โดม LED แบบโต้ตอบพร้อม Fadecandy การประมวลผลและ Kinect: 24 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

อะไร

เมื่ออยู่ในโดมเป็นโดมขนาด 4.2 ม. ที่ปกคลุมด้วยไฟ LED 4378 ดวง ไฟ LED ทั้งหมดได้รับการแมปและระบุตำแหน่งแยกกันได้ พวกเขาถูกควบคุมโดย Fadecandy และการประมวลผลบนเดสก์ท็อป Windows Kinect ติดอยู่ที่เสาอันหนึ่งของโดม จึงสามารถติดตามการเคลื่อนไหวภายในโดมและผู้คนสามารถโต้ตอบกับแสงไฟได้

ทำไม

ฉันกำลังสำรวจประสบการณ์กลุ่มผ่านการมีปฏิสัมพันธ์ร่วมกัน ฉันชอบสร้างอินเทอร์เฟซที่ผู้คนจำนวนมากสามารถใช้ได้ในคราวเดียว พื้นผิว LED ของโดมทำให้เอาต์พุตเหมาะสำหรับอินเทอร์เฟซผู้ใช้หลายคน เนื่องจากมีขนาดใหญ่ ผู้คนจำนวนมากจึงมองเห็นได้ โดมยังสร้างพื้นที่ทรงกลมที่สะดวกสบายซึ่งกระตุ้นให้ผู้คนหันเข้าหากัน Kinect ใช้งานได้ดีในฐานะอินพุตแบบหลายผู้ใช้ เนื่องจากผู้คนสามารถเคลื่อนที่ไปมาและส่งผลต่อระยะชัดลึกได้พร้อมๆ กัน ข้อจำกัดเพียงอย่างเดียวคือจำนวนคนที่สามารถใส่ลงใน Space ร่วมกันได้

ฉันกำลังพัฒนาวิธีการโต้ตอบใหม่ๆ สำหรับ When in Dome อย่างต่อเนื่อง เพื่อดูว่าวิธีการป้อนข้อมูลต่างๆ มีผลกระทบอย่างไร และวิธีใดที่ใช้ได้ผลดีสำหรับกลุ่มคนต่างๆ ฉันอยากรู้เป็นพิเศษว่าอินเทอร์เฟซใดที่ส่งเสริมการเชื่อมต่อระหว่างเพื่อนและคนแปลกหน้าภายในโดม และสิ่งที่ทำให้ประสบการณ์ที่แบ่งปันกันรู้สึกมีความหมายและคุ้มค่า

ที่ไหน

ฉันออกแบบและสร้าง When in Dome เป็นโครงการสุดท้ายสำหรับปริญญาโทของฉัน ซึ่งก็คือ Design for Performance and Interaction at the Interactive Architecture Lab, The Bartlett, UCL

ยังไง

เทคโนโลยีและเครื่องมือบางอย่างที่ใช้:

• Fadecandy
• กำลังประมวลผล
• Kinect (ฉันได้ของฉันจาก eBay)
• เลื่อยวงเดือน
• เลื่อยวงเดือน
• จักรเย็บผ้า
• หัวแร้ง
• ปืนความร้อน
• ปืนกาวร้อน
• เครื่องตัดเลเซอร์
• เจาะ

อุปกรณ์บางส่วนที่ใช้:

• ชุดดุมล้อ Buildwithhub
• ไม้แปรรูปสำหรับเสาโดม
• ไม้อัดป็อปลาร์ 4 มม.
• ผ้ากระจายสีขาว
• ผ้าสีดำ
• แท่งอลูมิเนียมแบน
• ข้อต่อ Wago
• สายเคเบิล 12awg และ 24awg
• แหล่งจ่ายไฟ 5v 30A
• พื้นโฟม
• ตัวเชื่อมต่อ Jst
• ตัวเก็บประจุ

ไปกันเถอะ

มีองค์ประกอบมากมายในโครงการนี้ ซึ่งฉันจะพูดถึง ฉันหวังว่าคุณจะพบสิ่งที่มีประโยชน์และน่าสนใจภายใน!

ขั้นตอนที่ 1: โดม

ชุดดุมล้อ

ฉันตัดสินใจสร้างโดมด้วยชุดอุปกรณ์จาก buildwithhubs และฉันจะแนะนำพวกเขาอย่างแน่นอน

พวกเขาขายชุดคอนเนคเตอร์และให้คำแนะนำเกี่ยวกับวัสดุที่จะซื้อสำหรับสตรัท โดมส่วนใหญ่ของพวกเขาถูกใช้ในสวนของผู้คน ในขณะที่ของฉันจะใช้ในที่สาธารณะ ดังนั้นฉันจึงซื้อชุดฝาปิดที่มีความปลอดภัยเป็นพิเศษ ซึ่งจะทำให้เสาไม่โผล่ออกมาถ้ามีคนพิงโดม

ขนาด

โดมของฉันมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4.2 ม. ฉันเลือกขนาดนี้เพราะมันหมายความว่าด้านที่ยาวที่สุดของรูปสามเหลี่ยมที่ประกอบเป็นโดมจะอยู่ที่ 1.2 ม. และมันพอดีกับแผ่นไม้อัดเมื่อฉันมาทำแผงเพื่อยึดไฟ LED

ขั้นตอนที่ 2: สร้าง Struts

ความยาว

ฉันใช้เครื่องคำนวณสตรัทของ buildwithhubs เพื่อคำนวณความยาวที่จำเป็นในการสร้างโดม 4.2 ม. ขาสั้น 30 นิ้ว ที่ 1059 มม. และความยาว 35 นิ้ว ที่ 1209 มม.

