Surfboards met gegenereerde data: 11 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Dit is geneem uit my senior tesis in nywerheidsontwerp van ongeveer 'n jaar gelede, maar as daar 'n paar gaatjies in my geheue is, is dit moontlik 'n bietjie af. Dit is 'n eksperimentele projek en daar is soveel dinge wat anders gedoen kon word, moet asseblief nie laat weet nie.

Hierdie projek is op 'n stelsel wat data versamel om 'n branderplankbouprogram uit te voer. 'N Toestel wat die lesings van kragsensors registreer terwyl u navigeer en die data toepas op 'n manier wat die vorm van u branderplank optimaliseer deur generatiewe modellering.

Wat hierdie projek laat werk, is dat die branderplank 'n interessante voorwerp is waar die krag wat bo -op die voorwerp uitoefen, 'n gelyke en teenoorgestelde reaksie as die onderkant het. Dit beteken dat as u min of meer met u tone of hak druk wanneer u draai, u branderplank bepaal watter plek u branderplank anders moet vorm.

SURFBOARD ONTWERP

Ek gaan aanneem dat nie almal 'n kundige is in kontemporêre branderplankontwerp nie, en ek kan myself ook nie noem nie, alhoewel hier my saamgevoegde verduideliking is. Surfborde is voertuie om water deur die vinne te beweeg, dit doen dit deur water deur die onderste konkaaf en die algemene raamlyn te kanaliseer. Die branderplank kan oordryf word deur asimmetriese vorms, waar u 'n branderplank skep wat die verspreiding van die gewig teen die hak en die hak identifiseer en dit probeer benut. Deur te identifiseer waar die surfer die meeste druk uitoefen om hul surfplank te draai, kan ons 'n asimmetriese vorm vir die individuele surfer optimaliseer.

WIE IS DIT VIR

Dit is 'n projek wat voorsiening maak vir 'n intermediêre tot gevorderde branderplankryer, iemand wat moontlik hul tweede of derde branderplank kry. In hierdie stadium het u 'n styl begin ontwikkel wat bepaal hoe u branderplank onder u voete moet funksioneer.

HULPBRONNE & VAARDIGHEDE

Die data word met 'n Arduino mini aangeteken en met Excel ontleed. Vir die modellering van die branderplank moet u 'n kopie van Rhinocerous 3D met Grasshopper daarop laat installeer. Om die branderplank eintlik te kan vervaardig, moet u toegang hê tot 'n CNC wat groot genoeg is om 'n branderplank te maal.

Stap 1: Die sensorblok

DIE PAD

Die pad is in wese 'n waterdigte sak wat die netwerk van sensors beskerm, terwyl u toegang tot die arduino- en SD -kaart kan kry nadat u navigeer.

Die sak is gemaak van 'n damvoering wat met PVC -gom vasgemaak word.

// Materiaal //

+ damvoering

+ pvc-gom

+ FPT-dop

+ Manlike adapter

+ VHB-band

+ 3 mm styreen

+ Dubbelzijdige filmband

// Gereedskap //

+Vinylsnyer https://www.ebay.com/itm/like/281910397159?lpid=82&… of X-Acto mes

+ Soldeerbout

+ Heerser

DIE SENSOR

+ Kragsensorweerstand (11)

+ 10k ohm Weerstand (11)

+ Gestrande draad

+ Arduino mini

+ Arduino Datalogging Shield

+ Battery

Stap 2: Die toetsbord

// Inleiding //

Om 'n nuwe branderplank behoorlik te genereer, moet u met 'n demomodel begin. Hierdie demo word herskep in die definisie van die sprinkaan en is die basis vir waar die vorm vandaan kom. Om hierdie rede moet u 'n toetsmodel maak wat u as hand goed kan vorm of CNCd kan kry. Ek het die AKU -vormlêer ingesluit. Die ander opsie is om 'n 5'8 Hayden Shapes hypto-krypto https://www.haydenshapes.com/pages/hypto-krypto te gebruik, wat baie ooreenstem met die basismodel.

