Deski surfingowe generowane na podstawie danych: 11 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

To jest zaczerpnięte z mojej pracy magisterskiej z projektowania przemysłowego sprzed około roku, więc przepraszam, jeśli są w niej jakieś dziury, moja pamięć może być trochę zaburzona. Jest to projekt eksperymentalny i jest tak wiele rzeczy, które można było zrobić inaczej, nie wahaj się dać mi znać.

Ten projekt jest oparty na systemie, który gromadzi dane w celu uruchomienia programu do budowy desek surfingowych. Urządzenie, które rejestruje odczyty z czujników siły podczas surfowania i wykorzystuje te dane w sposób, który optymalizuje kształt deski surfingowej poprzez modelowanie generatywne.

To, co sprawia, że ten projekt działa, to fakt, że deska surfingowa jest interesującym obiektem, w którym siła działająca na górę obiektu ma równą i przeciwną reakcję na dół. Oznacza to, że jeśli naciskasz mniej lub bardziej palcami stóp lub piętą podczas obracania deski surfingowej, powinno dyktować, gdzie twoja deska surfingowa musi być inaczej ukształtowana.

PROJEKT DESKA SURF

Zakładam, że nie każdy jest ekspertem we współczesnym projektowaniu desek surfingowych i ja też nie mogę się nim nazwać, choć oto moje skrócone wyjaśnienie. Deski surfingowe to pojazdy do przemieszczania wody przez płetwy, odbywa się to poprzez kierowanie wody przez dolny wklęsły i ogólny zarys deski. Deska surfingowa może być przesadzona poprzez asymetryczne kształty, w których tworzysz deskę surfingową, która identyfikuje rozkład ciężaru palców / pięty i próbuje to wykorzystać. Poprzez identyfikację miejsca, w którym surfer wywiera największy nacisk, aby obrócić swoją deskę surfingową, możemy zoptymalizować asymetryczny kształt dla danego surfera.

DLA KOGO TO JEST

Jest to projekt, który jest przeznaczony dla średniozaawansowanych i zaawansowanych surferów, kogoś, kto może kupić drugą lub trzecią deskę surfingową. Na tym etapie zaczniesz opracowywać styl, który dyktuje, jak twoja deska surfingowa powinna funkcjonować pod twoimi stopami.

ZASOBY I UMIEJĘTNOŚCI

Dane są rejestrowane za pomocą Arduino mini i analizowane za pomocą programu Excel. Do modelowania deski surfingowej potrzebna jest kopia Rhinocerous 3D z zainstalowaną na niej Grasshopper. Aby faktycznie wyprodukować deskę surfingową, musisz mieć dostęp do CNC wystarczająco dużego, aby wyfrezować deskę surfingową.

Krok 1: Podkładka czujnika

PAD

Podkładka jest zasadniczo wodoodporną torbą, która chroni sieć czujników, jednocześnie umożliwiając dostęp do karty arduino i karty SD po surfowaniu.

Worek zbudowany jest z folii stawowej, która jest sklejana klejem PVC.

// Materiały //

+ wkładka do stawu

+ klej pcv

+ Czapka FPT

+ Adapter męski

+ Taśma VHB

+ 3 mm styrenu

+ Dwustronna taśma filmowa

// Narzędzia //

+ Nóż do winylu https://www.ebay.com/itm/like/281910397159?lpid=82&… lub nóż X-Acto

+ Lutownica

+ Władca

CZUJNIK

+ Rezystor czujnika siły (11)

+ Rezystor 10 kΩ (11)

+ Linka

+ Arduino mini

+ Arduino Datalogging Shield

+ Bateria

Krok 2: Tablica testowa

// Wstęp //

Aby poprawnie wygenerować nową deskę surfingową, musisz zacząć od modelu demonstracyjnego. To demo zostało odtworzone w definicji pasikonika i jest podstawą, z której generowany jest kształt. Z tego powodu będziesz musiał zrobić model testowy, który możesz ręcznie kształtować, jeśli jesteś wystarczająco dobry, lub uzyskać CNCd. Dołączyłem plik shaper AKU. Inną opcją jest użycie 5'8 Hayden Shapes hypto-krypto https://www.haydenshapes.com/pages/hypto-krypto, który jest dość podobny do modelu podstawowego.