วัสดุ

ไม้แปรรูปขนาด 24 19 มม. x 38 มม. x 2400 มม. จาก B&Q จำนวน 2 แพ็ค (ตามที่แนะนำบนไซต์ buildwithhubs) เพียงพอสำหรับโดมเพียงแห่งเดียว ใช้งานได้ดีพอ แต่ถ้าฉันทำอีกครั้ง ฉันจะได้รับบางอย่างที่มีความแข็งแรงด้านข้างมากกว่า

กระบวนการ

สตรัทถูกตัดให้ยาวโดยใช้ใบเลื่อยวงเดือน จากนั้นจึงทาสีโดยวางให้แบนทั้งหมดบนแผ่นกันฝุ่นและโรลลิ่งเหนือพวกมัน เรื่องนี้ทำให้ไทม์แลปส์สนุก!

จากนั้นฉันก็รวมเข้าด้วยกันเป็นชุดละ 6 ชิ้นแล้วขันขั้วต่อเข้าที่ปลาย

ขั้นตอนที่ 3: สร้างโดม

เมื่อสร้างเสาแล้ว การสร้างโดมนั้นง่ายมาก ฉันจะไม่พูดถึงกระบวนการโดยละเอียดเนื่องจากมีคำแนะนำในไซต์ buildwithhubs และพวกเขายังจัดเตรียมหนังสือเล่มเล็กไว้ด้วย

ขั้นตอนที่ 4: ยกมันขึ้น

ฉันไม่ต้องการให้แผงไฟ LED อยู่ตรงพื้น เพราะนั่นหมายความว่าหลายคนในโดมจะปิดกั้นแผงไฟเหล่านั้น ฉันยังต้องการทำให้โดมสูงขึ้นเพื่อให้รู้สึกกว้างขวางและอบอุ่นยิ่งขึ้น

ขา

ฉันทำขาสูง 50 ซม. จาก 2x4s และขันขั้วต่อเดียวกันเข้ากับเสา

จากนั้น เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความสมบูรณ์ของโครงสร้างของฐาน ฉันใช้แท่งอะลูมิเนียมแบนเพื่อสร้าง X ระหว่างแต่ละส่วนของขา

ประตู

ฉันถอดสตรัทแนวนอนอันหนึ่งเพื่อทำทางเข้าออก และแทนที่ด้วยแผ่นไม้อัดบนพื้นเพื่อให้ขามีระยะห่างที่ถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 5: วางแผนว่าไฟ LED ควรมีลักษณะอย่างไร

ซอฟต์แวร์

ฉันใช้ SketchUp สำหรับงานวางแผน 3 มิติ เพราะสามารถใช้ได้ฟรีในแอปในเบราว์เซอร์ โชคดีที่ (เนื่องจากฉันไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญด้านการสร้างแบบจำลอง 3 มิติ) ฉันพบโมเดลโดม geodesic ที่มีอยู่ในคลังสินค้า 3 มิติ ซึ่งมีโมเดลมากมายให้ใช้งานฟรี

กี่ LED?

เลย์เอาต์ต้องคำนึงถึงความสวยงาม แต่ยังรวมถึงพลังและการกระจายข้อมูลด้วย ฉันตัดสินใจใช้ Fadecandys 11 ตัว (และอุปกรณ์จ่ายไฟ 11 ตัว) เพื่อครอบคลุม 33 สามเหลี่ยมของโดม ซึ่งหมายความว่า Fadecandys (และอุปกรณ์จ่ายไฟ) จะขับสามเหลี่ยม 3 อันต่ออัน และด้านหนึ่งของโดมสามารถเปิดออกเพื่อให้ผู้คนมองเห็นจากภายนอกได้

สิ่งนี้ทำให้ฉันมีไฟ LED สูงสุด 512 ดวงต่อ 3 สามเหลี่ยมเนื่องจาก Fadecandy แต่ละอันสามารถขับ 8 แถบได้สูงสุด 64 อัน

ตัดสินใจเลือกเลย์เอาต์

สามเหลี่ยมทั้งหมดไม่ได้ถูกสร้างขึ้นเท่ากัน! โดมของฉันเป็นแบบ 2V ซึ่งหมายความว่ามีรูปสามเหลี่ยมสองประเภท ด้านเท่าและหน้าจั่ว

ฉันสร้างเลย์เอาต์ที่เป็นไปได้สี่แบบสำหรับไฟ LED และนำไปที่ Instagram เพื่อถามผู้คนที่พวกเขาชอบที่สุด สไตล์ 1 และสไตล์ 3 ดูเหมือนจะออกมาด้านบน สไตล์ 3 เป็นที่ชื่นชอบของฉัน แต่รูปสามเหลี่ยมที่มีจุดศูนย์กลางในสไตล์ 3 ต้องการแถบ LED มากกว่ารูปแบบลายทาง ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจเลือกรูปแบบที่ 1 ซึ่งหมายความว่ามีรูปสามเหลี่ยมด้านเท่า 8 รูปที่มีรูปแบบ LED รูปสามเหลี่ยมที่มีศูนย์กลางเท่ากัน และรูปสามเหลี่ยมหน้าจั่ว 25 รูปที่มี LED แบบลาย เค้าโครง