// Besonderhede //

+ Leeg - EPS (dit dryf effens beter as poliuretaan, en is 'n bietjie ligter. Die pad is redelik swaar)

+ Hars - Epoxy (dit is 'n bietjie minder geneig om te kraak en die veerkragtigheid daarvan gee die sensors 'n beter lesing; u moet ook Epoxy gebruik as u 'n EPS -blanketglasvesel gebruik)

+ Veselglas - 4x6 (dit is 'n swaarder glaswerk as 'n standaard branderplank, dit is belangrik dat die bord nie te veel skrape kry nie, dit is al redelik swaar met die kussing en aangesien die bord 'n bietjie stewig is, kan dit u nogal goed dryf met al hierdie glas)

Stap 3: Sny die kussing

// Inleiding //

Die kussing is gemaak van 'n damvoering. Ek het 'n vinielknipper met 'n snyplank daaronder gebruik om al die stukke uit te sny, maar ek sou dink dat dit sou uitdruk om die patroon uit te druk en dan met 'n X-Acto-mes uit te sny.

// Stappe //

1. Elkeen van hierdie snitte moet aan beide kante gedoen word, soos in die illustrasie

2. Sny 1, 2 en 3 word vir die binnekant van die sensorblok gebruik. Hierdie primêre funksie is om die sensors op die regte plek te hou en die drade te organiseer.

3. stuk 4 en 5 vorm die sak waarin al die sensors ingaan

4. Ek sny ook styreenstukke wat oor die omhulsels gaan, uit. Die teorie hieragter is om die deurbrake van die sensors te verbreed deur die oppervlak te vergroot.

Stap 4: Bedek die pad

// Inleiding //

Die netwerk wat hierdie projek uitmaak, is gekoppel aan 'n arduino mini met 'n datalogskerm. Dit kan min of meer ingewikkeld gemaak word, afhangende van hoe presies u datastel wil wees. Ek het genoeg vir 11 penne wat twee metings van die middelste voorkant en een van die kante geneem het. Hiermee kan u identifiseer waar die druk toegepas word, alhoewel dit breed is, genoeg om die program 'n goeie idee te gee van hoe die surfplank gegenereer moet word.

// Hulpbronne //

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

// Stappe //

1. Volg die skema en draai elkeen van die sensors, ek het stapelkoppe gebruik https://www.sparkfun.com/products/11417 om elkeen van die sensors te soldeer. Ek is nie die beste in soldeer nie, en dit is 'n veilige manier om te verhoed dat u sensors smelt.

2. Ek het ook 'n broodbord gebruik om my bord, weerstande en battery te organiseer. Dit is nie heeltemal nodig nie, maar dit was lekker om dit in 'n lekker pakket te hê

3. Ek het dubbelzijdige band gebruik om al die onderdele te plak

Dit is egter nie heeltemal nodig om PVC -gom te gebruik nie

Stap 5: Plak die pad vas

// Inleiding //

Ek is dol oor damvoering, dit is 'n paar baie gawe dinge; ek het nog nooit daarvan gehoor voordat ek hierdie projek gedoen het nie, maar deur middel van 'n paar navorsing het ek hieroor besluit dat dit 'n uitstekende materiaal is om die pad te bou. Die voering van die dam is 'n PVC -bedekte nylon, wat beteken dat u PVC -pypgom kan gebruik om dit saam te sweis, wat 'n volledig waterdigte omhulsel bied. Dit is ook wonderlik, want dan kan u dit gebruik om PVC -pype daaraan te sweis en toegangspunte tot die Arduino toe te voeg.

