Interfejs Mini-Multitouch: 8 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:33

Ta instrukcja pokazuje, jak stworzyć mini-interfejs wielodotykowy z prostych części, które można zamówić online lub kupić w typowym sklepie budowlanym/sprzętowym. Interfejsy wielodotykowe to powierzchnie, które mogą rejestrować wiele „punktów dotyku” w tym samym czasie, co oznacza, że użytkownicy mogą używać naturalnych ruchów dłoni do manipulowania obiektami cyfrowymi. Większość systemów wielodotykowych wyświetla również obraz z ekranu na powierzchni dotykowej, dzięki czemu interakcja jest bardziej intuicyjna. Ponieważ duże systemy wielodotykowe są drogie w budowie, ta instrukcja uczy, jak zbudować prostszy i mniejszy system wielodotykowy za 50-150 USD przy użyciu łatwych do znalezienia części. Mini-multitouch. Mini-Multitouch działa na tych samych zasadach, co większe systemy i jest przydatny do wszelkiego rodzaju zastosowań hackowych lub artystycznych (pomyśl o malowaniu palcami, muzyce przez dotyk lub innych interakcjach opartych na gestach). w ramach konkursu „Wygraj wycinarkę laserową” w imieniu Make:Philly, w nadziei, że będziemy mogli rozpocząć tworzenie naszej nowej społecznościowej przestrzeni roboczej od wprowadzenia nowej, błyszczącej wycinarki laserowej:)Ciesz się!: średniozaawansowany (lub nieustraszony początkujący). Wymaga podstawowej wiedzy z zakresu lutowania, używania piły do metalu i noża użytkowego, instalacji oprogramowania i następujących samouczków dotyczących oprogramowania. Znajomość tych tematów i chęć do nauki pozwolą Ci przejść przez ten instruktażowy! Czas budowy: 8-10 godzin dla eksperta w powyższych tematach; 16-20 godzin dla początkujących/średniozaawansowanych.

Krok 1: Części i przygotowanie

Krok pierwszy: zdobądź swoje części! Poniżej znajdują się zalecenia dotyczące tego, gdzie można kupić elementy z listy materiałów. Narzędzia:piła do metalu, wiertarka i wiertła akumulatorowe, lutownica Materiały:Kamera internetowa (zalecana Phillips SP900) - Dostępne do zakupu na komputerze z systemem Windows (przepraszam, Atari, zestaw narzędzi vvvv jest tylko dla systemu Windows.) Soczewka na podczerwień 4,3 x 4,3 mm (inaczej noktowizor) - Dostępne do zakupu przez Internet Diody LED na podczerwień (zalecane SFH485) - dostępne w digikey. Zasilanie (wyjście 3,3 V DC przy 220 mA zalecane) - Dostępne co najwyżej sklepy hobbystyczne/rzemieślnicze Szybkoschnący szalony blask (dowolna marka i zdobądź go w pędzelku na butelce) - Dostępny w większości sklepów hobbystycznych/rękodzielniczych Papier ścierny, ziarnistość 400 i ziarnistość 800 - Dostępny w sklepie z narzędziami Mosiądz polski - Dostępny w sklepie z narzędziami8 x 10 arkuszy standardowej grubości Lexan (0,85) - Dostępne w sklepie z narzędziami 8-metrowy pasek "Tile Divider" - Dostępne w sklepie z narzędziami Karton o wysokości co najmniej 1,5 stopy z jednej strony (użyliśmy 1,5 'x 1' x 1') - Dostępne w sprzęcie sklep (lub po prostu układanie dookoła!) Małe kawałki drutu. Jeśli nie masz ułożonego drutu, zdobądź małą szpulę drutu o grubości 20 lub 22, zarówno w kolorze czerwonym, jak i czarnym.- Dostępne w większości sklepów z elektroniką/hobby

