Διαδραστικός θόλος LED με Fadecandy, επεξεργασία και Kinect: 24 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Τι

Όταν βρίσκεστε στο Dome, υπάρχει ένας γεωδαιτικός θόλος 4,2 μέτρων καλυμμένος με 4378 LED. Τα LED είναι όλα ξεχωριστά χαρτογραφημένα και διευθυνσιοδοτήσιμα. Ελέγχονται από το Fadecandy and Processing σε επιφάνεια εργασίας των Windows. Ένα Kinect είναι προσαρτημένο σε ένα από τα στηρίγματα του θόλου, έτσι ώστε η κίνηση στο εσωτερικό του θόλου να μπορεί να παρακολουθείται και οι άνθρωποι να αλληλεπιδρούν με τα φώτα.

Γιατί

Διερευνώ την ομαδική εμπειρία μέσω κοινής αλληλεπίδρασης. Μου αρέσει να δημιουργώ διεπαφές που μπορούν να χρησιμοποιούν πολλοί άνθρωποι ταυτόχρονα. Η επιφάνεια LED του θόλου κάνει μια κατάλληλη έξοδο για μια διεπαφή πολλών χρηστών επειδή είναι τεράστια, έτσι ώστε πολλοί άνθρωποι μπορούν να το δουν. Ο θόλος δημιουργεί επίσης έναν άνετο, σφαιρικό χώρο, ο οποίος ενθαρρύνει τους ανθρώπους να στραφούν ο ένας προς τον άλλον. Το Kinect λειτουργεί τέλεια ως είσοδος για πολλούς χρήστες, επειδή οι άνθρωποι μπορούν να κινούνται και να επηρεάζουν το πεδίο βάθους ταυτόχρονα, το μόνο όριο είναι το πόσοι άνθρωποι μπορούν να χωρέσουν στο χώρο μαζί.

Αναπτύσσω συνεχώς νέες μεθόδους αλληλεπίδρασης για το When in Dome, για να δω τι επίδραση έχουν οι διαφορετικές μέθοδοι εισαγωγής και τι λειτουργεί καλά για διαφορετικές ομάδες ανθρώπων. Είμαι ιδιαίτερα πρόθυμος να δω ποιες διεπαφές ενθαρρύνουν τη σύνδεση μεταξύ φίλων και αγνώστων μέσα στον θόλο και τι κάνει την κοινή εμπειρία να έχει νόημα και αξία.

Οπου

Σχεδίασα και κατασκεύασα το When in Dome ως το τελευταίο έργο για το Master's μου, το οποίο ήταν Design for Performance and Interaction στο Interactive Architecture Lab, The Bartlett, UCL.

Πως

Μερικές από τις τεχνολογίες και τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται:

• Fadecandy
• Επεξεργασία
• Kinect (πήρα το δικό μου από το eBay)
• Μίτρα πριόνι
• Πριόνι πίστας
• Ραπτομηχανή
• Συγκολλητικό σίδερο
• Θερμικό όπλο
• Πυροβόλο θερμής κόλλας
• Κόφτης λέιζερ
• Τρυπάνι

Ορισμένος εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε:

• Κιτ διανομέας Buildwithhubs
• Επεξεργασμένη πριστή ξυλεία για αντηρίδες θόλου
• Κόντρα πλακέ λεύκας 4mm
• Λευκό ύφασμα διάχυσης
• Μαύρο ύφασμα
• Επίπεδη μπάρα αλουμινίου
• Συνδέσεις Wago
• Καλώδιο 12awg και 24awg
• Τροφοδοτικά 5v 30A
• Αφρώδες δάπεδο
• Συνδέσεις Jst

• Πυκνωτές

Πάμε

Υπάρχουν πολλά στοιχεία σε αυτό το έργο για τα οποία θα μιλήσω, ελπίζω να βρείτε κάτι χρήσιμο και ενδιαφέρον μέσα!

Βήμα 1: Ο θόλος

Hub Kit

Αποφάσισα να φτιάξω τον θόλο μου με ένα κιτ από buildwithhubs και σίγουρα θα το συνιστούσα.

Πωλούν κιτ συνδετήρων και δίνουν συμβουλές σχετικά με τα υλικά που πρέπει να αγοράσετε για τα στηρίγματα. Οι περισσότεροι από τους θόλους τους χρησιμοποιούνται στους κήπους των ανθρώπων, ενώ οι δικοί μου θα είναι δημόσιοι, οπότε αγόρασα επίσης το κιτ τους με επιπλέον ασφαλή καπάκια, τα οποία εμποδίζουν να βγουν τα γόνατα αν κάποιος ακουμπήσει στον τρούλο.

Μέγεθος

Ο θόλος μου έχει διάμετρο 4,2μ. Επέλεξα αυτό το μέγεθος επειδή σήμαινε ότι η μεγαλύτερη πλευρά των τριγώνων που απαρτίζουν τον θόλο θα ήταν 1,2 μέτρα, και αυτό ταιριάζει όμορφα σε φύλλα κόντρα πλακέ όταν ήρθα να φτιάξω τα πάνελ για να συγκρατούν τα LED.

Βήμα 2: Κάντε τα Struts

Μήκη

Χρησιμοποίησα την αριθμομηχανή δόμησης buildwithhubs για να υπολογίσω τα μήκη που χρειάζονται για να φτιάξω έναν θόλο 4,2μ. 30 "σορτς" στα 1059mm και 35 "μακριά" στα 1209mm.

Υλικό

2 πακέτα 24 πριονισμένης ξυλείας 19 19 x 38 mm x 2400 mm από το B&Q (όπως συνιστάται στην τοποθεσία buildwithhubs) είναι αρκετά για έναν θόλο. Αυτό λειτουργεί αρκετά καλά, αλλά αν το έκανα ξανά θα έπαιρνα κάτι που έχει περισσότερη πλευρική δύναμη.

Επεξεργάζομαι, διαδικασία

Τα γόνατα κόπηκαν σε μήκος χρησιμοποιώντας ένα πριόνι και στη συνέχεια τα έβαψα τοποθετώντας τα όλα επίπεδα σε ένα φύλλο σκόνης και κυλώντας πάνω τους. Αυτό έκανε ένα διασκεδαστικό timelapse!