// Detale //

+ Blank - EPS (Pływa nieco lepiej niż Poliuretan i jest trochę lżejszy. Pad jest dość ciężki)

+ Żywica - żywica epoksydowa (trochę mniej podatna na wgniecenie, a także jej sprężystość zapewnia lepszy odczyt czujników, należy również użyć żywicy epoksydowej podczas wkładania półfabrykatu EPS z włókna szklanego)

+ Włókno szklane - 4x6 (Jest to cięższa praca ze szkłem niż standardowa deska surfingowa, ważne jest, aby deska nie dostała zbyt wielu uderzeń, jest już dość ciężka z podkładką, a ponieważ deska jest trochę cięższa, nadal może cię całkiem dobrze unosić z całym tym szkłem)

Krok 3: Cięcie podkładki

// Wstęp //

Poduszka zbudowana jest z folii stawowej. Użyłem plotera do winylu z deską do krojenia pod spodem, aby wyciąć wszystkie kawałki, ale myślę, że wydrukowanie wzoru, a następnie wycięcie go nożem X-Acto będzie działać.

// Kroki //

1. Każde z tych cięć należy wykonać z obu stron, jak na ilustracji

2. Nacięcie 1, 2 i 3 będzie używane do wewnętrznej strony podkładki czujnika. Podstawową funkcją tych elementów jest utrzymanie czujników we właściwym miejscu i uporządkowanie przewodów.

3. część 4 i 5 tworzą torbę, do której wejdą wszystkie czujniki

4. Wycinam też kawałki styropianu, które przechodzą przez obudowy, teoria za tym polega na poszerzeniu przelotu czujników poprzez zwiększenie powierzchni.

Krok 4: okablowanie podkładki

// Wstęp //

Sieć, która składa się na ten projekt, jest podłączona do arduino mini z osłoną rejestrowania danych. Może to być mniej lub bardziej skomplikowane w zależności od tego, jak dokładny ma być zestaw danych. Zdecydowałem się na 11 szpilek, biorąc dwa pomiary od środka z przodu i jeden od krawędzi. Pozwala to określić, gdzie wywierana jest siła nacisku, chociaż jest ona wystarczająca, aby dać programowi dobre wyobrażenie o tym, jak powinna być generowana deska surfingowa.

// Zasoby //

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

// Kroki //

1. Postępuj zgodnie ze schematem i okablowaj każdy z czujników, do lutowania każdego z czujników użyłem nagłówków stackowalnych https://www.sparkfun.com/products/11417, nie jestem najlepszy w lutowaniu i jest to bezpieczny sposób aby zapobiec stopieniu czujników.

2. Użyłem również płytki do chleba do uporządkowania mojej płytki, rezystorów i akumulatora Nie jest to do końca konieczne, ale fajnie było mieć go w ładnym opakowaniu

3. Użyłem taśmy dwustronnej do przyklejenia wszystkich części podkładki

nie jest to całkowicie konieczne, aby użyć kleju do PVC, chociaż można

Krok 5: Klejenie podkładki

// Wstęp //

Uwielbiam wkładkę do stawu, to naprawdę fajne rzeczy, nigdy o tym nie słyszałem przed wykonaniem tego projektu, ale dzięki pewnym badaniom ustaliłem, że jest to świetny materiał do budowy podkładki. Wyściółka stawu jest nylonem powlekanym PVC, co oznacza, że można użyć kleju do rur PVC, aby zespawać je ze sobą, tworząc w pełni wodoodporną obudowę. Jest również świetny, ponieważ można go użyć do spawania rur PCV, dodając punkty dostępu do Arduino.

