Surfboardy generované daty: 11 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Toto je převzato z mé vedoucí práce v průmyslovém designu asi před rokem, takže se omlouvám, pokud jsou v ní nějaké díry, moje paměť může být trochu mimo. Je to experimentální projekt a existuje tolik věcí, které by mohly být provedeny jinak, neváhejte a dejte mi vědět.

Tento projekt je na systému, který shromažďuje data pro spuštění programu pro vytváření surfovacích prken. Zařízení, které zaznamenává údaje ze senzorů síly při procházení a aplikuje tato data způsobem, který optimalizuje tvar vašeho surfovacího prkna prostřednictvím generativního modelování.

Tento projekt funguje tak, že surf je zajímavý předmět, kde síla působící na horní část objektu má stejnou a opačnou reakci na dno. To znamená, že když otočíte surfovací prkno více či méně stlačíte prsty na nohou nebo patě, mělo by to diktovat, kde musí být vaše surfovací prkno tvarováno odlišně.

DESIGN SURFBOARDU

Budu předpokládat, že ne každý je odborník na současný design surfových prken a ani se jím nemohu nazývat, i když zde je moje zhuštěné vysvětlení. Surfovací prkna jsou prostředky pro pohyb vody ploutvemi, a to prostřednictvím vedení vody skrz spodní konkávní a celkový obrys desky. Surf lze přehnat pomocí asymetrických tvarů, kde vytváříte surfovací prkno, které identifikuje rozložení hmotnosti mezi špičkou a patou a pokouší se toho využít. Pomocí identifikace, kde surfař vyvíjí největší tlak na otočení surfu, můžeme optimalizovat asymetrický tvar pro jednotlivé surfaře.

PRO KOHO TO JE?

Jedná se o projekt, který uspokojí středně pokročilé až pokročilé surfaře, někoho, kdo možná získává druhé nebo třetí surfovací prkno. V této fázi začnete rozvíjet styl, který určuje, jak by měla vaše surfová deska fungovat pod nohama.

ZDROJE A DOVEDNOSTI

Data jsou protokolována pomocí Arduino mini a analyzována v Excelu. Pro modelování surfového prkna budete potřebovat nainstalovanou kopii Rhinocerous 3D s Grasshopperem. Abyste mohli surfovací prkno skutečně vyrábět, budete potřebovat přístup k dostatečně velkému CNC, abyste mohli frézovat surfovací prkno.

Krok 1: Senzorová podložka

PODLOŽKA

Podložka je v podstatě vodotěsná taška, která chrání síť senzorů a zároveň vám umožňuje přístup k arduino a sd kartě po surfování.

Taška je vyrobena z rybniční vložky, která je přilepena lepidlem z PVC.

// Materiály //

+ rybník vložka

+ lepidlo na PVC

+ Čepice FPT

+ Adaptér pro muže

+ VHB páska

+ 3 mm styren

+ Oboustranná filmová páska

// Nástroje //

+Vinyl Cutter https://www.ebay.com/itm/like/281910397159?lpid=82&… nebo nůž X-Acto

+ Páječka

+ Pravítko

SENZOR

+ Rezistor snímače síly (11)

+ 10k ohmový odpor (11)

+ Splétaný drát

+ Arduino mini

+ Arduino Datalogging Shield

+ Baterie

Krok 2: Testovací rada

// Intro //

Abyste správně vygenerovali nové surfovací prkno, musíte začít s demo modelem. Toto demo je znovu vytvořeno v definici kobylky a je základem, odkud je tvar generován. Z tohoto důvodu budete muset vytvořit testovací model, který můžete buď ručně tvarovat, pokud jste dost dobří, nebo získat CNCd. Přiložil jsem tvarovací pilník AKU. Druhou možností je použít 5'8 Hayden Shapes hypto-krypto https://www.haydenshapes.com/pages/hypto-krypto, které je velmi podobné základnímu modelu.

// Podrobnosti //

+ Prázdný - EPS (plave o něco lépe než polyuretan a je trochu lehčí. Podložka je docela těžká)

+ Pryskyřice - epoxidová (je o něco méně pravděpodobné, že by ding a také její pružnost dává senzorům lepší čtení, musíte také použít epoxid při laminování EPS blanku)

+ Sklolaminát - 4x6 (Toto je těžší práce se sklem než standardní surfovací prkno, je důležité, aby prkno nemělo příliš mnoho škrábanců, je už s podložkou dost těžké a protože deska je trochu těžká, stále vás může docela dobře nadnášet se vším tím sklem)

Krok 3: Řezání podložky

// Intro //

Podložka je vyrobena z rybniční vložky. Použil jsem vinylovou řezačku s krájecí deskou pod ní, abych vystřihl všechny kousky, ale myslel bych si, že vytisknutí vzoru a jeho vystřihnutí nožem X-Acto by fungovalo.

// Kroky //

1. Každý z těchto řezů bude muset být proveden pro obě strany, jako na obrázku

2. Řez 1, 2 a 3 budou použity pro vnitřní stranu senzorové podložky. Tyto primární funkce mají udržovat senzory na správném místě a organizovat dráty.