Στη συνέχεια, τα έβαλα μαζί σε παρτίδες των 6 κάθε φορά και βίδωσα τα τεμάχια σύνδεσης στα άκρα.

Βήμα 3: Κατασκευάστε τον Θόλο

Μόλις γίνουν τα στηρίγματα, η κατασκευή του θόλου είναι εξαιρετικά εύκολη. Δεν πρόκειται να μιλήσω λεπτομερώς για τη διαδικασία, καθώς υπάρχουν οδηγίες στον ιστότοπο του buildwithhubs και παρέχουν επίσης ένα φυλλάδιο.

Βήμα 4: Αυξήστε το

Δεν ήθελα τα πάνελ LED να είναι ακριβώς δίπλα στο πάτωμα, καθώς αυτό θα σήμαινε ότι πολλά από αυτά θα μπλοκαριστούν από άτομα στο θόλο. Wantedθελα επίσης να κάνω τον θόλο ψηλότερα, ώστε να είναι πιο ευρύχωρος και φιλόξενος.

Πόδια

Έφτιαξα πόδια ύψους 50 εκατοστών από 2x4 και έβγαλα τους ίδιους συνδετήρες με τους γόνατους.

Στη συνέχεια, για να αυξήσω τη δύναμη και τη δομική ακεραιότητα της βάσης, χρησιμοποίησα επίπεδη ράβδο αλουμινίου για να δημιουργήσω Χ μεταξύ κάθε τμήματος ποδιού.

Η ΠΟΡΤΑ

Αφαίρεσα ένα από τα οριζόντια στηρίγματα για να κάνω μια πόρτα και το αντικατέστησα με ένα κομμάτι κόντρα πλακέ στο πάτωμα για να διατηρήσω τα πόδια στη σωστή απόσταση.

Βήμα 5: Σχεδιάστε πώς πρέπει να φαίνονται τα LED

Λογισμικό

Χρησιμοποίησα το SketchUp για την εργασία τρισδιάστατου σχεδιασμού, επειδή είναι διαθέσιμο για χρήση δωρεάν σε μια εφαρμογή εντός προγράμματος περιήγησης. Ευτυχώς (καθώς δεν είμαι ειδικός στο μοντέλο 3D) βρήκα ένα μοντέλο γεωδαινικού θόλου διαθέσιμο στην αποθήκη 3D, όπου υπάρχουν πολλά μοντέλα δωρεάν.

Πόσες λυχνίες LED;

Η διάταξη έπρεπε να λάβει υπόψη την αισθητική αλλά και την ισχύ και τη διανομή δεδομένων. Αποφάσισα να χρησιμοποιήσω 11 Fadecandys (και 11 τροφοδοτικά) για να καλύψω 33 από τα τρίγωνα του θόλου. Αυτό θα σήμαινε ότι τα Fadecandys (και τα τροφοδοτικά) θα οδηγούσαν 3 τρίγωνα το καθένα και ότι η μία πλευρά του θόλου θα μπορούσε να είναι ανοιχτή, ώστε οι άνθρωποι να βλέπουν από έξω.

Αυτό μου έδωσε το πολύ 512 LED ανά 3 τρίγωνα, καθώς κάθε Fadecandy μπορεί να οδηγήσει 8 λωρίδες έως 64 το καθένα.

Αποφασίζοντας για μια διάταξη

Δεν δημιουργούνται όλα τα τρίγωνα ίσα! Ο θόλος μου είναι στυλ 2V, που σημαίνει ότι έχει δύο τύπους τριγώνων, ισόπλευρα και ισοσκελή.

Βρήκα τέσσερις διαφορετικές πιθανές διατάξεις για τα LED και πήγα στο Instagram για να ρωτήσω τους ανθρώπους που τους άρεσε περισσότερο. Το στυλ 1 και το στυλ 3 φάνηκε να βγαίνουν στην κορυφή. Το στυλ 3 ήταν το αγαπημένο μου, αλλά τα ομόκεντρα τρίγωνα στο στυλ 3 απαιτούν πολύ περισσότερη λωρίδα LED από τη ριγέ διάταξη, οπότε αποφάσισα το στυλ 1. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν 8 ισόπλευρα τρίγωνα με διάταξη LED ομόκεντρου τριγώνου και 25 ισοσκελή τρίγωνα με ριγέ LED σχέδιο.

Δεδομένου ότι τα ισόπλευρα τρίγωνα είναι μεγαλύτερα και περιέχουν την ομόκεντρη διάταξη, χρησιμοποιούν πολύ περισσότερα LED το καθένα από τα ισοσκελή τρίγωνα. Ως εκ τούτου, έπρεπε να χωρίσω τα ισόπλευρα στα Fadecandys.

8 από τα Fadecandys ελέγχουν 1 ισόπλευρο και 2 ισοσκελή τρίγωνα το καθένα. 3 του Fadecandys ελέγχουν 3 ισοσκελή τρίγωνα το καθένα.

Βήμα 6: Περισσότερα για τη διάταξη LED

Με τη γενική διάταξη που αποφασίστηκε, έπρεπε να υπολογίσω πόσα ακριβώς LED θα βάλω σε κάθε πίνακα. Το έκανα χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό ενός υπολογιστικού φύλλου για να βρω τον καλύτερο τρόπο για να μεγιστοποιήσω τις δυνατότητες του Fadecandy και σχέδια σε κλίμακα στο Illustrator, ώστε να δω πώς θα φαίνεται η διάταξη.

Μεγιστοποίηση της ικανότητας του Fadecandy: Lines and Strips

Ανέφερα νωρίτερα ότι κάθε Fadecandy μπορεί να οδηγήσει έως και 8 λωρίδες 64 εικονοστοιχείων η κάθε μία. Τα τρίγωνα μου περιέχουν πολλές γραμμές με διάφορα μήκη εικονοστοιχείων, μερικές γραμμές με πολύ λίγα εικονοστοιχεία.