// Kroki //

1. Aby wykonać kompozyt, ułóż wszystkie elementy na dolnej części podkładki

2. Wszystkie elementy czujnika można przykleić za pomocą taśmy dwustronnej lub kleju do PVC

3. Użyj łączników PVC, aby utworzyć punkt dostępu do Arduino na górnej części podkładki.

+ Po nałożeniu zbyt dużej ilości kleju PVC jest cienka linia, która sprawia, że pęcznieje i jest krucha, ale zbyt mała sprawia, że wiązanie jest słabe. Musisz po prostu poeksperymentować z niektórymi kawałkami i zrozumieć, jak to działa

3. Gdy wszystkie kawałki są suche, przyklej górną i dolną część podkładki, masz prawie jedną szansę, aby to zrobić, więc bądź cierpliwy, zrobiłem to w sekcjach i zrobiłem dwie linie kleju, aby upewnić się, że nie wycieknie.

+ Zbudowana przeze mnie podkładka wytrzymała dwie sesje, zanim zaczęła się psuć, słona woda jest dość brutalna.

4. Aby przykleić podkładkę do deski surfingowej, użyj taśmy VHB

+ Pamiętaj, aby przetrzeć pokład rozcieńczalnikiem do farby i upewnić się, że jest super czysty przed położeniem podkładki

+ Taśma VHB jest naprawdę mocna, nie miałem problemów z odpadaniem padu

Krok 6: Program do rejestrowania danych Arduino

// Wstęp //

Program Arduino rejestruje dane z sieci czujników na kartę SD. Dołączone są niektóre zasoby dotyczące formatowania i rozwiązywania problemów z kartami SD. Mogą być trochę wybredne. Kod jest pobierany z https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Datalogger i zmodyfikowany tak, aby zawierał wszystkie odczyty czujnika.

// Zasoby //

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

// Kod //

/* Rejestrator danych na karcie SD Ten przykład pokazuje, jak rejestrować dane z trzech czujników analogowych na karcie SD przy użyciu biblioteki SD. Obwód: * czujniki analogowe na wejściach analogowych 0, 1 i 2 * karta SD podłączona do magistrali SPI w następujący sposób: ** MOSI - pin 11 ** MISO - pin 12 ** CLK - pin 13 ** CS - pin 4 (dla MKRZero SD: SDCARD_SS_PIN) utworzone 24 listopada 2010 zmodyfikowane 9 kwietnia 2012 przez Tom Igoe Ten przykładowy kod jest w domenie publicznej. */#include #include const int chipSelect = 4;void setup() { // Otwórz komunikację szeregową i poczekaj na otwarcie portu: Serial.begin(9600); while (!Serial) {; // czekaj na połączenie portu szeregowego. Wymagane tylko dla natywnego portu USB } Serial.print("Inicjowanie karty SD…"); // sprawdź, czy karta jest obecna i czy można ją zainicjować: if (!SD.begin(chipSelect)) { Serial.println("Karta nie powiodła się lub nie ma"); // nie rób nic więcej: return; } Serial.println("karta zainicjalizowana.");}void loop() { // utwórz ciąg znaków do asemblowania danych do dziennika: String dataString = ""; // odczytaj trzy czujniki i dołącz do ciągu: 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(czujnik); if (analogPin < 2) { DataString += ", "; } } // otwórz plik. zauważ, że tylko jeden plik może być otwarty na raz, // więc musisz zamknąć ten przed otwarciem kolejnego. Plik dataFile = SD.open("datalog.txt", FILE_WRITE); // jeśli plik jest dostępny, napisz do niego: if (dataFile) { dataFile.println(dataString); plik_danych.zamknij(); // drukuj też do portu szeregowego: Serial.println(dataString); } // jeśli plik nie jest otwarty, pojawia się błąd: else { Serial.println("błąd otwierania datalog.txt"); }}

Krok 7: Zbieranie danych

// Wstęp //

Teraz czas wypróbować podkładkę. Podłącz baterię i włóż kartę SD. Dobrym pomysłem jest przetestowanie programu, aby upewnić się, że prawidłowo rejestruje dane przed wyjściem. Zachowaj ostrożność podczas dokręcania nasadki z PVC, aby nie rozerwać podkładki, nici są dość mocne, chociaż dobrym pomysłem jest również odkurzenie gwintu, aby był super wodoszczelny

To trochę szalone surfowanie na tym padu, ocean nie zawsze jest najładniejszy, a pad jest dość niezgrabnym obiektem. Dane zbierałem za pomocą pada dwa razy i potem bałem się, że nakładka nie wytrzyma kolejnego. Powinieneś być dość pewny siebie w wodzie i wyciągać go w dość spokojne dni, aby nie został zerwany przez duże fale lub znalazł się w sytuacji z cięższą niż normalna deską surfingową.

