Surfboards που δημιουργούνται από δεδομένα: 11 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Αυτό έχει ληφθεί από την ανώτερη διατριβή μου στη Βιομηχανική Σχεδίαση πριν από περίπου ένα χρόνο, οπότε λυπάμαι αν υπάρχουν κάποιες τρύπες στη μνήμη μου. Είναι ένα πειραματικό έργο και υπάρχουν τόσα πολλά πράγματα που θα μπορούσαν να γίνουν διαφορετικά, μη διστάσετε να μου ενημερώσετε.

Αυτό το έργο βασίζεται σε ένα σύστημα που συγκεντρώνει δεδομένα για την εκτέλεση ενός προγράμματος κατασκευής σανίδων σερφ. Μια συσκευή που καταγράφει τις ενδείξεις από τους αισθητήρες δύναμης καθώς σερφάρετε και εφαρμόζετε αυτά τα δεδομένα με τρόπο που βελτιστοποιεί το σχήμα της σανίδας του σερφ μέσω γενετικής μοντελοποίησης.

Αυτό που κάνει αυτό το έργο να λειτουργεί είναι ότι η σανίδα του σερφ είναι ένα ενδιαφέρον αντικείμενο όπου η δύναμη που ασκείται στην κορυφή του αντικειμένου έχει ίση και αντίθετη αντίδραση με το κάτω μέρος. Αυτό σημαίνει ότι εάν πιέζετε περισσότερο ή λιγότερο με τα δάχτυλα των ποδιών ή τη φτέρνα σας όταν γυρίζετε την σανίδα του σερφ πρέπει να υπαγορεύει πού πρέπει να έχει διαφορετικό σχήμα η σανίδα του σερφ.

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ SURFBOARD

Θα υποθέσω ότι δεν είναι όλοι ειδικοί στον σύγχρονο σχεδιασμό σανίδων ιστιοσανίδας και δεν μπορώ να αποκαλέσω τον εαυτό μου, αν και εδώ είναι η συμπυκνωμένη εξήγησή μου. Οι σανίδες Surf είναι οχήματα για τη μεταφορά νερού μέσω των πτερυγίων, το κάνει αυτό μέσω της διοχέτευσης νερού μέσω του κάτω κοίλου και του συνολικού περιγράμματος της σανίδας. Η σανίδα του σερφ μπορεί να υπερβληθεί μέσω ασύμμετρων σχημάτων όπου δημιουργείτε μια σανίδα ιστού που προσδιορίζει την κατανομή βάρους στα δάχτυλα / φτέρνα και προσπαθεί να αξιοποιήσει αυτό. Μέσω της αναγνώρισης του τόπου όπου ο σέρφερ ασκεί τη μεγαλύτερη πίεση για να γυρίσει την σανίδα του σερφ, μπορούμε να βελτιστοποιήσουμε ένα ασύμμετρο σχήμα για τον μεμονωμένο σέρφερ.

ΓΙΑ ΠΟΙΟ ΕΙΝΑΙ ΑΥΤΟ

Αυτό είναι ένα έργο που απευθύνεται σε έναν ενδιάμεσο έως προχωρημένο σέρφερ, κάποιον που μπορεί να πάρει τη δεύτερη ή την τρίτη σανίδα του σερφ. Σε αυτό το στάδιο θα έχετε αρχίσει να αναπτύσσετε ένα στυλ που υπαγορεύει πώς πρέπει να λειτουργεί η σανίδα του σερφ κάτω από τα πόδια σας.

ΠΟΡΟΙ & ΙΚΑΝΟΤΗΤΕΣ

Τα δεδομένα καταγράφονται χρησιμοποιώντας ένα Arduino mini και αναλύονται με το excel. Για τη μοντελοποίηση της σανίδας του σερφ θα χρειαστεί να έχετε ένα αντίγραφο του Rhinocerous 3D με το Grasshopper εγκατεστημένο σε αυτό. Για να δημιουργήσετε πραγματικά την σανίδα του σερφ θα πρέπει να έχετε πρόσβαση σε ένα CNC αρκετά μεγάλο για να αλέσετε μια σανίδα σερφ.