เนื่องจากสามเหลี่ยมด้านเท่ามีขนาดใหญ่กว่าและมีเลย์เอาต์ที่มีจุดศูนย์กลาง พวกเขาจึงใช้ไฟ LED แต่ละดวงมากกว่าสามเหลี่ยมหน้าจั่ว ดังนั้นฉันจึงต้องแยกด้านเท่ากันหมดข้ามฟาเดแคนดี้

8 ของ Fadecandys ควบคุม 1 ด้านเท่ากันหมดและ 2 สามเหลี่ยมหน้าจั่วแต่ละอัน 3 ของ Fadecandys ควบคุม 3 สามเหลี่ยมหน้าจั่วแต่ละอัน

ขั้นตอนที่ 6: ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเค้าโครง LED

เมื่อตัดสินใจเลย์เอาต์ทั่วไปแล้ว ฉันต้องคำนวณจำนวนไฟ LED ที่ฉันใส่ในแต่ละแผงให้แน่ชัด ฉันทำสิ่งนี้โดยใช้สเปรดชีตผสมกันเพื่อหาวิธีที่ดีที่สุดในการเพิ่มความสามารถของ Fadecandy และการวาดภาพแบบปรับขนาดได้ใน Illustrator ดังนั้นฉันจึงได้เห็นว่าเลย์เอาต์จะออกมาเป็นอย่างไร

การเพิ่มความสามารถของ Fadecandy: เส้นและแถบ

ฉันได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ว่า Fadecandy แต่ละอันสามารถขับได้สูงสุด 8 แถบ 64 พิกเซลแต่ละอัน สามเหลี่ยมของฉันมีความยาวพิกเซลหลายเส้นหลายเส้น บางเส้นมีพิกเซลน้อยมาก

ถ้าฉันจะปฏิบัติต่อแต่ละบรรทัดเหล่านั้นเป็นแถบ ฉันจะสูญเสียความสามารถของ Fadecandy ไปมาก

ในทางกลับกัน ถ้าฉันต้องการเพิ่มความสามารถของ Fadecandy ให้เต็มที่และมีไฟ LED 64 ดวงในแต่ละแถบ ฉันจำเป็นต้องมีแถบบางเส้นที่เริ่มต้นตรงกลางเส้น และนั่นจะทำให้การทำแผนที่สับสนในภายหลัง

ฉันต้องคิดหาวิธีที่ดีที่สุดที่จะรวมเส้นเข้าด้วยกันเป็นแถบเพื่อเพิ่มขีดความสามารถของแถบให้ได้มากที่สุดโดยไม่ต้องแยกเส้น

ในที่สุด…

แผงด้านเท่ากันหมดมีสี่แถบประกอบด้วย:

• 30, 30 (รวม 60 - สีแดงบนภาพที่แนบมา)
• 30, 22 (รวม 52 - สีส้มในรูปที่แนบมา)
• 22, 22, 14 (รวม 58 - สีเหลืองตามภาพ)
• 14, 14, 6, 6, 6 (รวม 46 - สีเขียวในรูปที่แนบมา)

แผงหน้าจั่วมีสองแถบประกอบด้วย:

• 23, 28 (รวม 51 - สีน้ำเงินในรูปที่แนบมา)
• 3, 7, 11, 15, 19 (รวม 55 - สีม่วงตามรูป)

ขั้นตอนที่ 7: จัดวาง Fadecandys และพาวเวอร์ซัพพลาย

ภาพนี้แสดงมุมมองที่แบนราบของพื้นผิวโดม

แผงไฟ LED

แผงสามเหลี่ยมแต่ละอันจะมีหมายเลข 1-11 กำกับอยู่ ซึ่งหมายถึง Fadecandy ที่ควบคุมแผงดังกล่าว Fadecandy แต่ละอันมีสามเหลี่ยมสามรูป ดังนั้นสามเหลี่ยมจึงมีตัวอักษร A-C

องค์ประกอบอื่นๆ

กล่องสีเขียวแสดงตำแหน่งของ Fadecandys Fadecandy แต่ละอันติดตั้งบนแผงขนาดเล็กซึ่งกระจายพลังงานด้วย ฉันจะแสดงรายละเอียดนี้ในอีกไม่กี่ขั้นตอน

กล่องสีม่วงแสดงฮับ USB Fadecandys เชื่อมต่อกับเดสก์ท็อป Windows ผ่านฮับเหล่านี้

กล่องสีน้ำเงินแสดงตำแหน่งของอุปกรณ์จ่ายไฟ ซึ่งอยู่ในตู้แห้ง 3 ตู้ บนพื้นรอบโดม

เพื่อให้มันซับซ้อนขึ้นเล็กน้อย

หากคุณเปรียบเทียบตำแหน่งของ FC10 กับ FC11 คุณจะสังเกตเห็นว่า FC10 อยู่ใกล้กับเส้นที่ยาวที่สุดของแผงหน้าจั่วที่สุด ขณะที่ FC11 อยู่ใกล้กับเส้นที่สั้นที่สุด

นอกจากนี้ หากคุณดูที่ 10C คุณจะเห็นว่า Fadecandy อยู่ทางขวา ในขณะที่ 10A จะอยู่ทางซ้าย

ฉันต้องพิจารณารูปแบบเหล่านี้เมื่อพิจารณาว่าต้องใช้สายเคเบิลเท่าใดในตอนเริ่มต้นและเมื่อทำแผนที่

ขั้นตอนที่ 8: เปลี่ยนเส้นเป็นแถบ

สเปรดชีตนี้คือการหาว่าต้องใช้สายเคเบิลมากแค่ไหนที่จุดเริ่มต้นของทุกส่วนของแถบ LED

ต้องใช้สายเคเบิลเท่าไหร่?