Krok 2: Przygotuj kamerę internetową do wykrywania światła podczerwonego

W tym kroku opisano konfigurację kamery internetowej służącej do rejestrowania plamek światła podczerwonego emitowanego po dotknięciu powierzchni dotykowej. Ten mini-wielodotykowy wyświetlacz opiera się na czterech diodach LED, które rzucają światło na arkusz Lexan, gdzie odbija się bez ucieczki ze względu na współczynnik załamania światła. Nazywa się to całkowitym odbiciem wewnętrznym. Kiedy nacisk (np. z palca) jest wywierany na Lexan, ulega on lekkiej kompresji, zmieniając współczynnik załamania światła i umożliwiając ucieczkę światła. Miejsca, w których światło ucieka, będą tylko tam, gdzie powierzchnia jest ściśnięta, tworząc ładne, świecące plamy, w których coś naciska na Lexan. Tutaj wkracza kamera internetowa! Możesz oglądać plamy za pomocą kamery internetowej, a przy użyciu specjalnego oprogramowania używać ich jako danych wejściowych do komputera, jak mysz lub klawiatura. W tym projekcie (i większości wyświetlaczy wielodotykowych) światło używane do wykrywania dotyku znajduje się w zakresie podczerwieni, a kamera musi być zmodyfikowana, aby widzieć w zakresie podczerwieni. Można to łatwo zrobić, wymieniając istniejący obiektyw kamery internetowej na taki, który „widzi” światło podczerwone. Dioda LED używana przez interfejs mini-multitouch o częstotliwości 880 nm znajduje się w zasięgu kamer monitorujących „noktowizyjne”. Możesz zamienić istniejący obiektyw kamery internetowej na obiektyw „noktowizyjny” i będziesz gotowy do pracy. Jeśli używasz zalecanego SPC900NC, możesz użyć dowolnego obiektywu 4,3 mm x 4,3 mm kamery CCTV IR. Spróbuj przeszukać e-bay lub lokalny sklep z aparatami bezpieczeństwa. Przed zdjęciem obiektywu z kamery internetowej zainstaluj oprogramowanie kamery internetowej na komputerze i przetestuj kamerę, aby upewnić się, że działa. Uwaga: należy to zrobić PRZED unieważnieniem gwarancji poprzez otwarcie go i wymianę obiektywu! Po pomyślnym zrobieniu kilku zdjęć i upewnieniu się, że kamera internetowa działa poprawnie, możesz przystąpić do zmiany obiektywu. Aby wymienić obiektyw w aparacie SPC900 (lub w innych porównywalnych aparatach), musisz najpierw podważyć pierścień wokół obiektyw za pomocą śrubokręta. Gdy ten pierścień zniknie, łatwo jest zastąpić zwykłą soczewkę soczewką „nadzorującą”, ostrożnie (ale stanowczo) odkręcając soczewkę. Pierścionek służy tylko do wyglądu, więc możesz go założyć z powrotem lub zostawić. IPo wymianie obiektywu sprawdź kamerę internetową, aby upewnić się, że nadal działa, korzystając z oprogramowania kamery internetowej. Może być również konieczne dostosowanie ostrości nowego obiektywu. Obrazy otrzymane z kamery internetowej nie będą wyglądać tak, jak w przypadku zwykłego obiektywu, oznacza to tylko, że działa on zgodnie z oczekiwaniami. Na koniec, jeśli kamera ma wbudowaną lampkę, która świeci na to, co filmuje, zakryj światło z taśmą klejącą, aby go zablokować. Jeśli tego nie zrobisz, doda trochę lekkiego „szumu” i sprawi, że twój wyświetlacz będzie miał „duchowe” punkty dotykowe.

Krok 3: Zbuduj ramkę Touchsurface

Ten krok obejmuje budowę ramy, w której będzie mieścił się Lexan, a także przygotowanie niezbędne do zamontowania lamp LED w ramie.

