad

// Présentation //

Le réseau qui compose ce projet est câblé à un arduino mini avec un bouclier d'enregistrement de données. Cela peut être rendu plus ou moins compliqué en fonction de l'exactitude que vous voulez que votre ensemble de données soit. Je me suis contenté de 11 broches en prenant deux mesures à partir du centre avant et une à partir des bords. Cela vous permet d'identifier où la pression est appliquée, bien que large, est suffisant pour donner au programme une bonne idée de la façon dont la planche de surf doit être générée.

// Ressources //

learn.adafruit.com/adafruit-micro-sd-break…

// Pas //

1. Suivez le schéma et câblez chacun des capteurs, j'ai utilisé des en-têtes empilables https://www.sparkfun.com/products/11417 pour souder chacun des capteurs, je ne suis pas le meilleur en soudure et c'est un moyen sûr pour éviter de faire fondre vos capteurs.

2. J'ai également utilisé une planche à pain pour organiser ma planche, mes résistances et ma batterie Ce n'est pas totalement nécessaire mais c'était bien de l'avoir dans un joli emballage

3. J'ai utilisé du ruban adhésif double face pour coller toutes les pièces du tampon

il n'est pas totalement nécessaire d'utiliser de la colle PVC bien que vous puissiez

Étape 5: Coller le tampon

// Présentation //

J'adore le revêtement d'étang, c'est des trucs vraiment cool, je n'en avais même jamais entendu parler avant de faire ce projet, mais après quelques recherches, j'ai décidé que c'était un excellent matériau pour construire le coussin. Le revêtement de bassin est un nylon enduit de PVC, ce qui signifie que vous pouvez utiliser de la colle pour tuyau en PVC pour le souder ensemble, créant ainsi une enceinte entièrement étanche. C'est également génial car vous pouvez ensuite l'utiliser pour souder des tuyaux en PVC en ajoutant des points d'accès à l'Arduino.

// Pas //

1. Pour faire le composite, posez toutes les pièces sur la pièce inférieure du coussin

2. Vous pouvez coller toutes les pièces du capteur à l'aide de ruban adhésif double face ou de colle PVC

3. Utilisez les raccords en PVC pour créer le point d'accès à l'Arduino sur la pièce du coussin supérieur.

+ Il y a une ligne fine lorsque l'on applique trop de colle pvc la rend bouillonnante et cassante, mais trop peu rend la liaison faible. Vous avez juste à expérimenter avec certaines pièces et à comprendre comment cela fonctionne

3. Une fois que toutes les pièces sont sèches, collez le haut et le bas du tampon, vous avez à peu près une chance de le faire, alors soyez patient, je l'ai fait par sections et j'ai fait deux lignes de colle pour m'assurer qu'il ne fuirait pas.

+ Le pad que j'ai construit a duré deux sessions avant de commencer à tomber en panne, l'eau salée est assez brutale.

4. Pour faire adhérer le pad à la planche de surf, utilisez du ruban VHB

+ Assurez-vous d'essuyer le pont avec un diluant à peinture et assurez-vous qu'il est super propre avant de poser le tampon

+ La bande VHB est vraiment solide, je n'ai eu aucun problème avec la chute du pad

Étape 6: programme d'enregistrement de données Arduino

// Présentation //

Le programme Arduino enregistre les données du réseau de capteurs sur une carte SD. Certaines ressources sur le formatage et le dépannage des cartes SD sont incluses. Ils peuvent être un peu capricieux. Le code est tiré de https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Datalogger et modifié pour inclure toutes les lectures du capteur.

// Ressources //

learn.adafruit.com/adafruit-micro-sd-break…

// Code //

/* Enregistreur de données sur carte SD Cet exemple montre comment enregistrer les données de trois capteurs analogiques sur une carte SD à l'aide de la bibliothèque SD. Le circuit: * capteurs analogiques sur les entrées analogiques 0, 1 et 2 * Carte SD connectée au bus SPI comme suit: ** MOSI - broche 11 ** MISO - broche 12 ** CLK - broche 13 ** CS - broche 4 (pour MKRZero SD: SDCARD_SS_PIN) créé le 24 novembre 2010 modifié le 9 avril 2012 par Tom Igoe Cet exemple de code est dans le domaine public. */#include #include const int chipSelect = 4;void setup() { // Ouvrir les communications série et attendre que le port s'ouvre: Serial.begin(9600); while (!Série) {; // attend que le port série se connecte. Nécessaire pour le port USB natif uniquement } Serial.print("Initialisation de la carte SD…"); // voir si la carte est présente et peut être initialisée: if (!SD.begin(chipSelect)) { Serial.println("La carte a échoué ou n'est pas présente"); // ne rien faire de plus: return; } Serial.println("carte initialisée.");}void loop() { // crée une chaîne pour assembler les données à enregistrer: String dataString = ""; // lit trois capteurs et ajoute à la chaîne: for (int analogPin = 0; analogPin = 1; analogPin = 2; analogPin = 3; analogPin = 4; analogPin = 5; analogPin = 6; analogPin = 7; analogPin < 3; analogPin++) { int sensor = analogRead(analogPin); dataString += String(capteur); if (analogPin < 2) { dataString += ", "; } } // ouvre le fichier. notez qu'un seul fichier peut être ouvert à la fois, // vous devez donc fermer celui-ci avant d'en ouvrir un autre. Fichier dataFile = SD.open("datalog.txt", FILE_WRITE); // si le fichier est disponible, écrivez-y: if (dataFile) { dataFile.println(dataString); dataFile.close(); // imprime aussi sur le port série: Serial.println(dataString); } // si le fichier n'est pas ouvert, affiche une erreur: else { Serial.println("error opening datalog.txt"); }}