Krok 8: Parowanie danych

// Wstęp //

Po zakończeniu zbierania danych włóż kartę SD do komputera i powinieneś mieć folder zawierający bardzo długi dziennik liczb. Ponieważ rejestrowanie działa poprzez ciągłe uruchamianie szeregu kontrowersyjnych odczytów, będziesz musiał skopiować dziennik do arkuszy Excela lub Google, aby uporządkować każdy z zestawów czujników. Będziesz chciał wziąć średni odczyt każdego czujnika, aby przygotować go do wstawienia do definicji konika polnego.

Łatwo jest określić, kiedy wywierasz nacisk, ponieważ otrzymujesz drastycznie różne odczyty niż wtedy, gdy siedzisz na tablicy. Staje się dość spastyczny na chwilę, a następnie wraca do spójności. Czasy chaosu są tym, czego chcesz… po prostu usuń resztę.

Krok 9: Generowanie niestandardowej deski surfingowej

// Wstęp //

Aby wykonać ten krok, musisz być biegły w nosorożcu i koniku polnym, jednak nie jest to zbyt zaawansowany sposób. W definicji pasikonika zauważysz, że do różnych punktów jest przyczepiona grupa węzłów, musisz zastąpić każdy z nich odpowiednimi odczytami czujnika. Po zebraniu danych i przeanalizowaniu ich w programie Excel, powinieneś mieć pewność, że śledzisz, skąd pochodzi każdy z odczytów, aby móc dostosować model konika polnego, aby odpowiednio wygenerować optymalny kształt.

// Kroki //

1. Otwórz konik polny i załaduj generatywną deskę surfingową def

2. Wstaw odczyty z dziennika danych, użyłem nośników z każdego odczytu.

3. Upiecz model w konik polny

+ będziesz mieć szkielet deski surfingowej z samymi wektorami

4. SWEEP2 za pomocą szyn wzdłuż środkowych i zewnętrznych krzywych

+ Zajmuje to trochę czasu i cierpliwości, konieczne może być również wymieszanie powierzchni, aby uzyskać wodoszczelność

Krok 10: Frezowanie deski surfingowej

Ostatnim krokiem jest frezowanie deski surfingowej. Użyłem dwóch bloków styropianowych, które kupiłem w zajezdni domowej https://www.homedepot.com/p/2-in-x-4-ft-x-8-ft-R-8-… i skleiłem je razem aby była wystarczająco gruba, aby pomieścić rocker i grubość deski. Użyłem Multicam 3000 używając RhinoCAM. Nie jestem ekspertem od CNC i miałem dużo pomocy w tym kroku, więc naprawdę nie mogę zaoferować żadnej porady poza zleceniem, aby ktoś wykonał ten krok za Ciebie;)

Krok 11: Końcowe myśli

Ten projekt zajął mi około roku, a skończyłem prawie rok temu. Pokazałem to zarówno na pokazie CCA dla seniorów wzornictwa przemysłowego, jak i na targach Maker Faire. Założyłem go tutaj teraz, ponieważ zajęło mi to dużo czasu, aby ponownie na to spojrzeć… Miałem dość patrzenia na te rzeczy. Mam nadzieję, że to doceniasz, myślę, że tego rodzaju badania i praca mogą być przydatne w innych projektach, jeśli ktoś rzeczywiście spróbuje zrobić to Instructable, daj mi znać, że to szalona rzecz i byłoby wspaniale zobaczyć, jak inni ludzie się angażują to. Myślę, że istnieje mnóstwo danych, które można przechwycić i wykorzystać do tworzenia produktów w nowy sposób. Myślę, że wkraczaliśmy w nową erę dostosowywania i rzeczy, które można dostosować do tego rodzaju szybkiego prototypowania, mogą wchodzić w szybką produkcję osobistą.

Chętnie odpowiem na wszelkie pytania dotyczące procesu, teorii, dowolnego programu lub ogólnie projektowania desek surfingowych.