Datagenererte surfebrett: 11 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Dette er hentet fra min senioroppgave i industriell design fra omtrent et år siden, så beklager at hvis det er noen hull i det, kan minnet mitt være litt av. Det er et eksperimentelt prosjekt, og det er så mange ting som kunne vært gjort annerledes, ikke nøl med å gi meg beskjed.

Dette prosjektet er på et system som samler data for å kjøre et surfebrettbyggingsprogram. En enhet som logger avlesninger fra kraftsensorer mens du surfer og bruker dataene på en måte som optimaliserer surfebrettets form gjennom generativ modellering.

Det som får dette prosjektet til å fungere er at surfebrettet er et interessant objekt der kraften som påføres toppen av objektet har en lik og motsatt reaksjon til bunnen. Betydning hvis du trykker mer eller mindre med tærne eller hælen når du snur surfebrettet, bør diktere hvor surfebrettet må formes annerledes.

SURFBOARD DESIGN

Jeg kommer til å anta at ikke alle er ekspert på moderne surfebrettdesign, og jeg kan ikke kalle meg en heller, selv om her er min kondenserte forklaring. Surfbrett er kjøretøyer for å flytte vann gjennom finnene, det gjør dette gjennom å kanalisere vann gjennom den nederste konkave og overordnede brettoversikten. Surfebrettet kan overdrives gjennom asymmetriske former der du lager et surfebrett som identifiserer tå / hæl vektfordeling og prøver å utnytte det. Gjennom å identifisere hvor surferen bruker mest press for å snu surfebrettet, kan vi optimalisere en asymmetrisk form for den enkelte surferen.

HVEM ER DETTE FOR

Dette er et prosjekt som henvender seg til en mellomliggende til avansert surfer, noen som kan få sitt andre eller tredje surfebrett. På dette stadiet har du begynt å utvikle en stil som dikterer hvordan surfebrettet ditt skal fungere under føttene dine.

RESSURSER OG FERDIGHETER

Dataene logges ved hjelp av en Arduino mini og analyseres med excel. For modellering av surfebrettet må du ha en kopi av Rhinocerous 3D med Grasshopper installert på den. For å faktisk produsere surfebrettet må du ha tilgang til en CNC som er stor nok til å frese et surfebrett.

Trinn 1: Sensorputen

PADEN

Puten er i hovedsak en vanntett pose som beskytter nettverket av sensorer samtidig som du får tilgang til arduino og sd -kort etter at du har surfet.

Posen er konstruert av damfôr som er festet med PVC -lim.

// Materialer //

+ dam liner

+ pvc-lim

+ FPT Cap

+ Mannlig adapter

+ VHB-tape

+ 3 mm styren

+ Dobbeltsidig filmbånd

// Verktøy //

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

+ Loddejern

+ Linjal

SENSOREN

+ Kraftsensormotstand (11)

+ 10k ohm Motstand (11)

+ Strandet ledning

+ Arduino mini

+ Arduino Datalogging Shield

+ Batteri

Trinn 2: Testbrettet

// Intro //

For å kunne generere et nytt surfebrett må du starte med en demomodell. Denne demoen blir gjenskapt i gresshoppedefinisjonen og er grunnlaget for hvor formen genereres fra. Av denne grunn må du lage en testmodell som du enten kan forme hvis du er god nok eller få CNCd. Jeg inkluderte AKU shaper -filen. Det andre alternativet er å bruke en 5'8 Hayden Shapes hypto-krypto https://www.haydenshapes.com/pages/hypto-krypto som er ganske lik basismodellen.

// Detaljer //

+ Blank - EPS (Den flyter litt bedre enn polyuretan, og er litt lettere. Puten er ganske tung)

+ Harpiks - Epoxy (Det er litt mindre sannsynlig at den dingler og også sin fjærighet gir sensorene en bedre lesning, du må også bruke Epoxy når du glassfiberer et EPS -emne)

+ Glassfiber - 4x6 (Dette er en tyngre glassjobb enn et vanlig surfebrett, det er viktig for brettet å ikke få for mange dings, det er allerede ganske tungt med puten, og siden brettet er litt heftig, kan det fortsatt flyte deg ganske bra med alt dette glasset)

Trinn 3: Skjære puten

// Intro //

Puten er konstruert av damfôr. Jeg brukte en vinylskærer med et skjærebrett under for å kutte ut alle bitene, men jeg ville tro at det ville fungere å skrive ut mønsteret og deretter kutte det ut med en X-Acto-kniv.

// trinn //

1. Hver av disse kuttene må gjøres for begge sider som i illustrasjonen

2. Snitt 1, 2 og 3 skal brukes på innsiden av sensorputen. Disse stykkene har som hovedfunksjon å holde sensorene på rett sted og organisere ledningene.