บางบรรทัดมีป้ายกำกับว่า "jst" ซึ่งหมายความว่าเป็นจุดเริ่มต้นของแถบและเพียงแค่ต้องการตัวเชื่อมต่อ JST

แถบบางแถบมี "jst" และมีความยาว ซึ่งหมายความว่าแถบนั้นเริ่มห่างจาก Fadecandy (ดังที่เราเห็นในเค้าโครงในขั้นตอนก่อนหน้า) และต้องใช้ความยาวของสายเคเบิลนั้นก่อนที่จะเพิ่มตัวเชื่อมต่อ JST

แถบบางเส้นมีความยาว ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องต่อเข้ากับส่วนของแถบก่อนหน้าด้วยความยาวของสายเคเบิลนั้น

ขั้นตอนที่ 9: การเตรียมแถบ LED

แถบ LED

ฉันใช้แถบ LED สไตล์ ws2812b ซึ่งมีสามอินพุต, กำลังไฟ 5V, กราวด์และข้อมูล การใช้ตัวเชื่อมต่อ JST ตัวเมียแบบ 3 พินช่วยให้ฉันสามารถเชื่อมต่อกับหมุดเหล่านี้แต่ละตัวแยกกันได้ คู่ชายของตัวเชื่อมต่อ JST จะจ่ายพลังงานและข้อมูล

บัดกรี

เมื่อใช้สเปรดชีตของฉันจากขั้นตอนก่อนหน้า ฉันตัดแถบ LED ทั้งหมดตามความยาวที่ต้องการ บัดกรีด้วยสายเคเบิลที่มีความยาวตามที่กำหนดและตัวเชื่อมต่อ JST ฉันยังใส่ตัวเก็บประจุที่จุดเริ่มต้นของทุกแถบ เพื่อหลีกเลี่ยงจุดยอดในกระแสเริ่มต้นจากการทำลายพิกเซลแรกในแถบ (ฉันเคยมีสิ่งนี้มาก่อนในโปรเจ็กต์ก่อนหน้าซึ่งฉันไม่ได้เพิ่มตัวเก็บประจุ ดังนั้นจึงคุ้มค่าที่จะทำ)

การปิดผนึก

ฉันเพิ่มซิลิโคน RTV บางส่วนลงในส่วนที่เปิดออกของแถบ ปิดด้วยความร้อนที่หดตัวอย่างชัดเจนแล้วเป่าด้วยปืนความร้อนเพื่อปิดผนึกการกันน้ำ

ขั้นตอนที่ 10: สร้างแผง

วัสดุ

ฉันตัดสินใจใช้ไม้อัดป็อปลาร์ขนาด 4 มม. เพื่อทำแผง ฉันเก็บมันบางเพื่อลดน้ำหนัก ฉันคำนวณน้ำหนักรวมของไม้อัดและติดต่อ buildwithhubs เพื่อตรวจสอบว่าฉันอยู่ในน้ำหนักที่อนุญาตสำหรับการแขวนสิ่งของนอกโครงสร้างโดมหรือไม่ เนื่องจากการกระจายน้ำหนักค่อนข้างสม่ำเสมอทั่วทั้งโดม จึงเป็นเรื่องปกติ ฉันชอบที่จะใช้อะคริลิก แต่น่าเสียดายที่มันไม่มีงบประมาณสำหรับฉันสำหรับโครงการนี้

อุปกรณ์ติดแถบ LED

ฉันไม่ต้องการติดแถบ LED กับแผงโดยตรง เนื่องจากฉันต้องการเปลี่ยนส่วนของแถบที่ชำรุด และอาจนำแถบนั้นกลับมาใช้ใหม่ได้ในบางจุด ฉันจึงตัดสินใจทำรูในแผงเพื่อใช้งาน เคเบิ้ลไทร์ จุดบนรูปภาพที่แนบมาแสดงเลย์เอาต์ของรูร้อยสายเคเบิล

การตัดแผงออก

มีทั้งหมด 33 รูปสามเหลี่ยม และฉันใส่ลงในไม้อัดขนาด 2440 x 1220 มม. จำนวน 9 แผ่น โดยใช้เลย์เอาต์ที่คุณเห็นในภาพที่แนบมา

ในโลกอุดมคติ ฉันจะเอาแผ่นไม้อัดทั้ง 9 แผ่นใส่ในเครื่องตัดเลเซอร์โดยตรง แล้วตัดสามเหลี่ยมและรูร้อยสายเคเบิลพร้อมกัน น่าเศร้าที่เราอาศัยอยู่ในโลกที่เครื่องตัดเลเซอร์ 2440 x 1220 มม. หายาก จึงต้องตัดสามเหลี่ยมออกโดยใช้เลื่อยวงเดือน