// Stappe //

1. Om die samestelling te maak, lê al die stukke op die onderkant van die kussing

2. U kan al die sensorstukke met dubbelband of PVC -gom plak

3. Gebruik die PVC -toebehore om die toegangspunt tot die Arduino op die boonste stuk stuk te skep.

+ As die pvc -gom te veel toegedien word, maak dit 'n fyn lyn dat dit borrel en bros word, maar te min maak die binding swak. U hoef net met 'n paar stukke te eksperimenteer en 'n idee te kry van hoe dit werk

3. Sodra al die stukke droog is, plak die bokant en onderkant van die kussing vas, het u amper een kans om dit te doen; wees geduldig, ek het dit in dele gedoen en twee gomlyne gemaak om seker te maak dat dit nie lek nie.

+ Die pad wat ek gebou het, het twee sessies geduur voordat dit begin breek het, soutwater is redelik brutaal.

4. Gebruik die VHB -band om die kussing aan die branderplank te plak

+ Maak die dek met verfverdunner skoon en maak seker dat dit baie skoon is voordat u die kussing neersit

+ VHB -band is baie sterk; ek het geen probleme gehad met die val van die kussing nie

Stap 6: Arduino -data -aanmeldprogram

// Inleiding //

Die Arduino -program registreer data van die sensornetwerk na 'n SD -kaart. 'N Paar hulpbronne oor formatering en probleemopname van SD -kaarte is ingesluit. Hulle kan 'n bietjie fyn wees. Die kode is afkomstig van https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Datalogger en gewysig om al die sensorlesings in te sluit.

// Hulpbronne //

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

// Kode //

/* SD -kaartdatalogger Hierdie voorbeeld wys hoe om data van drie analoog sensors na 'n SD -kaart aan te meld met behulp van die SD -biblioteek. Die kring: * analoog sensors op analoog ins 0, 1 en 2 * SD -kaart soos volg aan SPI -bus geheg: ** MOSI - pen 11 ** MISO - pen 12 ** CLK - pen 13 ** CS - pen 4 (vir MKRZero SD: SDCARD_SS_PIN) geskep 24 Nov 2010 gewysig 9 Apr 2012 deur Tom Igoe Hierdie voorbeeldkode is in die publieke domein. */ #sluit in #include const int chipSelect = 4; leemte -opstelling () {// Maak reekskommunikasie oop en wag tot poort oopmaak: Serial.begin (9600); terwyl (! Reeks) {; // wag totdat die seriële poort verbind is. Net nodig vir oorspronklike USB -poort} Serial.print ("Initialiseer SD -kaart …"); // kyk of die kaart teenwoordig is en geïnitialiseer kan word: if (! SD.begin (chipSelect)) {Serial.println ("Kaart misluk, of nie teenwoordig"); // doen niks meer nie: terugkeer; } Serial.println ("kaart geïnitialiseer.");} Leemte -lus () {// maak 'n string om die data bymekaar te bring om aan te meld: String dataString = ""; // lees drie sensors en voeg by die string: 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 += ","; }}} // maak die lêer oop. Let daarop dat slegs een lêer op 'n slag oop kan wees, dus moet u hierdie lêer sluit voordat u 'n ander een oopmaak. Lêer dataFile = SD.open ("datalog.txt", FILE_WRITE); // as die lêer beskikbaar is, skryf daaraan: if (dataFile) {dataFile.println (dataString); dataFile.close (); // druk ook na die seriële poort: Serial.println (dataString); } // as die lêer nie oop is nie, verskyn 'n fout: anders {Serial.println ("fout by die opening van datalog.txt"); }}

Stap 7: Versamel die data

// Inleiding //

Nou is dit tyd om die pad te probeer. Steek die battery in en steek die SD -kaart in. Dit is 'n goeie idee om die program te toets om seker te maak dat die data behoorlik geregistreer word voordat u uitgaan. Wees versigtig wanneer u die PVC -dop vasdraai sodat u nie die onderkant skeur nie; die drade is taamlik stewig, maar dit is ook 'n goeie idee om die gare af te stof sodat dit baie waterdig is

Dit is 'n mal ding om met hierdie pad te surf, die see is nie altyd die mooiste nie en die pad is 'n redelike romp voorwerp. Ek het twee keer data versamel met behulp van die pad en daarna was ek bang dat die pad nie weer sou hou nie. U moet redelik selfversekerd wees in die water en dit op taamlike dae uithaal, sodat dit nie deur groot golwe afgeruk word nie, of u kan in 'n situasie beland met 'n swaarder as normale branderplank.