Βήμα 1: Το μαξιλάρι αισθητήρων

ΤΟ ΠΑΔΙ

Το μαξιλάρι είναι ουσιαστικά μια αδιάβροχη τσάντα που προστατεύει το δίκτυο αισθητήρων ενώ σας επιτρέπει να έχετε πρόσβαση στην κάρτα arduino και sd αφού κάνετε σερφ.

Η τσάντα είναι κατασκευασμένη από επένδυση λιμνών που κολλάει με κόλλα PVC.

// Υλικά //

+ λιμνοθάλασσα

+ κόλλα pvc

+ FPT Cap

+ Ανδρικός προσαρμογέας

+ VHB Tape

+ 3 χιλιοστά στυρόλιο

+ Ταινία ταινία διπλής όψης

// Εργαλεία //

+Κόφτης βινυλίου https://www.ebay.com/itm/like/281910397159?lpid=82&… ή μαχαίρι X-Acto

+ Συγκολλητικό σίδερο

+ Χάρακας

Ο ΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ

+ Αντίσταση αισθητήρα δύναμης (11)

+ 10k ohm Resistor (11)

+ Κλειδωμένο σύρμα

+ Arduino mini

+ Arduino Datalogging Shield

+ Μπαταρία

Βήμα 2: Ο πίνακας δοκιμών

// Εισαγωγή //

Για να δημιουργήσετε σωστά μια νέα σανίδα σερφ πρέπει να ξεκινήσετε με ένα μοντέλο επίδειξης. Αυτό το demo δημιουργείται εκ νέου στον ορισμό της ακρίδας και είναι η βάση για το από πού δημιουργείται το σχήμα. Για το λόγο αυτό θα πρέπει να φτιάξετε ένα μοντέλο δοκιμής το οποίο μπορείτε είτε να διαμορφώσετε με το χέρι εάν είστε αρκετά καλός είτε να πάρετε CNCd. Συμπεριέλαβα το αρχείο διαμόρφωσης AKU. Η άλλη επιλογή είναι να χρησιμοποιήσετε ένα 5'8 Hayden Shapes hypto-crypto https://www.haydenshapes.com/pages/hypto-krypto που είναι αρκετά παρόμοιο με το βασικό μοντέλο.

// Λεπτομέριες //

+ Κενό - EPS (Επιπλέει ελαφρώς καλύτερα από την Πολυουρεθάνη και είναι ελαφρύτερο. Το μαξιλάρι είναι αρκετά βαρύ)

+ Ρητίνη - Εποξειδική (Είναι λίγο λιγότερο πιθανό να χτυπήσει και επίσης η ελαστικότητα της δίνει στους αισθητήρες καλύτερη ανάγνωση, πρέπει επίσης να χρησιμοποιείτε Epoxy όταν υαλοπίνακες σε κενό EPS)

+ Fiberglass - 4x6 (Αυτή είναι μια πιο βαριά γυάλινη δουλειά από μια συνηθισμένη σανίδα του σερφ, είναι σημαντικό για το σανίδι να μην παίρνει πολλά χτυπήματα, είναι ήδη αρκετά βαρύ με το μαξιλάρι και επειδή ο πίνακας είναι λίγο βαρύς μπορεί ακόμα να σας επιπλέει αρκετά καλά με όλο αυτό το ποτήρι)

Βήμα 3: Κοπή του μαξιλαριού

// Εισαγωγή //

Το μαξιλάρι είναι κατασκευασμένο από επένδυση λιμνών. Χρησιμοποίησα έναν κόφτη βινυλίου με μια πλάκα κοπής κάτω από αυτό για να κόψω όλα τα κομμάτια, αλλά θα πίστευα ότι η εκτύπωση του μοτίβου και το κόψιμο με ένα μαχαίρι X-Acto θα λειτουργούσε.