Αν αντιμετώπιζα κάθε μία από αυτές τις γραμμές ως λωρίδα, θα έχανα ΠΟΛΥ από τις δυνατότητες της Fadecandy.

Αντίθετα, αν ήθελα να εκμεταλλευτώ πλήρως τις δυνατότητες του Fadecandy και να έχω 64 LED σε κάθε λωρίδα, θα έπρεπε να έχω μερικές λωρίδες που ξεκίνησαν στη μέση μιας γραμμής και που θα μπερδευτούν στη χαρτογράφηση αργότερα.

Έπρεπε να καταλάβω πώς να συνδυάσω καλύτερα τις γραμμές σε λωρίδες για να μεγιστοποιήσω την ικανότητα της λωρίδας όσο το δυνατόν περισσότερο, χωρίς να χωρίζω γραμμές.

Στο τέλος…

Τα ισόπλευρα πάνελ έχουν τέσσερις λωρίδες, αποτελούμενες από:

• 30, 30 (συνολικά 60 - κόκκινο στη συνημμένη εικόνα)
• 30, 22 (συνολικά 52 - πορτοκαλί στη συνημμένη εικόνα)
• 22, 22, 14 (58 συνολικά - κίτρινο στη συνημμένη εικόνα)
• 14, 14, 6, 6, 6 (συνολικά 46 - πράσινο στη συνημμένη εικόνα)

Τα ισοσκελή πάνελ έχουν δύο λωρίδες, αποτελούμενες από:

• 23, 28 (συνολικά 51 - μπλε στη συνημμένη εικόνα)
• 3, 7, 11, 15, 19 (55 συνολικά - μοβ στη συνημμένη εικόνα)

Βήμα 7: Απλώστε τα Fadecandys και τα τροφοδοτικά

Αυτή η εικόνα δείχνει μια επίπεδη όψη της επιφάνειας του θόλου.

Τα πάνελ LED

Κάθε πίνακας τριγώνου έχει επισημανθεί με έναν αριθμό 1-11, ο οποίος αναφέρεται στο Fadecandy που το ελέγχει. Κάθε Fadecandy έχει τρία τρίγωνα, οπότε τα τρίγωνα έχουν επίσης ένα γράμμα, A-C.

Άλλα στοιχεία

Τα πράσινα κουτάκια δείχνουν τη θέση των Fadecandys. Κάθε Fadecandy είναι τοποθετημένο σε ένα μικρό πάνελ που κατανέμει επίσης την ισχύ, θα το δείξω λεπτομερώς σε μερικά βήματα.

Τα μοβ κουτιά δείχνουν τους διανομέες USB. Τα Fadecandys συνδέονται με μια επιφάνεια εργασίας των Windows, μέσω αυτών των διανομέων.

Τα μπλε κουτιά δείχνουν τη θέση των τροφοδοτικών, οι οποίες βρίσκονται σε 3 στεγνωτήρια, στο πάτωμα γύρω από τον θόλο.

Απλώς για να γίνει λίγο πιο περίπλοκο

Εάν συγκρίνετε τη θέση των FC10 και FC11, θα παρατηρήσετε ότι το FC10 είναι πιο κοντά στη μεγαλύτερη γραμμή των ισοσκελών πάνελ του, ενώ το FC11 είναι το πλησιέστερο στη συντομότερη γραμμή.

Επίσης, αν κοιτάξετε το 10C θα δείτε ότι το Fadecandy είναι στα δεξιά του, ενώ το 10Α είναι στα αριστερά.

Έπρεπε να λάβω αυτές τις παραλλαγές υπόψη όταν εξετάζω πόσο καλώδιο χρειαζόταν κάθε λωρίδα led στην αρχή και όταν τις χαρτογραφούσα.

Βήμα 8: Μετατροπή γραμμών σε λωρίδες

Αυτό το υπολογιστικό φύλλο έπρεπε να καταλάβει πόσο καλώδιο χρειάζεται για να περάσει στην αρχή κάθε τμήματος της λωρίδας LED.

Πόσο καλώδιο χρειάζεται;

Ορισμένες γραμμές φέρουν την ένδειξη "jst" που σημαίνει ότι είναι η αρχή της λωρίδας και χρειάζονται απλώς ένα σύνδεσμο JST.

Ορισμένες λωρίδες έχουν "jst" και μήκος, πράγμα που σημαίνει ότι η λωρίδα ξεκινά σε κάποια απόσταση από το Fadecandy (όπως είδαμε στη διάταξη στο προηγούμενο βήμα) και χρειάζεται αυτό το μήκος καλωδίου για να το φτάσει πριν προσθέσει τον σύνδεσμο JST.

Ορισμένες λωρίδες έχουν απλώς ένα μήκος, πράγμα που σημαίνει ότι πρέπει να ενωθούν στο τμήμα της λωρίδας πριν από αυτό με αυτό το μήκος καλωδίου.

Βήμα 9: Προετοιμασία της λωρίδας LED

Η λωρίδα LED

Χρησιμοποιώ λωρίδα LED τύπου ws2812b, η οποία έχει τρεις εισόδους, ισχύ 5V, γείωση και δεδομένα. Η χρήση θηλυκών συνδετήρων JST 3 ακίδων μου επιτρέπει να συνδεθώ με κάθε έναν από αυτούς τους πείρους ξεχωριστά. Τα αρσενικά αντίστοιχα των συνδετήρων JST θα παρέχουν την ισχύ και τα δεδομένα.

Συγκόλληση

Χρησιμοποιώντας το υπολογιστικό φύλλο μου από το προηγούμενο βήμα, έκοψα όλη τη λωρίδα LED στα απαιτούμενα μήκη, συγκολλημένη στα απαιτούμενα μήκη καλωδίου και τους συνδετήρες JST. Έβαλα επίσης έναν πυκνωτή στην αρχή κάθε λωρίδας, για να αποφύγω τυχόν αιχμές στο αρχικό ρεύμα από το να χαλάσει το πρώτο pixel στη λωρίδα. (Αυτό μου είχε συμβεί στο παρελθόν σε προηγούμενα έργα όπου δεν πρόσθεσα τον πυκνωτή, οπότε σίγουρα αξίζει να το κάνετε.)