Najlepszym materiałem, jaki znalazłem na ramę, jest „Tile Divider”, który jest dostępny w paskach o długości od 6 do 8 stóp i można go kupić w dziale formowania większości sklepów domowych. Zobacz zdjęcia poniżej, aby uzyskać wizualny opis (zamiast próbować wyjaśniać tutaj!). Rama będzie pasować bardzo ściśle do Lexana, dzięki czemu możesz dokładnie przyciąć przekładkę do płytek: wyciąć dwa paski 8-calowe i dwa paski 10-calowe. Po przycięciu pasków należy użyć narzędzia T-Square, aby przyciąć końce krótkich pasków do wewnątrz pod kątem 45%. Dzięki temu będą pasować ładnie i ciasno jako rama wokół Lexan. Będziesz montować cztery światła LED na jednej 8-calowej stronie ramy. Muszą być zamontowane tak, aby stykały się z Lexanem przez otwory w pasku i rozłożone równomiernie wzdłuż krawędzi. Ważne jest, aby umieścić otwory w pobliżu górnej części paska, jak pokazano poniżej, aby światło padło tylko na krawędź Lexan, a NIE na kamerę poniżej. Zaznacz położenie czterech otworów około 1 cala, 3 cale, 5 cali i 7 cali wzdłuż krawędzi jednego 8-calowego paska rozdzielacza płytek. Ponieważ przegroda do płytek jest wykonana z miękkiego plastiku, musisz wywiercić otwory w kilku przyrostowych rozmiarach, aby uniknąć zbytniego zginania lub wypaczania plastiku. Najpierw wywierć mały otwór (1/16"), a następnie wywierć nieco większy (9/64"). Na koniec wywierć otwór 3/16", który jest idealnym rozmiarem, aby zmieściły się diody LED.

Krok 4: Przygotuj powierzchnię dotykową Lexan

Ten krok obejmuje szlifowanie i polerowanie powierzchni dotykowej Lexan w celu uzyskania maksymalnego rozsyłu światła.

Aby uzyskać jak najwięcej światła na powierzchnię dotykową, jedna z 8-calowych krawędzi powierzchni dotykowej Lexan musi być bardzo gładka (w tym miejscu diody LED będą stykać się z powierzchnią dotykową). Idealnie użyjesz trzech materiałów: papieru ściernego o ziarnistości 400, papieru ściernego o ziarnistości 800 i środka do polerowania mosiądzu. Jeśli nie masz dostępnej pasty do mosiądzu, możesz użyć tylko papieru ściernego o ziarnistości 400 i 800, ale wyniki będą mniej niż spektakularne. Złóż kawałek papieru ściernego o ziarnistości 400 na klocek drewna (lub nawet małą książkę w miękkiej oprawie) i przesuwaj go tam iz powrotem trzy lub cztery razy wzdłuż jednej 8-calowej krawędzi powierzchni dotykowej Lexan. Powinieneś zobaczyć odpadające małe białe płatki. Powtórz to z papierem ściernym o ziarnistości 800. Po każdym przejściu papierem ściernym powinieneś być w stanie zobaczyć, że rysy i skazy na krawędzi Lexan stają się coraz mniejsze: to wskazuje, że wykonujesz właściwą pracę (i nie jest to zachęcające!). Po zeszlifowaniu skaz i nierówności, wypoleruj krawędź Lexan (tylko krawędź!) za pomocą pasty do mosiądzu (postępuj zgodnie z instrukcjami na pojemniku pasty do mosiądzu). Podziwiaj, jak gładka i lśniąca stała się Twoja krawędź Lexan.

Krok 5: Dopasuj ramkę do powierzchni dotykowej, zamontuj diody LED

Ten krok obejmuje instalację powierzchni dotykowej Lexan i świateł LED w ramie wbudowanej w kroku 3 niniejszej instrukcji.