// Βήματα //

1. Κάθε μία από αυτές τις περικοπές θα πρέπει να γίνει και για τις δύο πλευρές, όπως στην εικόνα

2. Το κόψιμο 1, 2 & 3 πρόκειται να χρησιμοποιηθεί για το εσωτερικό του μαξιλαριού αισθητήρα. Η κύρια λειτουργία αυτών των κομματιών είναι να διατηρούν τους αισθητήρες στη σωστή θέση και να οργανώνουν τα καλώδια.

3. Τα κομμάτια 4 & 5 αποτελούν την τσάντα στην οποία θα μπουν όλοι οι αισθητήρες

4. Έκοψα επίσης κομμάτια στυρενίου που περνούν πάνω από τα περιβλήματα, η θεωρία πίσω από αυτό είναι να διευρύνουμε τη διάμετρο των αισθητήρων αυξάνοντας την επιφάνεια.

Βήμα 4: Καλωδίωση του μαξιλαριού

// Εισαγωγή //

Το δίκτυο που απαρτίζει αυτό το έργο είναι συνδεδεμένο σε arduino mini με ασπίδα καταγραφής δεδομένων. Μπορεί να γίνει περισσότερο ή λιγότερο περίπλοκο ανάλογα με το πόσο ακριβές θέλετε να είναι το σύνολο των δεδομένων σας. Κατέληξα σε 11 καρφίτσες λαμβάνοντας δύο μετρήσεις από το κέντρο μπροστά και μία από τις άκρες. Αυτό σας επιτρέπει να προσδιορίσετε πού εφαρμόζεται η πίεση, αν και ευρεία, είναι αρκετή για να δώσετε στο πρόγραμμα μια καλή ιδέα για το πώς πρέπει να δημιουργηθεί η σανίδα του σερφ.

// Πόροι //

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

// Βήματα //

1. Ακολουθήστε το σχηματικό σχήμα και συνδέστε τον καθένα από τους αισθητήρες, χρησιμοποίησα στοιβαζόμενες κεφαλίδες https://www.sparkfun.com/products/11417 για να κολλήσω κάθε έναν από τους αισθητήρες, δεν είμαι ο καλύτερος στη συγκόλληση και αυτός είναι ένας ασφαλής τρόπος για να μην λιώσουν οι αισθητήρες σας.

2. Χρησιμοποίησα επίσης μια σανίδα ψωμιού για να οργανώσω τον πίνακα, τις αντιστάσεις και την μπαταρία μου Δεν είναι απολύτως απαραίτητο, αλλά ήταν ωραίο να το έχω σε μια ωραία συσκευασία

3. Χρησιμοποίησα ταινία διπλής όψης για να κολλήσω όλα τα μέρη του μαξιλαριού

δεν είναι απολύτως απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε κόλλα PVC αν και μπορείτε

Βήμα 5: Κολλήστε το μαξιλάρι

// Εισαγωγή //

Λατρεύω την επένδυση λιμνών, είναι κάτι πολύ ωραίο, δεν το είχα ξανακούσει ποτέ πριν κάνω αυτό το έργο, αλλά μέσω κάποιας έρευνας καταλήξαμε σε αυτό ως ένα εξαιρετικό υλικό για την κατασκευή του μαξιλαριού. Η επένδυση λιμνών είναι νάιλον με επίστρωση PVC, πράγμα που σημαίνει ότι μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κόλλα σωλήνα PVC για να το συγκολλήσετε, δημιουργώντας ένα πλήρως αδιάβροχο περίβλημα. Είναι επίσης υπέροχο γιατί στη συνέχεια μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε για να συγκολλήσετε σωλήνες PVC σε αυτό προσθέτοντας σημεία πρόσβασης στο Arduino.

// Βήματα //

1. Για να φτιάξετε το σύνθετο, απλώστε όλα τα κομμάτια στο κάτω κομμάτι του μαξιλαριού

2. Μπορείτε να κολλήσετε όλα τα κομμάτια του αισθητήρα χρησιμοποιώντας είτε ταινία διπλής όψης είτε κόλλα PVC

3. Χρησιμοποιήστε τα εξαρτήματα PVC για να δημιουργήσετε το σημείο πρόσβασης στο Arduino στο επάνω κομμάτι.