Στεγανοποίηση

Πρόσθεσα λίγη σιλικόνη RTV στο εκτεθειμένο τμήμα της λωρίδας, την κάλυψα με καθαρή συρρίκνωση θερμότητας και την έκρηξα με ένα θερμοπίστολο για να σφραγίσω ξανά την αδιάβροχη αίσθηση.

Βήμα 10: Φτιάξτε τα πάνελ

Υλικό

Αποφάσισα να χρησιμοποιήσω κόντρα πλακέ λεύκας 4 χιλιοστών για να φτιάξω τα πάνελ. Το κράτησα λεπτό για να μειώσω το βάρος. Δούλεψα το συνολικό βάρος του κόντρα πλακέ και επικοινώνησα με το buildwithhubs για να ελέγξω αν ήμουν εντός των επιτρεπόμενων βαρών για να κρεμάσω πράγματα από τη δομή του θόλου. Δεδομένου ότι το βάρος κατανέμεται αρκετά ομοιόμορφα στον θόλο, είναι εντάξει. Θα ήθελα πολύ να χρησιμοποιήσω ακρυλικό, αλλά δυστυχώς ήταν εκτός προϋπολογισμού για μένα για αυτό το έργο.

Προσάρτηση λωρίδας LED

Δεν ήθελα να κολλήσω τη λωρίδα LED απευθείας στα πάνελ, καθώς θα ήθελα να μπορώ να αντικαταστήσω τμήματα ελαττωματικής λωρίδας και ενδεχομένως να επαναχρησιμοποιήσω όλη τη λωρίδα κάποια στιγμή, έτσι αποφάσισα να κάνω τρύπες στα πάνελ για χρήση δεσμοί καλωδίων. Οι κουκκίδες στη συνημμένη εικόνα δείχνουν τη διάταξη των οπών σύνδεσης καλωδίων.

Κόβοντας τα πάνελ

Υπάρχουν συνολικά 33 τρίγωνα και χωράνε σε 9 φύλλα κόντρα πλακέ 2440 x 1220mm μέσω της διάταξης που βλέπετε στη συνημμένη εικόνα.

Σε έναν ιδανικό κόσμο θα είχα σκάσει κάθε ένα από τα 9 φύλλα του φύλλου απευθείας σε έναν κόφτη λέιζερ και θα έκοβα ταυτόχρονα τα τρίγωνα και τις τρύπες των καλωδίων. Δυστυχώς ζούμε σε έναν κόσμο όπου οι κόφτες λέιζερ 2440 x 1220mm είναι σπάνιοι, οπότε τα τρίγωνα έπρεπε να κοπούν χρησιμοποιώντας πριόνι.

Ακόμη πιο θλιβερό, όμως, δεν ζούμε σε έναν κόσμο όπου ακόμη και ένα από τα τριγωνικά μου πάνελ θα χωρούσε στον κόφτη λέιζερ στο σχολείο, οπότε έπρεπε να κόψω με λέιζερ ένα πρότυπο του μισού σχεδίου του τριγώνου και να το χρησιμοποιήσω για να ανοίξετε τις τρύπες με το χέρι.

Έβαψα επίσης το πίσω μέρος των τριγώνων, τα περισσότερα μαύρα και στη συνέχεια έξι τυχαία ασημένια.

Βήμα 11: Καλώδιο Δέστε τη λωρίδα LED στα πάνελ

Αυτό ήταν πολύ δέσιμο καλωδίων! Ευτυχώς είχα κάποιους φίλους να βοηθήσουν.

Ετικέτες καλωδίων

Επισήμανα κάθε σύνδεσμο JST με ετικέτα καλωδίου με έγχρωμη κωδικοποίηση, για να είναι πιο εύκολο όταν πρόκειται να το συνδέσετε στο Fadecandy. Είναι διατεταγμένα με ουράνιο τόξο, οπότε για κάθε Fadecandy υπάρχουν:

• Λωρίδα 1- Κόκκινο
• Λωρίδα 2 - Πορτοκαλί
• Λωρίδα 3 - Κίτρινο
• Λωρίδα 4 - Πράσινο
• Λωρίδα 5 - Μπλε
• Λωρίδα 6 - Μωβ
• Λωρίδα 7 - Γκρι
• Λωρίδα 8 - Λευκό

Όχι ακριβώς ένα ουράνιο τόξο, αλλά, αυτά είναι τα χρώματα που μπήκαν οι ετικέτες και λειτουργεί!

(Μερικά από τα Fadecandys, αυτά που οδηγούν μόνο 3 ισοσκελή πλαίσια, αντί για 1 ισόπλευρο και 2 ισοσκελή, χρησιμοποιούν μόνο 6 λωρίδες.)

Βήμα 12: Κρεμάστε τα πάνελ στο θόλο

Τα τριγωνικά μου πάνελ είναι ελαφρώς μικρότερα από το διάκενο μεταξύ των αντηρίδων, ήθελα να κρέμονται ελεύθερα στο χώρο αντί να τα συνδέω σταθερά με τα στηρίγματα.

Κρεμαστή μέθοδος

Κάθε κόμβος του θόλου έχει ένα μπουλόνι ματιών - αυτά δεν έρχονται ως στάνταρ, αλλά το Buildwithhubs τα πουλά σε συσκευασία. Αυτοί οι βολβοί είναι ιδανικοί για να κρεμάσετε πράγματα (αν και προσέξτε να μην κρεμάσετε πολύ βάρος από έναν κόμβο).

Αποφάσισα να χρησιμοποιήσω paracord και μικρά κλιπ καραμπίνερ. Το καλώδιο περιτυλίγεται μέσω δύο οπών σε κάθε γωνία του πίνακα. Το καραμπίνερ κολλάει το καλώδιο στο βολβό του ματιού. Για να σφίξετε το καλώδιο και να βεβαιωθείτε ότι ο πίνακας είναι σωστά τοποθετημένος στο χώρο, πρόσθεσα επίσης μια πλαστική εναλλαγή σε κάθε μία. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να κολληθούν εύκολα ενώ είναι χαλαρά και στη συνέχεια να σφιχτούν μετά για να τοποθετηθούν στο κέντρο του χώρου.