3. díl 4 a 5 tvoří vak, do kterého půjdou všechny senzory

4. Také jsem vyřízl kousky styrenu, které procházejí skříněmi, za tím je teorie rozšířit průchod senzorů zvětšením povrchu.

Krok 4: Zapojení podložky

// Intro //

Síť, která tvoří tento projekt, je připojena k arduino mini se štítem pro protokolování dat. To může být více či méně komplikované v závislosti na tom, jak přesné chcete, aby vaše datová sada byla. Uspokojil jsem se s 11 kolíky, přičemž jsem provedl dvě měření ze střední přední části a jedno z okrajů. To vám umožní určit, kde je tlak vyvíjen, i když široký, což programu dává dobrou představu o tom, jak by měl být surfovací prkno generováno.

// Zdroje //

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

// Kroky //

1. Řiďte se schématem a zapojte každý ze senzorů, k pájení každého ze senzorů jsem použil stohovatelné záhlaví https://www.sparkfun.com/products/11417, v pájení nejsem nejlepší a toto je bezpečný způsob aby se zabránilo roztavení vašich senzorů.

2. Také jsem použil desku na chléb k uspořádání desky, odporů a baterie. Není to úplně nutné, ale bylo hezké mít to v pěkném balení.

3. K oblepení všech částí podložky jsem použil oboustrannou pásku

není nutné používat lepidlo z PVC, i když můžete

Krok 5: Lepení podložky

// Intro //

Miluji rybník, je to opravdu skvělá věc, nikdy jsem o tom neslyšel, než jsem udělal tento projekt, ale prostřednictvím nějakého výzkumu se to stalo skvělým materiálem pro stavbu podložky. Vložka do jezírka je nylon potažený PVC, což znamená, že můžete použít lepidlo na trubky z PVC a svařovat je dohromady, čímž vytvoříte plně vodotěsný kryt. Je také skvělý, protože ho pak můžete použít ke svařování PVC trubek přidáním přístupových bodů k Arduinu.

// Kroky //

1. Aby kompozit položil všechny kusy na spodní díl podložky

2. Všechny části senzoru můžete přilepit buď oboustrannou páskou, nebo lepidlem z PVC

3. Pomocí tvarovek z PVC vytvořte přístupový bod k Arduinu na horním dílu podložky.

+ Při příliš vysokém nanášení lepidla na pvc se vytvoří jemná čára, která bublinkuje a je křehká, i když příliš malá vazba je slabá. Musíte prostě experimentovat s některými kousky a porozumět tomu, jak to funguje

3. Jakmile jsou všechny kusy suché, přilepte horní a spodní část podložky, máte do značné míry jednu šanci to udělat, takže buďte trpěliví, udělal jsem to po částech a udělal dvě lepicí linky, abych se ujistil, že to nebude prosakovat.

+ Podložka, kterou jsem postavil, trvala dvě sezení, než se začala rozpadat, slaná voda je docela brutální.

4. K nalepení podložky na surf použijte pásku VHB

+ Před položením podložky nezapomeňte palubu setřít ředidlem a ujistěte se, že je velmi čistá

+ Páska VHB je opravdu silná, neměl jsem problémy s odpadnutím podložky

Krok 6: Program protokolování dat Arduino

// Intro //

Program Arduino zaznamenává data ze sítě senzorů na kartu SD. Zahrnuty jsou některé zdroje o formátování a odstraňování problémů s kartami SD. Mohou být trochu vybíraví. Kód je převzat z https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Datalogger a upraven tak, aby zahrnoval všechny údaje ze senzorů.

// Zdroje //

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

// Kód //

/* Datalogger karty SD Tento příklad ukazuje, jak zaznamenávat data ze tří analogových senzorů na kartu SD pomocí knihovny SD. Obvod: * analogové senzory na analogových vstupech 0, 1 a 2 * SD karta připojená ke sběrnici SPI následujícím způsobem: ** MOSI - pin 11 ** MISO - pin 12 ** CLK - pin 13 ** CS - pin 4 (pro MKRZero SD: SDCARD_SS_PIN) vytvořeno 24. listopadu 2010 upraveno 9. dubna 2012 od Toma Igoe Tento příklad kódu je veřejně dostupný. */ #include #include const int chipSelect = 4; void setup () {// Otevření sériové komunikace a čekání na otevření portu: Serial.begin (9600); while (! Serial) {; // počkejte, až se připojí sériový port. Potřebné pouze pro nativní port USB} Serial.print ("Inicializace karty SD …"); // zjistěte, zda je karta přítomna a lze ji inicializovat: if (! SD.begin (chipSelect)) {Serial.println ("Karta selhala nebo není přítomna"); // nedělejte nic víc: return; } Serial.println ("karta inicializována.");} Void loop () {// vytvoření řetězce pro sestavení dat do protokolu: String dataString = ""; // přečtěte tři senzory a připojte je k řetězci: for (int analogPin = 0; analogPin = 1; analogPin = 2; analogPin = 3; analogPin = 4; analogPin = 5; analogPin = 6; analogPin = 7; analogPin <3; analogPin ++) {int senzor = analogRead (analogPin); dataString += String (senzor); if (analogPin <2) {dataString += ","; }} // otevřete soubor. všimněte si, že současně lze otevřít pouze jeden soubor, // takže před otevřením dalšího musíte tento zavřít. Soubor dataFile = SD.open ("datalog.txt", FILE_WRITE); // pokud je soubor k dispozici, zapište do něj: if (dataFile) {dataFile.println (dataString); dataFile.close (); // tisk i na sériový port: Serial.println (dataString); } // pokud soubor není otevřen, vyskočí chyba: else {Serial.println ("chyba při otevírání datalog.txt"); }}