+ Υπάρχει μια λεπτή γραμμή όταν εφαρμόζετε υπερβολικά την κόλλα pvc την κάνει να φουσκώνει και να είναι εύθραυστη, αν και πολύ λίγη κάνει τον δεσμό αδύναμο. Απλώς πρέπει να πειραματιστείτε με μερικά κομμάτια και να καταλάβετε πώς λειτουργεί

3. Μόλις στεγνώσουν όλα τα κομμάτια κολλήστε το πάνω και το κάτω μέρος του μαξιλαριού, έχετε σχεδόν μια ευκαιρία να το κάνετε αυτό, κάντε υπομονή, το έκανα κατά τμήματα και έκανα δύο γραμμές κόλλας για να βεβαιωθείτε ότι δεν θα διαρρεύσει.

+ Το μαξιλάρι που έφτιαξα διήρκεσε δύο συνεδρίες πριν αρχίσει να διασπάται, το αλμυρό νερό είναι αρκετά βάναυσο.

4. Για να κολλήσετε το μαξιλάρι στη σανίδα του σερφ χρησιμοποιήστε ταινία VHB

+ Βεβαιωθείτε ότι έχετε σκουπίσει το κατάστρωμα με διαλυτικό χρώματος και βεβαιωθείτε ότι είναι εξαιρετικά καθαρό πριν τοποθετήσετε το μαξιλάρι

+ Η ταινία VHB είναι πραγματικά ισχυρή, δεν είχα κανένα πρόβλημα με την πτώση του μαξιλαριού

Βήμα 6: Πρόγραμμα καταγραφής δεδομένων Arduino

// Εισαγωγή //

Το πρόγραμμα Arduino καταγράφει δεδομένα από το δίκτυο αισθητήρων σε μια κάρτα SD. Περιλαμβάνονται ορισμένοι πόροι για τη μορφοποίηση και τα προβλήματα λήψης καρτών SD. Μπορούν να είναι λίγο επίπονοι. Ο κώδικας έχει ληφθεί από τη διεύθυνση https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Datalogger και έχει τροποποιηθεί ώστε να περιλαμβάνει όλες τις ενδείξεις των αισθητήρων.

// Πόροι //

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

// Κωδικός //

/* Καταγραφέας δεδομένων καρτών SD Αυτό το παράδειγμα δείχνει τον τρόπο καταγραφής δεδομένων από τρεις αναλογικούς αισθητήρες σε κάρτα SD χρησιμοποιώντας τη βιβλιοθήκη SD. Το κύκλωμα: * αναλογικοί αισθητήρες σε αναλογικές κάρτες 0, 1 και 2 * SD προσαρτημένες στο δίαυλο SPI ως εξής: ** MOSI - pin 11 ** MISO - pin 12 ** CLK - pin 13 ** CS - pin 4 (για MKRZero SD: SDCARD_SS_PIN) δημιουργήθηκε στις 24 Νοεμβρίου 2010 τροποποιήθηκε στις 9 Απριλίου 2012 από τον Tom Igoe Αυτός ο κώδικας παραδείγματος είναι δημόσιος τομέας. */ #include #include const int chipSelect = 4; void setup () {// Άνοιγμα σειριακών επικοινωνιών και περιμένετε να ανοίξει η θύρα: Serial.begin (9600); ενώ (! Σειριακό) {; // περιμένετε να συνδεθεί η σειριακή θύρα. Απαιτείται μόνο για εγγενή θύρα USB} Serial.print ("Αρχικοποίηση κάρτας SD …"); // δείτε αν η κάρτα είναι παρούσα και μπορεί να προετοιμαστεί: εάν (! SD.begin (chipSelect)) {Serial.println ("Η κάρτα απέτυχε ή δεν υπάρχει"); // μην κάνετε τίποτα περισσότερο: επιστροφή. } Serial.println ("η κάρτα αρχικοποιήθηκε.");} Void loop () {// δημιουργήστε μια συμβολοσειρά για τη συναρμολόγηση των δεδομένων για καταγραφή: String dataString = ""; // διαβάστε τρεις αισθητήρες και προσαρτήστε τη συμβολοσειρά: για (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 (αισθητήρας); if (analogPin <2) {dataString += ","; }} // ανοίξτε το αρχείο. Σημειώστε ότι μόνο ένα αρχείο μπορεί να είναι ανοιχτό κάθε φορά, // οπότε πρέπει να το κλείσετε πριν ανοίξετε ένα άλλο. Αρχείο dataFile = SD.open ("datalog.txt", FILE_WRITE); // εάν το αρχείο είναι διαθέσιμο, γράψτε σε αυτό: if (dataFile) {dataFile.println (dataString); dataFile.close (); // εκτύπωση και στη σειριακή θύρα: Serial.println (dataString); } // εάν το αρχείο δεν είναι ανοιχτό, αναδυθείτε ένα σφάλμα: else {Serial.println ("σφάλμα ανοίγματος datalog.txt"); }}