Przed trwałym przymocowaniem ramki do Lexan, upewnij się, że rama pasuje do powierzchni dotykowej Lexan o wymiarach 8 na 10 cali, przesuwając paski rozdzielające płytki (z kroku 3) na krawędzie powierzchni dotykowej: powinna dobrze pasować i dobrze przylegać jego szczęśliwa nowa rama. Upewnij się również, że w dzielniku płytek nie pozostały żadne plastikowe zadziory po wywierceniu otworów LED, ponieważ mogą one źle dopasować ramę. Po sprawdzeniu dopasowania nadszedł czas, aby skleić ramę i Lexan w jedną całość. Zdejmij ramkę rozdzielacza płytek i oderwij osłonę ochronną około jednego cala od krawędzi Lexan, uważając, aby nie usunąć jej całkowicie. Następnie wsuń ramkę z powrotem na Lexan, bez osłony między nimi. Upewnij się, że część ramy z otworami LED jest umieszczona na krawędzi Lexan, która została wypolerowana na gładko! Kiedy wszystkie boki ramy są dopasowane do twoich upodobań, użyj szalonego kleju (lub dowolnego kleju), aby przykleić rogi ramy do siebie. Staraj się sklejać sekcje ramy ze sobą, a nie z Lexanem. Jeśli trochę kleju dostanie się na Lexan, nie jest to wielka sprawa i nie powinno wpływać na powierzchnię dotykową. Teraz, gdy rama jest zamontowana do Lexana, czas zamontować diody LED do ramy. Przed trwałym przyklejeniem diod LED przez otwory w ramie) spróbuj wykonać kilka testów, aby upewnić się, że są one prawidłowo ustawione. Aby uzyskać najlepszą jakość „blobs”, diody LED nie powinny być skierowane prosto w krawędź Lexan, muszą być zamontowane pod niewielkim kątem do krawędzi Lexan: kąt około 20-30 stopni w stosunku do poziomu (zobacz zdjęcie, aby uzyskać więcej informacji Szczegół). Kąt pomoże sprawić, że światło ucieknie tam, gdzie Lexan jest skompresowany, jaśniej i wyraźniej. Aby później ustawić diody LED w celu łatwiejszego okablowania: pamiętaj, aby zamontować wszystkie diody LED tak, aby były obrócone, aby styk uziemienia (dłuższy styk) znajdował się na górze. Gdy będziesz zadowolony z kąta i położenia diod, zamontuj je na stałe w ramie, przytrzymując diodę na miejscu i nakładając szalony klej na zewnątrz diody LED w miejscu, w którym styka się z ramą. Trzymaj te diody na miejscu, aż całkowicie wyschną! (Dlatego zalecamy używanie szalonego kleju). Teraz, gdy diody LED są na swoim miejscu, nadszedł czas, aby rozpocząć okablowanie.

Krok 6: Okablowanie diod LED

W tej sekcji omówiono całe okablowanie, które należy wykonać, oraz podłączenie diod LED do źródła zasilania.