3. del 4 og 5 utgjør posen som alle sensorene skal gå inn i

4. Jeg kuttet også ut styrenbiter som går over skapene, teorien bak dette er å utvide sensorens gjennomgang ved å øke overflaten.

Trinn 4: Koble til puten

// Intro //

Nettverket som utgjør dette prosjektet er koblet til en arduino mini med et dataloggingsskjerm. Det kan gjøres mer eller mindre komplisert avhengig av hvor nøyaktig du vil at datasettet ditt skal være. Jeg nøyde meg med 11 pins som tok to målinger fra midten foran og en fra kantene. Dette lar deg identifisere hvor trykket påføres, selv om det er bredt, er nok til å gi programmet en god ide om hvordan surfebrettet skal genereres.

// Ressurser //

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

// trinn //

1. Følg skjemaet og koble hver av sensorene. Jeg brukte stabelbare hoder https://www.sparkfun.com/products/11417 for å lodde hver av sensorene. Jeg er ikke den beste på lodding, og dette er en trygg måte for å forhindre smelting av sensorene.

2. Jeg brukte også et brødbrett til å organisere brettet mitt, motstander og batteri Det er ikke helt nødvendig, men det var hyggelig å ha det i en fin pakke

3. Jeg brukte dobbeltsidig tape for å feste alle putedelene

Det er ikke helt nødvendig å bruke PVC -lim selv om du kan

Trinn 5: Lim puten

// Intro //

Jeg elsker damfôr, det er noen veldig kule ting, jeg hadde aldri hørt om det før jeg gjorde dette prosjektet, men gjennom noen undersøkelser bestemte jeg meg for at dette var et flott materiale for å bygge puten. Pond liner er en PVC -belagt nylon som betyr at du kan bruke PVC -rørlim for å sveise det sammen og skape et helt vanntett kabinett. Det er også flott, for da kan du bruke det til å sveise PVC -rør til det og legge til tilgangspunkter til Arduino.

// trinn //

1. For å lage kompositten legger du alle bitene på putens bunnstykke

2. Du kan feste alle sensorbitene med enten dobbeltsidig tape eller PVC -lim

3. Bruk PVC -beslagene til å lage tilgangspunktet til Arduino på det øverste putestykket.

+ Det er en fin linje når du påfører PVC -limet for mye som gjør at det bobler opp og sprøtt, men for lite gjør bindingen svak. Du må bare eksperimentere med noen stykker og få en forståelse av hvordan det fungerer

3. Når alle bitene er tørre, fester du toppen og bunnen av puten, du har stort sett en sjanse til å gjøre dette, så vær tålmodig, jeg gjorde det i seksjoner og lagde to limlinjer for å sikre at det ikke lekker.

+ Puten jeg bygde varte i to økter før den begynte å bryte sammen, saltvann er ganske brutalt.

4. Bruk VHB -tape for å feste puten til surfebrettet

+ Sørg for å tørke av dekket med tynnere og sørg for at det er super rent før du legger puten

+ VHB -tape er veldig sterkt, jeg hadde ingen problemer med at puten falt av

Trinn 6: Arduino Data Logging Program

// Intro //

Arduino -programmet logger data fra sensornettverket til et SD -kort. Inkludert er noen ressurser for formatering og feilsøking av SD -kort. De kan være litt pinlige. Koden er hentet fra https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Datalogger og endret for å inkludere alle sensoravlesningene.

// Ressurser //

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

// Kode //

/* SD -kort datalogger Dette eksemplet viser hvordan du logger data fra tre analoge sensorer til et SD -kort ved hjelp av SD -biblioteket. Kretsen: * analoge sensorer på analoge innganger 0, 1 og 2 * SD -kort festet til SPI -bussen som følger: ** MOSI - pin 11 ** MISO - pin 12 ** CLK - pin 13 ** CS - pin 4 (for MKRZero SD: SDCARD_SS_PIN) opprettet 24. nov 2010 endret 9. apr 2012 av Tom Igoe Denne eksempelkoden er i det offentlige området. */ #include #include const int chipSelect = 4; void setup () {// Åpne seriell kommunikasjon og vent til porten åpnes: Serial.begin (9600); mens (! Seriell) {; // vent på at seriell port kobles til. Bare nødvendig for en innfødt USB -port} Serial.print ("Initialiserer SD -kort …"); // se om kortet er tilstede og kan initialiseres: if (! SD.begin (chipSelect)) {Serial.println ("Kort mislyktes, eller ikke til stede"); // ikke gjør noe mer: retur; } Serial.println ("kort initialisert.");} Void loop () {// lage en streng for å sette sammen dataene til logg: String dataString = ""; // les tre sensorer og legg til strengen: 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 (sensor); if (analogPin <2) {dataString += ","; }}} // åpne filen. Vær oppmerksom på at bare en fil kan være åpen om gangen, // så du må lukke denne før du åpner en annen. Fil dataFile = SD.open ("datalog.txt", FILE_WRITE); // hvis filen er tilgjengelig, skriv til den: if (dataFile) {dataFile.println (dataString); dataFile.close (); // Skriv ut til den serielle porten også: Serial.println (dataString); } // hvis filen ikke er åpen, dukker det opp en feil: else {Serial.println ("feil ved åpning av datalog.txt"); }}