Είμαι πολύ ευχαριστημένος με το πώς αποδείχθηκε η μέθοδος του καραμπίνερ. Είναι πολύ ικανοποιητικό να κολλάτε τα πάνελ στο θόλο, κάντε κλικ κλικ κλικ. Είναι επίσης εύκολο και γρήγορο να τα αφαιρέσετε.

Βήμα 13: Δημιουργήστε πίνακες διανομής ενέργειας και δεδομένων

Έτσι, έχουμε κολλήσει φορτία συνδετήρων JST σε φορτία λωρίδας LED, αλλά σε τι συνδέονται;

Κάθε λωρίδα πρέπει να συνδεθεί με τροφοδοσία, γείωση και δεδομένα από το Fadecandy. Υπάρχουν 11 πάνελ σύνδεσης που συγκρατούν τα 11 Fadecandys και διανέμουν ενέργεια από τα 11 τροφοδοτικά. Έκοψα με λέιζερ αυτά τα πάνελ από την υπόλοιπη λεύκα 4 χιλιοστών. Στο πλάι, υπάρχουν υποδοχές για κομμάτια velcro, τα οποία στερεώνουν τα πάνελ τακτοποιημένα στα στηρίγματα θόλου.

Εξουσία

Κάθε LED χρησιμοποιεί 0,06Α σε πλήρη φωτεινότητα. Αυτό σημαίνει ότι η συνολική ισχύς που απαιτείται για 4378 εικονοστοιχεία να λειτουργούν σε πλήρη ισχύ είναι ~ 1,3kW.

Ωστόσο, έχω ουσιαστικά 11 εντελώς ξεχωριστά κυκλώματα ισχύος. (Συνδέονται μόνο μέσω -ve μέσω του Fadecandy. Μην συνδέετε το +ve των ξεχωριστών τροφοδοτικών καθώς αυτό είναι επικίνδυνο.) Κάθε κύκλωμα τροφοδοτεί μόνο το πολύ 428 pixel, συνολικά 128W, οπότε το ρεύμα είναι σε πολύ πιο ασφαλές επίπεδο.

Τα τροφοδοτικά μου είναι ικανά να παρέχουν 150W το καθένα (30A στα 5V).

Στον πίνακα σύνδεσης, η τροφοδοσία και η γείωση προέρχονται από την τροφοδοσία στο κάτω μέρος, στη συνέχεια συνδέονται με βύσματα wago, τα οποία το διανέμουν σε 8 αρσενικούς συνδετήρες JST.

Δεδομένα

Το Fadecandy είναι προσαρτημένο στα αριστερά του πίνακα και το καλώδιο USB μπαίνει από κάτω το ίδιο με τα καλώδια τροφοδοσίας.

Το καλώδιο δεδομένων του συνδέσμου JST είναι συγκολλημένο σε μια λωρίδα θηλυκών ακίδων μιας κεφαλίδας που συνδέεται με τις ακίδες του Fadecandy. Ένας από τους πείρους γείωσης στο Fadecandy συνδέεται με το κύκλωμα γείωσης. (Οι ακίδες γείωσης συνδέονται όλες μεταξύ τους, επομένως δεν είναι απαραίτητο να τις συνδέσετε όλες)

Βήμα 14: Κάλυψη υφάσματος

Το ράψιμο του υφασμάτινου καλύμματος ήταν απροσδόκητα ένα από τα πιο δύσκολα και χρονοβόρα μέρη αυτού του έργου. Ευτυχώς είχα έναν φίλο να με βοηθήσει!

Σχέδιο

Στο ισοπεδωμένο διάγραμμα του θόλου μπορείτε να δείτε ότι το κάλυμμα αποτελείται από 5 πεντάγωνα τα οποία αποτελούνται από 5 ισοσκελή τρίγωνα το καθένα, συν 8 ισόπλευρα τρίγωνα. Φτιάξαμε το εξώφυλλο με αυτή τη σειρά - ράψαμε πρώτα τα 5 πεντάγωνα και μετά τα ενώσαμε μαζί με τα ισόπλευρα τρίγωνα.

(Τα μαύρα τμήματα σε αυτό το διάγραμμα είναι ανοιχτά και ακάλυπτα.)

Μέτρημα

Προσπαθήσαμε να καταλάβουμε τις μετρήσεις για τα τρίγωνα χρησιμοποιώντας μαθηματικά όπως οι συνηθισμένοι άνθρωποι, αλλά για κάποιο λόγο συνέχιζε να βγαίνει λάθος και δεν ταιριάζει αρκετά στον θόλο, έτσι στο τέλος χρησιμοποιήσαμε ένα κομμάτι πολυκορδούλας μέσω των μπουλονιών των ματιών των κόμβων μετρήστε το μέγεθος και στη συνέχεια χρησιμοποιήστε αυτό το τρίγωνο πολυκορδούλας ως πρότυπο. Δεν ξέρω γιατί η χρήση των γνωστών μετρήσεων των δοκών+των κενών κόμβων συνεχίζει να πηγαίνει στραβά, τα τρίγωνα 3D μπερδεύουν.

Πεντάγωνα

Καθώς φτιάχναμε τα ισοσκελή τρίγωνα και τα ράβαμε μαζί σε πεντάγωνα, το κρεμάσαμε συχνά πάνω στον τρούλο για να ελέγξουμε ότι όλα ήταν σε σειρά. Είναι προσαρτημένο στο θόλο χρησιμοποιώντας μικρά κομμάτια ελαστικού τα οποία είναι ραμμένα στα σημεία όπου συναντώνται τα τρίγωνα.