Zalecamy używanie diod LED 1,5 V 100 mA, a do celów tej instrukcji załóżmy, że używasz zasilacza 200 mA 3,3 V DC (takiego jak zasilacz ścienny lub hobby). Może być konieczne dostosowanie okablowania diod LED w zależności od posiadanego zasilacza – skontaktuj się z kimś zaznajomionym z elektroniką, jeśli nie masz pewności, jak dostosować okablowanie. Zlutuj diody razem, jak pokazano na poniższym obrazku… jeśli potrzebujesz trochę praktyki z lutowaniem, wykonaj test z kilkoma diodami, które NIE są wklejone w ramę. Aby przetestować okablowanie LED, podłącz zasilacz i skieruj je w stronę kamery internetowej (z filtrem podczerwieni). Uruchom oprogramowanie kamery internetowej: jeśli kamera odbiera światło podczerwone, na wyświetlaczu kamery powinno pojawić się jasne czerwone światło (chociaż nie zobaczysz żadnego światła pochodzącego z samych diod LED, ponieważ jest to podczerwień!). Wróćmy teraz do mini-wyświetlacza wielodotykowego. Po podłączeniu diod LED za pomocą lutownicy (zgodnie z poniższym schematem), skieruj kamerę internetową z filtrem podczerwieni na mini-multitouch od góry. Uruchom teraz oprogramowanie kamery internetowej, jeśli jeszcze nie zostało uruchomione: powinieneś zobaczyć poświatę na wyświetlaczu kamery internetowej wzdłuż ramki, gdy zamontowane są diody podczerwieni (ale znowu nie zobaczysz żadnego światła z rzeczywistych diod LED!). Jeśli nie widzisz poświaty, musisz sprawdzić okablowanie i ewentualnie skonsultować się z kimś zaznajomionym z elektroniką, jeśli nie masz pewności, jak naprawić podłączenie diody LED. Krótka uwaga: poświata opisana powyżej jest przeciekaniem światła i jest niepożądana: zajmiemy się tym w następnym kroku, aby jedyne światło podczerwone emitowane z powierzchni dotykowej było światłem, które pochodzi z jej dotknięcia. Ale na razie jest to dobry sposób na sprawdzenie, czy diody LED są prawidłowo podłączone. Jesteś tak blisko posiadania mini-wyświetlacza wielodotykowego!

Krok 7: Zakończ powierzchnię dotykową, ustaw kamerę internetową

Jest to ostatni krok w kompilacji sprzętu. Niektóre światła z diod LED będą świecić w górę i w dół zamiast bezpośrednio do Lexan, a ten dodatkowy blask (wyciek światła) może powodować problemy. To dodatkowe światło może odbijać się od pobliskich obiektów, takich jak ściany, ekrany, sufity itp., tworząc obszary poświaty podczerwieni, które będą widoczne na wyświetlaczu kamery internetowej jako fałszywe punkty dotykowe. Najlepszym sposobem rozwiązania tego problemu jest dodanie trochę dodatkowego nieprzezroczystego materiału powyżej i poniżej krawędzi powierzchni dotykowej Lexan, aby zablokować poświatę w górę i w dół. Wytnij z tektury płaską matę o wymiarach 8 na 10 cali o grubości około 1 cala i rozmiarze dopasowaną do powierzchni dotykowej. Wewnętrzne wymiary tej maty powinny wynosić 6 na 8 cali, co czyni ją w zasadzie prostokątną ramką o grubości 1 cala, która ściśle pasuje do przestrzeni tuż pod Lexanem. Jeśli te kierunki są niejasne, spójrz na rozwinięty schemat w kroku 5, który zawiera rysunek tej tekturowej maty. Spowoduje to usunięcie poświaty w dół. Powtórz ten proces w górnej części powierzchni dotykowej, aby zablokować poświatę w górę. Jeśli masz czas, bardziej profesjonalnie wygląda użycie czegoś ładniejszego (takiego jak listwa podłogowa lub sufitowa) do blokowania blasku w górę, ale właśnie użyliśmy drugiej tekturowej maty i działa dobrze! W tym momencie masz kanapkę z powierzchnią dotykową, z Lexanem i ramką pośrodku oraz blokerami świecenia w górę i w dół na górze i na dole, które są dobrze dopasowane i przytrzymywane w razie potrzeby za pomocą szalonego kleju. konfiguracji sprzętu, wystarczy umieścić kamerę internetową. Musi znajdować się w odległości około 1,5 do 2 stóp od powierzchni dotykowej, wskazując na „dolną” stronę Lexan (np. stronę, która nie jest dotykana). Możesz to osiągnąć za pomocą kartonowego pudełka. Ustaw pudełko tak, aby jego wysokość wynosiła 1,5 do 2 stóp (po której stronie je postawisz, zależy od tego, jak duże jest twoje pudełko). Twoja kamera internetowa będzie znajdować się wewnątrz pudełka, a powierzchnia dotykowa będzie znajdować się na górze pudełka, więc będziesz musiał wyciąć otwór w górnej części pudełka, który ma mniej więcej rozmiar i kształt odsłoniętej części Lexan (tylko odsłoniętą część, a nie całą ramkę!). Zobacz obraz poniżej dla wizualnego przykładu. Wyciągnij kabel kamery internetowej z pudełka, ustaw ekran dotykowy na górze i podziwiaj piękno ukończonej konfiguracji sprzętu! Teraz możesz zdjąć tę ochronną powłokę z Lexana, jeśli jeszcze tego nie zrobiłeś. Gratulacje! Skończyłeś sprzęt dla Twojego Mini-Multitouch! Jeśli korzystasz z oprogramowania kamery internetowej, powinieneś być w stanie zobaczyć, jak powierzchnia dotykowa zapala się w miejscu, w którym wywierasz na nią nacisk, najlepiej palcami. Przejdź do ostatniego kroku: oprogramowanie.