เศร้า เรายังไม่ได้อยู่ในโลกที่แม้แต่แผงสามเหลี่ยมของฉันแผ่นเดียวก็พอดีกับเครื่องตัดเลเซอร์ที่โรงเรียน ดังนั้นฉันจึงต้องตัดแม่แบบของการออกแบบสามเหลี่ยมแต่ละแบบครึ่งหนึ่งแล้วใช้ เพื่อเจาะรูด้วยมือ

ฉันยังทาสีด้านหลังของรูปสามเหลี่ยมซึ่งส่วนใหญ่เป็นสีดำและสีเงินสุ่มหกสี

ขั้นตอนที่ 11: ผูกสาย LED Strip เข้ากับแผง

นี่เป็นการมัดสายเคเบิลมากมาย! โชคดีมีเพื่อนมาช่วย

ฉลากสายเคเบิล

ฉันติดป้ายกำกับตัวเชื่อมต่อ JST แต่ละตัวด้วยป้ายกำกับสายสี เพื่อให้ง่ายต่อการเสียบเข้ากับ Fadecandy พวกเขาได้รับคำสั่งจากรุ้ง ดังนั้นสำหรับ Fadecandy แต่ละอันจะมี:

• Strip 1- สีแดง
• Strip 2 - สีส้ม
• Strip 3 - สีเหลือง
• Strip 4 - สีเขียว
• Strip 5 - สีน้ำเงิน
• Strip 6 - สีม่วง
• Strip 7 - สีเทา
• Strip 8 - สีขาว

ไม่ใช่สีรุ้งที่แน่นอน แต่นั่นคือสีที่ฉลากมาและใช้งานได้!

(Fadecandys บางตัวที่ขับเคลื่อนแผงหน้าจั่ว 3 แผง แทนที่จะเป็นด้านเท่า 1 ด้านและหน้าจั่ว 2 หน้า ให้ใช้แถบ 6 แถบเท่านั้น)

ขั้นตอนที่ 12: แขวนแผงในโดม

แผงสามเหลี่ยมของฉันเล็กกว่าช่องว่างระหว่างเสาเล็กน้อย ฉันต้องการให้แขวนอย่างอิสระในอวกาศแทนที่จะติดแน่นกับเสา

วิธีการแขวน

แต่ละโหนดของโดมมีอายโบลต์ - สิ่งเหล่านี้ไม่ได้มาเป็นมาตรฐาน แต่ Buildwithhubs ขายเป็นแพ็ค สลักเกลียวเหล่านี้เหมาะสำหรับการแขวนสิ่งของต่างๆ (แต่ระวังอย่าห้อยน้ำหนักมากเกินไปจากโหนดเดียว)

ฉันตัดสินใจใช้คลิปหนีบพาราคอร์ดและคาราไบเนอร์ขนาดเล็ก เชือกคล้องผ่านรูสองรูในแต่ละมุมของแผง คาราไบเนอร์จะหนีบสายเข้ากับรูตา ฉันยังเพิ่มตัวสลับพลาสติกให้แต่ละอันเพื่อกระชับสายไฟและตรวจดูให้แน่ใจว่าแผงอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง ซึ่งหมายความว่าสามารถหนีบได้ง่ายในขณะที่หลวม แล้วจึงขันให้แน่นหลังจากนั้นเพื่อจัดตำแหน่งไว้ตรงกลางช่องว่าง

ฉันมีความสุขมากกับวิธีการคาราไบเนอร์ เป็นที่น่าพอใจอย่างยิ่งที่จะติดแผงเข้ากับโดม คลิก คลิก คลิก ลบออกได้ง่ายและรวดเร็วเช่นกัน

ขั้นตอนที่ 13: สร้างแผงจ่ายไฟและข้อมูล

ดังนั้นเราจึงบัดกรีตัวเชื่อมต่อ JST จำนวนมากเข้ากับแถบ LED จำนวนมาก แต่จะเสียบเข้ากับอะไร

ทุกแถบจำเป็นต้องเชื่อมต่อกับพลังงาน กราวด์ และข้อมูลจาก Fadecandy มีแผงเชื่อมต่อ 11 แผงซึ่งเก็บ 11 Fadecandys และจ่ายพลังงานจากแหล่งจ่ายไฟ 11 ตัว ฉันเลเซอร์ตัดแผงเหล่านี้ออกจากชั้นป็อปลาร์ 4 มม. ที่เหลือ ด้านข้างมีช่องสำหรับชิ้นส่วนเวลโครซึ่งติดแผงเข้ากับเสาโดมอย่างเรียบร้อย

พลัง

LED แต่ละดวงใช้ 0.06A ที่ความสว่างเต็มที่ ซึ่งหมายความว่าพลังงานทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับ 4378 พิกเซลเพื่อให้ทำงานเต็มกำลังคือ ~ 1.3kW

อย่างไรก็ตามฉันมี 11 วงจรไฟฟ้าที่แยกจากกันโดยสิ้นเชิง (เชื่อมต่อผ่าน -ve ผ่าน Fadecandy เท่านั้น ห้ามต่อ +ve ของแหล่งจ่ายไฟแยกเนื่องจากเป็นอันตราย) แต่ละวงจรให้กำลังไฟสูงสุดเพียง 428 พิกเซล รวมเป็น 128W ดังนั้นกระแสไฟอยู่ที่ ระดับที่ปลอดภัยกว่ามาก