Étape 7: Collecte des données

// Présentation //

Il est maintenant temps d'essayer le pad. Branchez la batterie et insérez la carte SD. C'est une bonne idée de tester le programme pour s'assurer qu'il enregistre correctement les données avant de sortir. Soyez prudent lorsque vous serrez le capuchon en PVC afin de ne pas déchirer le coussinet, les fils sont assez lourds mais c'est aussi une bonne idée de dépoussiérer le filetage pour qu'il soit super étanche

C'est un peu fou de surfer avec ce pad, l'océan n'est pas toujours le plus beau et le pad est un objet assez maladroit. J'ai collecté des données à l'aide du tampon deux fois et après cela, j'avais peur que le tampon ne dure pas un autre. Vous devez être assez confiant dans l'eau et le sortir les jours assez calmes afin qu'il ne soit pas arraché par de grosses vagues ou que vous vous mettiez dans une situation avec une planche de surf plus lourde que la normale.

Étape 8: Parquer les données

// Présentation //

Lorsque vous avez terminé de collecter les données, insérez votre carte SD dans votre ordinateur et vous devriez avoir un dossier contenant un très long journal de nombres. Étant donné que la journalisation fonctionne en exécutant en permanence une chaîne de lectures litigieuses, vous devrez copier le journal dans des feuilles Excel ou Google pour organiser chacun des ensembles de capteurs. Vous allez vouloir prendre la lecture moyenne de chaque capteur pour le préparer à être inséré dans la définition de sauterelle.

Il est assez facile d'identifier quand vous appliquiez une pression, car vous obtenez des lectures radicalement différentes de celles lorsque vous étiez assis sur votre planche. Cela devient assez spastique pendant un certain temps, puis redevient constant. Les temps de chaos sont ce que vous voulez… supprimez simplement le reste.

Étape 9: Génération de la planche de surf personnalisée

// Présentation //

Pour cette étape, vous aurez besoin d'être quelque peu compétent en rhinocéros et en sauterelle, ce n'est cependant pas trop avancé. Dans la définition de sauterelle, vous remarquerez qu'il y a un tas de nœuds attachés à différents points, ce que vous devrez faire est de remplacer chacun des nœuds par les lectures de capteur appropriées. Après avoir rassemblé les données et les avoir analysées dans Excel, vous devez vous assurer de garder une trace de l'origine de chacune des lectures afin que vous puissiez ajuster le modèle de sauterelle pour générer de manière appropriée la forme optimale.

// Pas //

1. Ouvrez la sauterelle et chargez la définition générative de la planche de surf

2. Insérez les lectures du journal de données, j'ai utilisé les supports de chaque lecture.

3. Cuire le modèle dans la sauterelle

+ tu vas avoir un cadre de la planche de surf avec juste des vecteurs

4. SWEEP2 en utilisant des rails le long des courbes centrales et extérieures

+ Cela prend un peu de temps et de patience, vous devrez peut-être également mélanger les surfaces pour que tout soit étanche

Étape 10: Fraisage de la planche de surf

La dernière étape est le fraisage de la planche de surf. J'ai utilisé deux blocs de polystyrène que j'ai achetés chez Home Depot https://www.homedepot.com/p/2-in-x-4-ft-x-8-ft-R-8-… et je les ai collés ensemble par pulvérisation de sorte qu'il était assez épais pour s'adapter à l'épaisseur du rocker et de la planche. J'ai utilisé une Multicam 3000 avec RhinoCAM. Je ne suis pas un expert en CNC et j'ai eu beaucoup d'aide dans cette étape, donc je ne peux vraiment pas offrir d'autre conseil que de demander à quelqu'un de faire cette étape pour vous;)

Étape 11: Réflexions finales

Ce projet m'a pris environ un an et je l'ai terminé il y a presque un an. Je l'ai montré à la fois au salon senior du design industriel du CCA et à la Maker Faire. Je l'ai mis ici maintenant parce qu'il m'a fallu beaucoup de temps pour le regarder à nouveau… J'en avais tellement marre de regarder ce truc. J'espère que vous l'apprécierez, je pense que ce type de recherche et de travail pourrait être utile dans d'autres projets, si quelqu'un essaie réellement de le faire ce. Je pense qu'il existe une multitude de données qui peuvent être capturées et utilisées pour créer des produits d'une nouvelle manière. Je pense que nous entrions dans une nouvelle ère de personnalisation et des choses qui peuvent être personnalisées, ce type de prototypage rapide pourrait entrer dans la fabrication personnelle rapide.

Je suis heureux de répondre à toutes les questions concernant le processus, les théories, l'un des programmes ou la conception de planches de surf en général.