Ενώνοντας το μαζί

Μόλις φτιάξαμε τα πέντε πεντάγωνα, αρχίσαμε να κόβουμε τα ισόπλευρα τρίγωνα χρησιμοποιώντας την ίδια μέθοδο - πολυκορδί μέσω των μπουλονιών των ματιών. Μόλις ράψαμε δύο από τα πεντάγωνα μαζί με αυτόν τον τρόπο, συνειδητοποιήσαμε ότι δεν ταίριαζε καθόλου καλά. Έτσι, αντίθετα, αποφασίσαμε να κρεμάσουμε όλα τα πεντάγωνα στον τρούλο και να τα στερεώσουμε στη θέση τους τα ισόπλευρα τρίγωνα. Στη συνέχεια, μόλις καρφώθηκαν όλα, το κατεβάσαμε και ο φίλος μου το έραψε σε ένα συμπαγές κομμάτι.

Το καρφίτσωμα με αυτόν τον τρόπο ήταν πολλή δουλειά, μεγάλο μέρος με τα χέρια μου ακριβώς πάνω από το κεφάλι μου συχνά ενώ προσπαθούσα να καρφώσω ύφασμα από το εξωτερικό του θόλου, ενώ στεκόμουν στο εσωτερικό. Διασκέδαση!

Τιτλοφόρηση

Στην πορεία, επισημάναμε τα κομμάτια με ένα υδατοδιαλυτό στυλό ύφασμα … αυτά τα πράγματα είναι υπέροχα καθώς μπορείτε να γράψετε απευθείας στο ύφασμα και στη συνέχεια να το ραντίσετε με νερό και το μελάνι θα εξαφανιστεί (μερικές φορές χρειάζονται μερικά βήματα, αλλά λειτουργεί)

Βήμα 15: Κρεμάστε το ύφασμα

Το ύφασμα είναι κρεμασμένο στον τρούλο από μήκη ελαστικού που είναι ραμμένα σε κάθε σημείο, τα οποία δένουν με τα μπουλόνια των ματιών στους κόμβους του θόλου.

Το δέσιμο και το λύσιμο των ελαστικών δεν είναι τόσο γρήγορο όσο το κόψιμο στα πάνελ, οπότε θα ήθελα να αντικαταστήσω αυτήν τη μέθοδο με καραμπίνερ ή κάποιο άλλο κλιπ κάποια στιγμή.

Βήμα 16: Προσάρτηση του Kinect

Σε μια τολμηρή εμφάνιση εμπιστοσύνης στο σύμπαν, σε κανένα σημείο δεν μέτρησα το κενό μεταξύ των πλαισίων για να βεβαιωθώ ότι ένα Kinect θα ταιριάζει πραγματικά. (Παρακαλώ μην το πείτε στους καθηγητές μου)

Μπορείτε να φανταστείτε τη χαρά μου όταν προσαρμόστηκε έτσι.

Αυτή η εικόνα δείχνει ένα Kinect v2 αλλά κατέληξα να χρησιμοποιώ ένα Kinect v1 για λόγους στους οποίους θα αναφερθώ αργότερα.

Είναι απλά προσαρτημένο στο γόνατο χρησιμοποιώντας ταινία Velcro διπλής όψης.

Βήμα 17: Πάτωμα

Το πάτωμα είναι κατασκευασμένο από αλληλένδετα στρώματα αφρού EVA που πήρα από το B&Q. Τα έχω χρησιμοποιήσει για δύο έργα τώρα και είναι υπέροχα για εσωτερικούς χώρους. Είναι πολύ άνετο να κάθεσαι.

Σε εξωτερικούς χώρους σε θυελλώδη φεστιβάλ όπως το Burning Man πρέπει να ασφαλιστεί παντού γιατί ο άνεμος θα πέσει κάτω από αυτό και θα σηκώσει το όλο πράγμα.

Βήμα 18: Αυτό ολοκληρώθηκε … Ο κωδικός

Ευχαριστώ που μείνετε μαζί μου μέχρι τώρα. Αυτό είναι όλο το φυσικό build DONE. Τώρα ας συζητήσουμε το λογισμικό.

Βήμα 19: Διακομιστής Fadecandy

Κατεβάστε το λογισμικό

Το λογισμικό Fadecandy είναι διαθέσιμο εδώ.

Κατεβάστε ολόκληρο το github και αποσυμπιέστε το.

Εκτελέστε τον διακομιστή

Μεταβείτε στο φάκελο 'bin' μέσα στα στοιχεία fadecandy που μόλις κατεβάσατε.

Κάντε κλικ στο fcserver.exe.

Αυτό θα φορτώσει ένα παράθυρο cmd που εμφανίζει όλες τις συνδεδεμένες συσκευές Fadecandy. Στην περίπτωση αυτή, υπάρχουν 11.

Δοκιμάστε τα LED

Μεταβείτε στη διεύθυνση https://127.0.0.1:7890/ για να δείτε τη διεπαφή χρήστη του διακομιστή Fadecandy. Αυτό εμφανίζει ξανά όλες τις συνδεδεμένες συσκευές και επιτρέπει ένα μικρό κομμάτι ελέγχου.

Κάνοντας κλικ στο αναπτυσσόμενο μοτίβο δοκιμής, μπορείτε να ορίσετε όλα τα εικονοστοιχεία για το Fadecandy σε πλήρη ή μισή φωτεινότητα. Είναι επίσης δυνατό να κάνετε το μικροσκοπικό πράσινο LED στο ίδιο το fadecandy να αναβοσβήνει κάνοντας κλικ στην επιλογή "ταυτοποίηση".

Βήμα 20: Διαμορφώστε τον διακομιστή Fadecandy

Αυτή τη στιγμή τα Fadecandys είναι όλα φορτωμένα με τυχαία σειρά. Νωρίτερα είχα επισημάνει τα τρίγωνα μου 1-11, αλλά δεν υπάρχει τρόπος για τον υπολογιστή να γνωρίζει ποια είναι ποια είναι αυτή τη στιγμή. Για να γίνει αυτό, πρέπει να δημιουργήσουμε ένα αρχείο διαμόρφωσης.

Ποια Fadecandy είναι ποια

Πριν μπορέσουμε να πούμε στον υπολογιστή σε ποια σειρά βρίσκονται τα Fadecandys, πρέπει να καταλάβουμε ποια είναι η ίδια. Το έκανα αυτό χρησιμοποιώντας το περιβάλλον χρήστη του προγράμματος περιήγησης για να φωτίσει κάθε ενότητα, σημειώνοντας στη συνέχεια ποια ήταν και ποιος είναι ο σειριακός της αριθμός.