Stap 8: Paring van die data

// Inleiding //

As u klaar is met die versameling van die data, plaas u u SD -kaart in u rekenaar, en u moet 'n gids met 'n baie lang getalnotas hê. Aangesien aanmelding werk deur voortdurend 'n reeks omstrede lesings uit te voer, moet u die logboek na Excel of Google -blaaie kopieer om elk van die sensorsets te organiseer. U sal die gemiddelde lesing van elke sensor wil neem om dit gereed te kry om in die sprinkaandefinisie in te voeg.

Dit is redelik maklik om te identifiseer wanneer u druk uitoefen, want u kry drasties ander lesings as wanneer u op u bord sit. Dit word 'n rukkie redelik spasties, en word dan konsekwent. Die tye van chaos is wat u wil hê … verwyder die res.

Stap 9: Genereer die pasgemaakte surfplank

// Inleiding //

Vir hierdie stap moet u 'n bietjie vaardig wees in renoster en sprinkaan, maar dit is in elk geval nie te gevorderd nie. In die sprinkaandefinisie gaan u agterkom dat daar 'n klomp nodusse aan verskillende punte is, wat u moet doen, is om elk van die nodusse te vervang met die toepaslike sensorlesings. Nadat u die data versamel en in Excel ontleed het, moet u seker maak dat elkeen van die lesings vandaan kom, sodat u die sprinkaanmodel kan aanpas om die optimale vorm op die regte manier te genereer.

// Stappe //

1. Maak sprinkaan oop en laai die generatiewe branderplank def

2. Voeg die lesings uit die datalogboek in; ek het die mediums van elke lesing gebruik.

3. Bak die model in sprinkaan

+ u het 'n raamwerk van die surfplank met net vektore

4. SWEEP2 met rels langs die middel- en buitekurwes

+ Dit verg 'n bietjie tyd en geduld. Miskien moet u ook oppervlaktes meng om alles waterdig te maak

Stap 10: Frees die surfplank

Die laaste stap is die maal van die surfplank. Ek gebruik 'n twee piepschuimblokke wat ek by die huisdepot gekoop het https://www.homedepot.com/p/2-in-x-4-ft-x-8-ft-R-8-… en spuit dit aan mekaar vas sodat dit dik genoeg was om die wip- en plankdikte te akkommodeer. Ek het 'n Multicam 3000 gebruik met behulp van RhinoCAM. Ek is geen CNC -kenner nie en het baie hulp gehad in hierdie stap, so ek kan regtig geen ander advies gee as om iemand te laat doen om hierdie stap vir u te doen nie;)

Stap 11: Laaste gedagtes

Hierdie projek het my ongeveer 'n jaar geneem en ek het dit amper 'n jaar gelede voltooi. Ek het dit gewys op beide die CCA industriële ontwerp senior skou en Maker Faire. Ek sit dit nou hier neer, want dit het my soveel tyd geneem om weer daarna te kyk … ek was so moeg om na hierdie goed te kyk. Ek hoop dat u dit waardeer, ek dink dat hierdie tipe navorsing en werk nuttig kan wees in ander projekte. As iemand dit regtig probeer om dit te onderrig, laat weet my asb. Dit. Ek dink daar is 'n magdom data wat op 'n nuwe manier vasgelê en gebruik kan word om produkte te skep. Ek dink 'n nuwe era van aanpassing kom, en dinge wat op hierdie tipe vinnige prototipering aangepas kan word, kan vinnig in persoonlike vervaardiging kom.

Ek beantwoord graag alle vrae rakende die proses, teorieë, enige van die programme of branderplankontwerp in die algemeen.