Βήμα 7: Συλλογή δεδομένων

// Εισαγωγή //

Τώρα ήρθε η ώρα να δοκιμάσετε το μαξιλάρι. Συνδέστε την μπαταρία και τοποθετήστε την κάρτα SD. Είναι καλή ιδέα να δοκιμάσετε το πρόγραμμα για να βεβαιωθείτε ότι καταγράφει σωστά τα δεδομένα πριν βγείτε. Να είστε προσεκτικοί όταν σφίγγετε το καπάκι PVC έτσι ώστε να μην σκίζετε το μαξιλάρι, τα νήματα είναι αρκετά βαριά αν και είναι επίσης καλή ιδέα να ξεσκονίζετε το σπείρωμα έτσι ώστε να είναι πολύ στεγανό

Είναι ένα τρελό πράγμα που σερφάρει με αυτό το μαξιλάρι, ο ωκεανός δεν είναι πάντα ο ωραιότερος και το μαξιλάρι είναι ένα αρκετά ακατάστατο αντικείμενο. Συγκέντρωσα δεδομένα χρησιμοποιώντας το μαξιλάρι δύο φορές και μετά φοβήθηκα ότι το μαξιλάρι δεν θα διαρκέσει άλλη. Θα πρέπει να είστε αρκετά σίγουροι για το νερό και να το βγάζετε σε αρκετά ήμερες μέρες, ώστε να μην ξεσκιστεί από μεγάλα κύματα ή να βρεθείτε σε μια κατάσταση με βαρύτερη από την κανονική σανίδα του σερφ.

Βήμα 8: Ανάλυση των δεδομένων

// Εισαγωγή //

Όταν ολοκληρώσετε τη συλλογή των δεδομένων, εισάγετε την κάρτα SD στον υπολογιστή σας και θα πρέπει να έχετε έναν φάκελο που περιέχει ένα πολύ μεγάλο αρχείο καταγραφής αριθμών. Δεδομένου ότι η καταγραφή λειτουργεί με τη συνεχή εκτέλεση μιας σειράς αμφιλεγόμενων αναγνώσεων, θα πρέπει να αντιγράψετε το αρχείο καταγραφής σε φύλλα excel ή google για να οργανώσετε καθένα από τα σύνολα αισθητήρων. Θα θελήσετε να λάβετε τη μέση ένδειξη κάθε αισθητήρα για να είναι έτοιμος να εισαχθεί στον ορισμό της ακρίδας.

Είναι αρκετά εύκολο να εντοπίσετε πότε ασκούσατε πίεση επειδή παίρνετε δραστικά διαφορετικές ενδείξεις από ό, τι όταν καθόσασταν στον πίνακα. Γίνεται αρκετά σπαστικό για λίγο και μετά επιστρέφει στο να είναι συνεπές. Οι εποχές του χάους είναι αυτό που θέλετε … απλώς διαγράψτε τα υπόλοιπα.