Το αρχείο διαμόρφωσης

Στο αρχείο ρυθμίσεων παραθέτουμε όλους τους σειριακούς αριθμούς, το pixel ευρετηρίου από το οποίο ξεκινούν και πόσα εικονοστοιχεία ελέγχουν θεωρητικά. Λέω θεωρητικά γιατί θα χαρτογραφήσω τα εικονοστοιχεία σαν να υπάρχουν 512 ανά Fadecandy, αν και στην πραγματικότητα είναι λιγότερα. Αυτό απλώς διευκολύνει καθώς γνωρίζουμε ότι το πρώτο pixel κάθε Fadecandy είναι πάντα [αριθμός Fadecandy * 512].

Το Fadecandy δεν νοιάζεται που στην πραγματικότητα το καθένα έχει λιγότερα pixel από το μέγιστο, και θα το φροντίσουμε και στον κώδικα επεξεργασίας.

Φόρτωση του αρχείου διαμόρφωσης

Τώρα, για να ξεκινήσετε τον διακομιστή Fadecandy, αντί να κάνετε απλώς κλικ στο fcserver.exe, πρέπει να περάσετε αυτό το αρχείο διαμόρφωσης σε αυτό.

Το κάνουμε αυτό ανοίγοντας μια προτροπή cmd μέσα στο φάκελο bin και πληκτρολογώντας

fcserver config.json

Αυτό θα φορτώσει τώρα όλα τα Fadecandys στις σωστές διευθύνσεις.

Βήμα 21: Χαρτογράφηση των εικονοστοιχείων

Χαρτογράφηση Dymaxion

Ο Μπάκμινστερ Φούλερ (ο οποίος εκλαΐκευσε τους γεωδαιτικούς θόλους), δημιούργησε επίσης τον χάρτη του dymaxion, ο οποίος είναι μια αναπαράσταση της γης σαν να ήταν στην επιφάνεια ενός εικοσαέδρου. Μπορεί να διπλωθεί για να είναι τρισδιάστατο ή να ισοπεδωθεί για να είναι 2D.

Με τον ίδιο τρόπο, ισιώνω την επιφάνεια του θόλου μου από το τρισδιάστατο σχήμα του σε μια 2D παράσταση, όπως φαίνεται στη συνημμένη εικόνα. Αυτή η απεικόνιση 2D θα χαρτογραφηθεί σε έναν καμβά επεξεργασίας όπου όλα όσα σχεδιάζω στον καμβά εμφανίζονται αμέσως στα LED.

Επεξεργασία

Η επεξεργασία είναι μια οπτική γλώσσα προγραμματισμού. Όπως ακριβώς θα σχεδιάζατε ένα ορθογώνιο στο Photoshop χρησιμοποιώντας το ποντίκι, μπορείτε να σχεδιάσετε ένα ορθογώνιο στην Επεξεργασία γράφοντας κώδικα όπως αυτό:

rect (100, 80, 10, 50);

Αυτό θα σας δώσει ένα ορθογώνιο που ξεκινά 100 px in, 80 px κάτω, 10 px πλάτος και 50 px ύψος.

Εάν δεν είστε εξοικειωμένοι με την Επεξεργασία, συνιστώ ιδιαίτερα τα μαθήματα του Daniel Shiffman στο Youtube που είναι τόσο διασκεδαστικά όσο και ενημερωτικά.

Σχεδιάζοντας γραμμές LED

Η επεξεργασία λειτουργεί με το Fadecandy έξω από το κουτί. Υπάρχει μια λειτουργία για τον καθορισμό των LED σε γραμμές, λέγοντάς του:

• τον αρχικό δείκτη / διεύθυνση των LED στη συγκεκριμένη γραμμή
• ο πραγματικός αριθμός εικονοστοιχείων στη γραμμή
• η θέση x, y του κέντρου της γραμμής
• το διάστημα μεταξύ τους
• η γωνία της γραμμής

Σχεδίαση τριγώνων

Έγραψα μια συνάρτηση για κάθε τύπο τριγώνων μου (ισόπλευρα και ισοσκελή). Το λεω:

• τον δείκτη εκκίνησης / τη διεύθυνση των LED σε ολόκληρο αυτό το τρίγωνο
• το κέντρο του τριγώνου
• τη γωνία που βρίσκεται ολόκληρο το τρίγωνο

Από αυτές τις πληροφορίες γράφει τις γραμμές των LED, χρησιμοποιώντας τριγωνομετρία για να τις τοποθετήσει σωστά στον καμβά επεξεργασίας.

(Rememberσως θυμάστε πολλά βήματα πίσω, επεσήμανα ότι λόγω της θέσης των Fadecandys, μερικά ισοσκελή τρίγωνα ξεκινούν στη μεγαλύτερη λωρίδα και άλλα στο συντομότερο, και άλλα μπαίνουν από αριστερά και άλλα δεξιά. Αυτό σημαίνει ότι στην πραγματικότητα έχουν τέσσερις συναρτήσεις για ισοσκελή τρίγωνα)

Σχετικά με τις διευθύνσεις

Όταν λέω ευρετήριο / διεύθυνση, αναφέρομαι στο πώς η Fadecandy απευθύνεται στα LED.

π.χ.

• Στο πρώτο Fadecandy, η πρώτη λωρίδα ξεκινά στο 0
• Στην πρώτη Fadecandy, η δεύτερη λωρίδα ξεκινά από 64 (ανεξάρτητα από το πόσα εικονοστοιχεία υπάρχουν στην πρώτη ταινία)

Στην πρώτη Fadecandy, η τρίτη λωρίδα ξεκινά από 128 (ανεξάρτητα από το πόσα pixel είναι στην πραγματικότητα στις δύο πρώτες λωρίδες)

• Στο δεύτερο Fadecandy, η πρώτη ταινία ξεκινά από 512 (ανεξάρτητα από το πόσα εικονοστοιχεία υπάρχουν στην πρώτη Fadecandy
• Στο δεύτερο Fadecandy, η δεύτερη λωρίδα ξεκινάει από 576 (… την καταλαβαίνεις)

Κώδικας

Μια "κενή" έκδοση του κωδικού θόλου μου είναι διαθέσιμη στο github εδώ.