แหล่งจ่ายไฟของฉันสามารถจ่ายไฟได้ 150W ต่ออัน (30A ที่ 5V)

บนแผงเชื่อมต่อ พลังงานและกราวด์มาจากแหล่งจ่ายไฟที่ด้านล่าง จากนั้นเชื่อมต่อกับขั้วต่อ wago ซึ่งกระจายผ่านขั้วต่อ JST ตัวผู้ 8 ตัว

ข้อมูล

Fadecandy ติดอยู่ที่ด้านซ้ายของแผง และสาย USB มาจากด้านล่างเหมือนกับสายไฟ

สายเคเบิลข้อมูลของขั้วต่อ JST ถูกบัดกรีเข้ากับแถบหมุดตัวเมียส่วนหัวเดียวซึ่งเสียบเข้ากับหมุดของ Fadecandy หมุดกราวด์ตัวใดตัวหนึ่งบน Fadecandy เชื่อมต่อกับวงจรกราวด์ (พินกราวด์ทั้งหมดเชื่อมต่อกัน ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อทั้งหมด)

ขั้นตอนที่ 14: การคลุมผ้า

การเย็บผ้าหุ้มเข้าด้วยกันถือเป็นหนึ่งในส่วนที่ยากและใช้เวลามากที่สุดในโครงการนี้โดยไม่คาดคิด โชคดีมีเพื่อนช่วย!

เค้าโครง

ในแผนภาพที่แบนของโดม คุณจะเห็นว่าฝาครอบประกอบด้วยห้าเหลี่ยม 5 อันซึ่งประกอบด้วยสามเหลี่ยมหน้าจั่ว 5 อันแต่ละอัน บวกกับสามเหลี่ยมด้านเท่า 8 อัน เราทำปกตามลำดับนี้ - เย็บห้าเหลี่ยม 5 เข้าด้วยกันก่อน จากนั้นจึงรวมเข้าด้วยกันด้วยสามเหลี่ยมด้านเท่า

(ส่วนสีดำบนไดอะแกรมนั้นเปิดและเปิดออก)

การวัด

เราพยายามหาขนาดสำหรับสามเหลี่ยมโดยใช้คณิตศาสตร์เหมือนคนทั่วไป แต่ด้วยเหตุผลบางอย่างมันก็เลยผิดเพี้ยนไปและไม่ค่อยพอดีกับโดม ดังนั้นในท้ายที่สุด เราใช้โพลีคอร์ดชิ้นหนึ่งผ่านรูตาของโหนดเพื่อ วัดขนาดแล้วใช้สามเหลี่ยมโพลีคอร์ดนี้เป็นเทมเพลต ฉันไม่รู้ว่าทำไมการใช้การวัดที่รู้จักของสตรัท+ช่องว่างของโหนดจึงเกิดข้อผิดพลาด สามเหลี่ยม 3 มิติจึงทำให้เกิดความสับสน

เพนตากอน

ขณะที่เราทำสามเหลี่ยมหน้าจั่วและเย็บเข้าด้วยกันเป็นห้าเหลี่ยม เรามักจะแขวนมันไว้บนโดมเพื่อตรวจดูว่าทุกอย่างเข้าแถว ติดกับโดมโดยใช้ยางยืดชิ้นเล็กๆ ซึ่งเย็บติดกับจุดที่สามเหลี่ยมมาบรรจบกัน

ร่วมด้วยช่วยกัน

เมื่อเราสร้างห้าเหลี่ยมแล้ว เราก็เริ่มตัดสามเหลี่ยมด้านเท่าออกโดยใช้วิธีเดียวกัน - โพลิคอร์ดผ่านตาโบลต์ เมื่อเราเย็บรูปห้าเหลี่ยมสองรูปเข้าด้วยกันด้วยวิธีนี้ เราก็รู้ว่ามันไม่เข้าแถวกันเลย ดังนั้นเราจึงตัดสินใจแขวนรูปห้าเหลี่ยมทั้งหมดในโดม และตรึงสามเหลี่ยมด้านเท่าเข้าที่ จากนั้นเมื่อตรึงทั้งหมดแล้ว เราก็ถอดออกและเพื่อนของฉันก็เย็บให้เป็นชิ้นเดียว

การปักหมุดด้วยวิธีนี้เป็นงานที่หนักมาก โดยส่วนใหญ่ใช้แขนอยู่เหนือศีรษะโดยตรง ขณะที่พยายามปักผ้าจากด้านนอกของโดมขณะยืนอยู่ด้านใน สนุก!