Krok 7: Shromažďování dat

// Intro //

Nyní je čas podložku vyzkoušet. Připojte baterii a vložte kartu SD. Je dobré program před odchodem vyzkoušet, aby se ujistil, že data správně zaznamenává. Buďte opatrní při utahování víčka z PVC, aby nedošlo k roztržení podložky, nitě jsou docela silné, i když je také dobré oprášit závit tak, aby byl super vodotěsný

Je to taková bláznivá věc, surfovat s touto podložkou, oceán není vždy nejhezčí a podložka je docela neohrabaný předmět. Shromáždil jsem data pomocí podložky dvakrát a poté jsem se bál, aby podložka nevydržela další. Měli byste být ve vodě docela sebevědomí a vyndat ji v hezkých krotkých dnech, aby vás neroztrhly velké vlny, nebo se dostanete do situace s těžším než normálním surfem.

Krok 8: Parcing dat

// Intro //

Když shromažďování dat dokončíte, vložte kartu SD do počítače a měli byste mít složku obsahující velmi dlouhý protokol čísel. Protože protokolování funguje nepřetržitým spuštěním řady sporných čtení, budete muset zkopírovat protokol do listů aplikace Excel nebo Google, abyste uspořádali každou ze sad senzorů. Budete chtít vzít průměrnou hodnotu každého senzoru, aby byl připraven k vložení do definice kobylky.

Je docela snadné zjistit, kdy jste vyvíjeli tlak, protože získáte drasticky odlišné hodnoty, než když jste seděli na desce. Chvíli to začne být dost spastické, pak se to vrátí k důslednosti. Časy chaosu je to, co chcete … zbytek prostě vymažte.

Krok 9: Generování vlastního surfovacího prkna

// Intro //

Pro tento krok budete muset být poněkud zdatní v nosorožci a kobylka není v žádném případě příliš pokročilá. V definici kobylky si všimnete, že k různým bodům je připojena spousta uzlů. Co budete muset udělat, je nahradit každý z uzlů příslušnými odečty senzorů. Po shromáždění dat a jejich analýze v aplikaci Excel byste si měli být jisti, že budete sledovat, odkud pocházejí všechna měření, abyste mohli model kobylky upravit tak, aby odpovídajícím způsobem generoval optimální tvar.

// Kroky //

1. Otevřete kobylku a nahrajte generativní def

2. Vložte údaje z datového protokolu, já jsem použil média z každého čtení.

3. Upečte model na kobylce

+ budete mít rámec surfovacího prkna pouze s vektory

4. SWEEP2 pomocí kolejnic podél středových a vnějších křivek

+ Trvá to trochu času a trpělivosti. Možná budete také potřebovat promíchat povrchy, aby byly všechny vodotěsné

Krok 10: Frézování Surfboardu

Posledním krokem je frézování surfové desky. Použil jsem dva bloky polystyrenu, které jsem koupil z domácího skladu https://www.homedepot.com/p/2-in-x-4-ft-x-8-ft-R-8-… a nastříkal je lepidlem k sobě tak, aby byl dostatečně silný, aby pojal tloušťku vahadla a prkna. Použil jsem Multicam 3000 pomocí RhinoCAM. Nejsem žádný odborník na CNC a v tomto kroku mi hodně pomohl, takže opravdu nemohu nabídnout jinou radu, než někoho přimět, aby tento krok udělal za vás;)

Krok 11: Závěrečné myšlenky

Tento projekt mi trval zhruba rok a dokončil jsem ho téměř před rokem. Ukázal jsem to jak na seniorské výstavě CCA průmyslového designu, tak na Maker Faire. Teď to sem dávám, protože mi trvalo tolik času, abych se na to znovu podíval … Bylo mi tak špatně z toho pohledu. Doufám, že to oceníte, myslím, že tento typ výzkumu a práce by mohl být užitečný v jiných projektech, pokud se někdo skutečně pokusí provést tento Instructable, dejte mi prosím vědět, jaký je to bláznivý předmět, a bylo by skvělé vidět, jak se ostatní lidé chopí to. Myslím, že existuje velké množství dat, která lze zachytit a použít při vytváření produktů novým způsobem. Myslím, že přicházíme do nové éry přizpůsobení a věci, které si lze na zakázku tento typ rychlých prototypů připravit, mohou přicházet do rychlé osobní výroby.

Rád zodpovím jakékoli dotazy týkající se procesu, teorií, jakýchkoli programů nebo designu surfového prkna obecně.