Βήμα 9: Δημιουργία προσαρμοσμένης σανίδας Surfboard

// Εισαγωγή //

Για αυτό το βήμα θα χρειαστεί να είστε κάπως ικανός στο Rhinocerous και η ακρίδα δεν είναι πολύ προχωρημένη με κανένα τρόπο όμως. Στον ορισμό της ακρίδας θα παρατηρήσετε ότι υπάρχουν μια δέσμη κόμβων προσαρτημένοι σε διάφορα σημεία, αυτό που πρέπει να κάνετε είναι να αντικαταστήσετε κάθε έναν από τους κόμβους με τις κατάλληλες ενδείξεις αισθητήρων. Αφού συλλέξετε τα δεδομένα και τα αναλύσετε σε excel, θα πρέπει να είστε βέβαιοι ότι θα παρακολουθείτε από πού προήλθε κάθε μία από τις ενδείξεις, ώστε να μπορείτε να προσαρμόσετε το μοντέλο της ακρίδας ώστε να παράγει κατάλληλα το βέλτιστο σχήμα.

// Βήματα //

1. Ανοίξτε την ακρίδα και φορτώστε τη γεννήτρια σανίδα ιστιοσανίδας

2. Εισάγετε τις αναγνώσεις από το αρχείο καταγραφής δεδομένων, χρησιμοποίησα τα μέσα από κάθε ανάγνωση.

3. Bήστε το μοντέλο σε ακρίδα

+ θα έχετε ένα πλαίσιο της σανίδας του σερφ με απλά διανύσματα

4. SWEEP2 χρησιμοποιώντας ράγες κατά μήκος του κέντρου και των εξωτερικών καμπυλών

+ Αυτό απαιτεί λίγο χρόνο και υπομονή μπορεί επίσης να χρειαστεί να συνδυάσετε επιφάνειες για να είναι όλα στεγανά

Βήμα 10: Άλεση του Surfboard

Το τελευταίο βήμα είναι η άλεση του Surfboard. Χρησιμοποίησα δύο μπλοκ από φελιζόλ που αγόρασα από την αποθήκη του σπιτιού https://www.homedepot.com/p/2-in-x-4-ft-x-8-ft-R-8-… και τα κόλλησα με σπρέι έτσι ώστε να ήταν αρκετά παχύ για να χωρέσει το πάχος του ροκ και της σανίδας. Χρησιμοποίησα μια Multicam 3000 χρησιμοποιώντας RhinoCAM. Δεν είμαι ειδικός στο CNC και είχα πολλή βοήθεια σε αυτό το βήμα, οπότε πραγματικά δεν μπορώ να προσφέρω καμία συμβουλή εκτός από το να κάνω κάποιον να κάνει αυτό το βήμα για εσάς;)

Βήμα 11: Τελικές σκέψεις

Αυτό το έργο μου πήρε περίπου έναν χρόνο και το τελείωσα πριν από σχεδόν ένα χρόνο. Το έδειξα τόσο στην έκθεση CCA βιομηχανικού σχεδιασμού, όσο και στο Maker Faire. Το βάζω εδώ τώρα γιατί μου πήρε πολύ χρόνο για να το ξανακοιτάξω… wasμουν τόσο άρρωστος που έβλεπα αυτά τα πράγματα. Ελπίζω να το εκτιμήσατε, νομίζω ότι αυτός ο τύπος έρευνας και εργασίας μπορεί να είναι χρήσιμος σε άλλα έργα, αν κάποιος προσπαθήσει πραγματικά να κάνει αυτό το Εκπαιδευτικό παρακαλώ ενημερώστε με για το είδος του τρελό και θα ήταν υπέροχο να δούμε άλλους ανθρώπους να αναλαμβάνουν το. Νομίζω ότι υπάρχει πληθώρα δεδομένων που μπορούν να συλληφθούν και να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία προϊόντων με νέο τρόπο. Νομίζω ότι ερχόμαστε σε μια νέα εποχή προσαρμογής και πράγματα που μπορούν να παραγγελθούν αυτού του τύπου ταχείας πρωτοτυπίας μπορεί να έρχονται σε γρήγορη προσωπική κατασκευή.

Είμαι στην ευχάριστη θέση να απαντήσω σε οποιεσδήποτε ερωτήσεις σχετικά με τη διαδικασία, τις θεωρίες, οποιοδήποτε από τα προγράμματα ή τον σχεδιασμό της σανίδας του σερφ γενικότερα.