Krok 8: Skonfiguruj zestaw narzędzi Vvvv i graj

Ten ostatni krok opisuje konfigurację oprogramowania używanego do interakcji z wyświetlaczem wielodotykowym. Teraz nadszedł czas, aby rozpocząć korzystanie z nowego systemu mini-wielodotykowego! Najprostszym sposobem na rozpoczęcie jest praca z zestawem narzędzi graficznych „vvvv”. Zestaw narzędzi vvvv jest dostępny bezpłatnie do zastosowań niekomercyjnych. Niestety, ponieważ jest oparty na oprogramowaniu Microsoft DirectX (dla szybkości), vvvv jest dostępny tylko dla systemu Windows. Nasze przeprosiny! Aby uzyskać kopię zestawu narzędzi vvvv, przejdź do strony pobierania vvvv vvvv i rozpakuj pakiet do wybranego katalogu (polecam c:\Program Files\vvvv jako idealne miejsce). vvvv nie ma programu instalacyjnego ani konfiguracyjnego, po prostu uruchamiasz vvvv.exe, gdy chcesz uruchomić vvvv. Po uruchomieniu vvvv domyślnie zobaczysz demo kołyszącego się drzewa - tutaj możesz uruchomić samouczek i dowiedzieć się, do czego jest zdolny vvvv i do czego może być używany. Zalecamy rozpoczęcie od tego samouczka! I trochę porad dotyczących rozwiązywania problemów: jeśli pojawi się „błąd dll” podczas próby uruchomienia vvvv.exe, prawdopodobnie musisz zaktualizować DirectX na swoim komputerze do wersji 9.0c lub nowszej. Po zapoznaniu się z samouczkiem vvvv, skorzystaj z poniższych linków i wykonaj pierwsze dwa (krótkie) samouczki vvvv, zanim przejdziesz dalej. Wprowadzenie do samouczka vvvv i samouczek Hello World nauczy Cię większości podstawowych umiejętności potrzebnych do korzystania z vvvv i są bardzo zalecane. Po uruchomieniu tych dwóch samouczków masz ostatni krok, zanim doświadczysz magii mini-multitouch! Czas sprawdzić, czy Twoja kamera internetowa działa z vvvv. Możesz sprawdzić, czy vvvv automatycznie wykrywa kamerę internetową, korzystając z samouczka vvvv VideoIn. Ten samouczek zawiera instrukcje dotyczące testowania kamery internetowej w vvvv: postępuj zgodnie z tymi instrukcjami! Przed przejściem do ostatniego kroku skorzystaj z samouczka VideoIn, aby upewnić się, że otrzymujesz obrazy i że kamera ogólnie działa poprawnie z vvvv. Jeśli twoja kamera nie działa z vvvv, przejdź do forów vvvv i poszukaj pomocy przy instalacji i konfiguracji. Jeśli dotarłeś tak daleko, w końcu masz wszystkie części działające, zbudowane i zainstalowane: nadszedł czas na wypłatę. Pobierz plik Touch_demo_3.v4p i robot_image-j.webp