Αυτός ο κώδικας περιέχει τη χαρτογράφηση που περιγράφεται παραπάνω, αλλά όχι γραφικά εκτός από έναν κύκλο που έχει σχεδιαστεί στο σημείο του ποντικιού.

n.b Τα εικονοστοιχεία θα εμφανίζονται σε αυτόν τον κώδικα μόνο εάν έχετε τον διακομιστή Fadecandy σε λειτουργία.

Βήμα 22: Ενσωμάτωση Kinect

Kinect 1 ή 2;

Υπάρχουν δύο εκδόσεις του Kinect. Το Kinect v1 συνεργάστηκε με το Xbox 360, ενώ το Kinect v2 συνεργάστηκε με το Xbox One (με σύγχυση).

Χρησιμοποιώ ένα Kinect v1. Ένας λόγος για αυτό είναι ότι είναι πολύ δύσκολο να επεκτείνουμε το μήκος του καλωδίου USB στο Kinect v2 λόγω του όγκου δεδομένων που αποστέλλονται. Απαιτεί ένα ακριβό και δύσκολο να βρεθεί καλώδιο επέκτασης. Δεδομένου ότι το Kinect μου είναι τοποθετημένο στην κορυφή του θόλου, δεν μπορώ να συνδέσω ένα Kinect v2 απευθείας στην επιφάνεια εργασίας στο πάτωμα. Ένα γελοίο πρόβλημα, αλλά, εδώ είμαστε.

Μερικές από τις φωτογραφίες και τα βίντεό μου δείχνουν ένα Kinect v2, αυτό συμβαίνει επειδή είχα αρχικά μια εγκατάσταση όπου είχα το Kinect v2 συνδεδεμένο με ένα καλώδιο φορητού υπολογιστή που ήταν δεμένο μέχρι το τρούλο, το οποίο έστελνε πληροφορίες μέσω OSC στην επιφάνεια εργασίας που ελέγχει τα LED Το Αυτό λειτούργησε καλά για ορισμένες εφαρμογές, αλλά μόλις ήθελα να χρησιμοποιήσω ολόκληρη την τροφοδοσία βάθους, δεν μπορούσα να το στείλω σε όλο το OSC και άλλαξα στο Kinect v1.

Εγκατάσταση

Δεν πρόκειται να μιλήσω με την εγκατάσταση του SDK και τη λήψη των σωστών καλωδίων για το Kinect, καθώς υπάρχουν πολλοί οδηγοί για το πώς να το κάνετε αυτό. Έχω εγκατεστημένο το SDK v1.8 και, μέσα στην επεξεργασία, χρησιμοποιώ τη βιβλιοθήκη OpenKinect.

Βήμα 23: Παρακολούθηση βάθους Kinect

Κώδικας

Ο κωδικός μου είναι διαθέσιμος στο github εδώ. Είναι πολύ καλά σχολιασμένο οπότε περιηγηθείτε!

Αυτή είναι μια επισκόπηση του τι κάνει ο κώδικας:

Η τροφοδοσία κάμερας βάθους Kinect αντιστοιχεί σε χρώμα (π.χ. πολύ μακριά = κόκκινο, κλείσιμο = πράσινο) και εμφανίζεται απευθείας πάνω από τα LED. Αλλά υπάρχουν περισσότερα από αυτό.

Πρώτον, το χρώμα κάθε εικονοστοιχείου στην τροφοδοσία βάθους ανατρέπεται μπρος πίσω στην πραγματική του απόχρωση, για να προσθέσει ένα αστραφτερό αποτέλεσμα.

Δεύτερον, κατά την εκκίνηση του σκίτσου, κάνοντας κλικ στο ποντίκι θα γίνει ανάγνωση φόντου και στη συνέχεια θα εμφανιστούν μόνο εικονοστοιχεία που είναι πιο κοντά από αυτήν την ανάγνωση φόντου. Αυτό σταματά να εμφανίζεται το πάτωμα/τυχόν μαξιλάρια/η δομή του θόλου.

Υπάρχει επίσης μια λειτουργία επαναφοράς του φόντου που διαβάζει κάθε x καρέ, οπότε αν οι άνθρωποι μέσα στον θόλο είναι ξαπλωμένοι, δεν θα εμφανιστούν. Αυτό σημαίνει ότι η πραγματική κίνηση ξεχωρίζει, αντί να δείχνει όλη τη σφαιρική μάζα βαθιάς ανοησίας. (Σύντομα θα το αντικαταστήσω με μια έκπληκτη έκδοση, οπότε το παρασκήνιο δεν κάνει τόσο "σκληρή" επαναφορά αλλά, μάλλον, εξελίσσεται με την πάροδο του χρόνου)

Υπάρχει επίσης μια κινούμενη εικόνα στο παρασκήνιο που δείχνει συστάδες χρωμάτων, η ποσότητα των συστάδων αντιστοιχίζεται αντιστρόφως με την ποσότητα δράσης που συμβαίνει στον θόλο, οπότε αν δεν υπάρχει κανείς ή είναι ακίνητος, υπάρχει πολλή κίνηση. Στη συνέχεια εξαφανίζεται σταδιακά καθώς συμβαίνει περισσότερη κίνηση μέσα στο εσωτερικό.

Βήμα 24: Dome Done

Ελπίζω να μάθατε κάτι και το βρήκατε ενδιαφέρον. Ρίξτε μια ματιά στο πλήρες βίντεο που περιέχει ένα σωρό πλάνα από τον τρούλο που λειτουργεί.

Έχω συμπεριλάβει επίσης εδώ για διασκέδαση μερικές φωτογραφίες μεγάλης έκθεσης που τράβηξα από το When in Dome. Απολαμβάνω!

Πρώτο Βραβείο στον Διαγωνισμό Make it Glow 2018