การติดฉลาก

ระหว่างทาง เราติดป้ายชื่อชิ้นงานด้วยปากกาผ้าที่ละลายน้ำได้… สิ่งเหล่านี้ดีมาก เพราะคุณสามารถเขียนลงบนผ้าได้โดยตรง จากนั้นฉีดน้ำลงไป หมึกก็จะหายไป (บางครั้งอาจใช้เวลานานหน่อย แต่ก็ได้ผล)

ขั้นตอนที่ 15: แขวนผ้า

ผ้าถูกแขวนไว้ในโดมด้วยความยาวของยางยืดที่เย็บในแต่ละจุด โดยผูกไว้กับตาโบลต์ที่โหนดของโดม

การผูกและปลดยางยืดนั้นไม่เร็วเท่ากับการหนีบบนแผง ดังนั้นฉันจึงต้องการแทนที่วิธีนี้ด้วยคาราไบเนอร์หรือคลิปอื่นๆ ในบางจุด

ขั้นตอนที่ 16: การแนบ Kinect

ในการแสดงความมั่นใจอย่างกล้าหาญในจักรวาล ฉันไม่ได้วัดช่องว่างระหว่างแผงหน้าจอเพื่อให้แน่ใจว่า Kinect จะเข้ากันได้ดีจริง ๆ (กรุณาอย่าบอกครูของฉัน)

คุณสามารถจินตนาการถึงความสุขของฉันเมื่อติดตั้งแบบนี้

ภาพนี้แสดง Kinect v2 แต่ฉันลงเอยด้วยการใช้ Kinect v1 ด้วยเหตุผลที่ฉันจะพูดถึงในภายหลัง

เพียงแค่ติดเข้ากับสตรัทโดยใช้เทปเวลโครสองด้าน

ขั้นตอนที่ 17: ชั้น

พื้นทำจากแผ่นโฟม EVA ประสานกันซึ่งฉันได้มาจาก B&Q ฉันใช้สิ่งเหล่านี้สำหรับสองโครงการแล้วและเหมาะสำหรับในร่ม มันสบายมากที่จะนั่งบน

กลางแจ้งในเทศกาลที่มีลมแรงอย่าง Burning Man จะต้องปิดให้มิดชิดเพราะลมจะพัดเข้าไปใต้และยกของทั้งหมดขึ้น

ขั้นตอนที่ 18: นั่นคือการสร้างเสร็จแล้ว… บนรหัส

ขอบคุณที่อยู่กับฉันจนถึงตอนนี้ นั่นคือทั้งหมดของการสร้างทางกายภาพเสร็จสิ้น ตอนนี้ขอหารือเกี่ยวกับซอฟต์แวร์

ขั้นตอนที่ 19: Fadecandy Server

ดาวน์โหลดซอฟต์แวร์

ซอฟต์แวร์ Fadecandy มีให้ที่นี่

ดาวน์โหลด GitHub ทั้งหมดแล้วแตกไฟล์

เรียกใช้เซิร์ฟเวอร์

ไปที่โฟลเดอร์ 'bin' ภายในสิ่งที่คุณเพิ่งดาวน์โหลด

คลิกที่ fcserver.exe

นี่จะโหลดหน้าต่าง cmd ซึ่งแสดงอุปกรณ์ Fadecandy ที่เชื่อมต่อทั้งหมด ในกรณีนี้มี 11

ทดสอบ LEDs

ไปที่ https://127.0.0.1:7890/ เพื่อดู UI เซิร์ฟเวอร์ Fadecandy ซึ่งจะแสดงอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อทั้งหมดอีกครั้ง และช่วยให้สามารถควบคุมได้เล็กน้อย

การคลิกที่รูปแบบการทดสอบแบบเลื่อนลงจะช่วยให้คุณสามารถตั้งค่าพิกเซลทั้งหมดสำหรับ Fadecandy นั้นเป็นความสว่างเต็มหรือครึ่งหนึ่ง คุณยังสามารถทำให้ไฟ LED สีเขียวเล็กๆ บน fadecandy กะพริบเองได้ด้วยการคลิก "ระบุ"

ขั้นตอนที่ 20: กำหนดค่าเซิร์ฟเวอร์ Fadecandy

ตอนนี้ Fadecandys ทั้งหมดถูกโหลดแบบสุ่ม ก่อนหน้านี้ฉันติดป้ายรูปสามเหลี่ยมของฉัน 1-11 แต่ไม่มีทางที่คอมพิวเตอร์จะรู้ว่าอันไหนเป็นอันไหนในขณะนี้ ในการทำเช่นนั้น เราต้องสร้างไฟล์ปรับแต่ง

Fadecandy อันไหนคืออันไหน

ก่อนที่เราจะสามารถบอกคอมพิวเตอร์ได้ว่า Fadecandys อยู่ในลำดับใด เราต้องคิดให้ออกก่อนว่าตัวไหนเป็นตัวเรา ฉันทำสิ่งนี้โดยใช้ UI ของเบราว์เซอร์เพื่อทำให้แต่ละส่วนสว่างขึ้น จากนั้นให้สังเกตว่าเป็นส่วนใดและหมายเลขซีเรียลของมันคืออะไร

ไฟล์ปรับแต่ง

ในไฟล์ปรับแต่ง เราจะแสดงรายการหมายเลขซีเรียลทั้งหมด พิกเซลดัชนีที่เริ่มต้น และจำนวนพิกเซลที่พวกมันควบคุมในทางทฤษฎี ฉันพูดในทางทฤษฎีเพราะฉันจะจับคู่พิกเซลราวกับว่ามี 512 ต่อ Fadecandy แม้ว่าในความเป็นจริงจะมีน้อยกว่าก็ตาม สิ่งนี้ทำให้ง่ายขึ้นเพราะเรารู้ว่าพิกเซลแรกของ Fadecandy อยู่เสมอ [หมายเลข Fadecandy * 512]