Trinn 7: Innsamling av data

// Intro //

Nå er det på tide å prøve puten. Plugg inn batteriet og sett inn SD -kortet. Det er en god idé å teste programmet for å sikre at det logger dataene riktig før du går ut. Vær forsiktig når du strammer PVC -hetten slik at du ikke river av puten.

Det er en gal ting å surfe med denne puten, havet er ikke alltid det fineste, og puten er et ganske klumpete objekt. Jeg samlet data ved hjelp av puten to ganger, og etter det var jeg redd for at puten ikke ville vare en annen. Du bør være ganske trygg i vannet og ta det ut på ganske tamme dager, slik at det ikke blir dratt av store bølger eller du kommer i en situasjon med et tyngre enn normalt surfebrett.

Trinn 8: Parering av dataene

// Intro //

Når du er ferdig med å samle inn data, setter du inn SD -kortet i datamaskinen, og du bør ha en mappe som inneholder en veldig lang logg med tall. Siden logging fungerer ved kontinuerlig å kjøre en rekke omstridte avlesninger, må du kopiere loggen til excel eller google -ark for å organisere hvert av sensorsettet. Du kommer til å ønske å ta gjennomsnittlig avlesning for hver sensor for å gjøre den klar til å settes inn i gresshoppedefinisjonen.

Det er ganske enkelt å identifisere når du brukte press fordi du får drastisk forskjellige målinger enn da du satt på brettet. Det blir ganske spastisk en stund, og går deretter tilbake til å være konsekvent. Kaosetider er det du vil … bare slett resten.

Trinn 9: Generering av tilpasset surfebrett

// Intro //

For dette trinnet må du være litt dyktig i neshorn og gresshoppe, men det er ikke så avansert på noen måte. I gresshoppedefinisjonen kommer du til å legge merke til at det er en haug med noder festet til forskjellige punkter. Det du må gjøre er å erstatte hver av nodene med passende sensoravlesninger. Etter å ha samlet dataene og analysert dem i excel, bør du være sikker på å holde oversikt over hvor hver av avlesningene kom fra, slik at du kan justere gresshoppemodellen for å generere den optimale formen på riktig måte.

// trinn //

1. Åpne gresshoppe og last den generative surfebrettet def

2. Sett inn avlesningene fra dataloggen. Jeg brukte mediet fra hver avlesning.

3. Stek modellen i gresshoppe

+ du kommer til å ha et rammeverk for surfebrettet med bare vektorer

4. SWEEP2 ved hjelp av skinner langs midten og utvendige kurver

+ Dette tar litt tid og tålmodighet. Du kan også trenge å blande overflater for å få alt vanntett

Trinn 10: Fresing av surfebrettet

Det siste trinnet er fresing av surfebrettet. Jeg brukte to styrofoam-blokker som jeg kjøpte fra hjemmedepot https://www.homedepot.com/p/2-in-x-4-ft-x-8-ft-R-8-… og spray limte dem sammen slik at den var tykk nok til å imøtekomme rocker- og bretttykkelsen. Jeg brukte en Multicam 3000 ved hjelp av RhinoCAM. Jeg er ingen CNC -ekspert og hadde mye hjelp i dette trinnet, så jeg kan virkelig ikke gi andre råd enn å få noen til å gjøre dette trinnet for deg;)

Trinn 11: Avsluttende tanker

Dette prosjektet tok meg omtrent et år, og jeg avsluttet det for nesten et år siden. Jeg viste det på både CCA Industrial Design Senior Show og Maker Faire. Jeg legger den på her nå fordi det tok meg så lang tid å faktisk se på den igjen … jeg var så lei av å se på disse tingene. Jeg håper du setter pris på det, jeg tror denne typen forskning og arbeid kan være nyttig i andre prosjekter. Hvis noen faktisk prøver å gjøre dette, kan du gi meg beskjed om at det er en gal ting, og det ville være flott å se andre mennesker ta fatt på det den. Jeg tror at det er et vell av data som kan fanges opp og brukes til å lage produkter på en ny måte. Jeg tror at vi skulle komme inn i en ny tidsalder for tilpasning, og ting som kan skreddersys denne typen raske prototyper, kan komme i rask personlig produksjon.

Jeg svarer gjerne på spørsmål angående prosessen, teorier, noen av programmene eller surfebrettdesign generelt.