Fadecandy ไม่สนใจว่าจริง ๆ แล้วแต่ละอันมีพิกเซลน้อยกว่าจำนวนสูงสุด และเราจะดูแลมันในรหัสการประมวลผลด้วย

กำลังโหลดไฟล์ปรับแต่ง

ตอนนี้ เพื่อเริ่มเซิร์ฟเวอร์ Fadecandy แทนที่จะคลิก fcserver.exe เราจำเป็นต้องส่งไฟล์กำหนดค่านี้ไปให้

เราทำสิ่งนี้โดยเปิดพรอมต์ cmd ภายในโฟลเดอร์ bin แล้วพิมพ์

fcserver config.json

ตอนนี้จะโหลด Fadecandys ทั้งหมดในที่อยู่ที่ถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 21: การทำแผนที่พิกเซล

การทำแผนที่ Dymaxion

บัคมินสเตอร์ ฟุลเลอร์ (ซึ่งเป็นที่นิยมในโดม geodesic) ได้สร้างแผนที่ dymaxion ซึ่งเป็นตัวแทนของโลกราวกับว่ามันอยู่บนพื้นผิวของ icosahedron สามารถพับเป็น 3D หรือพับเป็น 2D ได้

ในทำนองเดียวกัน ฉันกำลังทำให้พื้นผิวโดมแบนจากรูปร่าง 3 มิติไปเป็นการแสดง 2 มิติ ดังที่แสดงในภาพที่แนบมา การแสดง 2D นี้จะถูกแมปเป็นผืนผ้าใบการประมวลผล ซึ่งทุกสิ่งที่ฉันวาดบนผืนผ้าใบจะแสดงบน LED ทันที

กำลังประมวลผล

การประมวลผลเป็นภาษาโปรแกรมภาพ เช่นเดียวกับที่คุณวาดสี่เหลี่ยมผืนผ้าใน Photoshop โดยใช้เมาส์ คุณสามารถวาดสี่เหลี่ยมผืนผ้าในการประมวลผลโดยการเขียนโค้ดดังนี้:

ตรง (100, 80, 10, 50);

ซึ่งจะทำให้คุณมีสี่เหลี่ยมผืนผ้าเริ่มต้น 100 px ลง 80 px กว้าง 10 px และสูง 50 px

หากคุณไม่คุ้นเคยกับการประมวลผล ฉันขอแนะนำบทช่วยสอนของ Daniel Shiffman บน Youtube ซึ่งให้ความบันเทิงพอๆ กับข้อมูล

การวาดเส้นของ LEDs

การประมวลผลทำงานร่วมกับ Fadecandy ได้ตั้งแต่แกะกล่อง มีฟังก์ชั่นกำหนดไฟ LED เป็นเส้น โดยบอกว่า:

• ดัชนีเริ่มต้น / ที่อยู่ของ LED ในบรรทัดนั้น
• จำนวนพิกเซลจริงในบรรทัด
• ตำแหน่ง x, y ของจุดศูนย์กลางเส้น
• ระยะห่างระหว่างกัน
• มุมของเส้น

วาดรูปสามเหลี่ยม

ฉันเขียนฟังก์ชันสำหรับสามเหลี่ยมแต่ละประเภทของฉัน (ด้านเท่ากันหมดและหน้าจั่ว) ฉันบอกมัน:

• ดัชนีเริ่มต้น / ที่อยู่ของ LED ในสามเหลี่ยมทั้งหมดนี้
• ศูนย์กลางของรูปสามเหลี่ยม
• มุมที่สามเหลี่ยมทั้งหมดอยู่ที่

จากข้อมูลนี้ จะเขียนเส้นของ LED โดยใช้ตรีโกณมิติเพื่อวางอย่างถูกต้องบนผืนผ้าใบการประมวลผล

(คุณอาจจำได้ว่าย้อนกลับไปหลายก้าว ผมชี้ให้เห็นว่าเนื่องจากตำแหน่งของฟาเดแคนดีส์ สามเหลี่ยมหน้าจั่วบางรูปเริ่มต้นที่แถบที่ยาวที่สุดและบางอันที่สั้นที่สุด และบางอันเข้ามาทางซ้ายและบางส่วนทางขวา ซึ่งหมายความว่าผม จริงๆ แล้วมีสี่ฟังก์ชันสำหรับสามเหลี่ยมหน้าจั่ว)

เกี่ยวกับที่อยู่

เมื่อฉันพูดดัชนี / ที่อยู่ ฉันหมายถึงวิธีที่ Fadecandy จัดการกับ LED

เช่น.

• ใน Fadecandy แรก แถบแรกเริ่มต้นที่ 0
• ใน Fadecandy แถบแรก แถบที่สองเริ่มต้นที่ 64 (ไม่ว่าแถบแรกจะมีพิกเซลกี่พิกเซลก็ตาม)

ใน Fadecandy แรก แถบที่สามเริ่มต้นที่ 128 (ไม่ว่าจริง ๆ แล้วจะมีพิกเซลจำนวนเท่าใดในสองแถบแรก)

• ใน Fadecandy ที่สอง แถบแรกเริ่มต้นที่ 512 (ไม่ว่า Fadecandy อันแรกจะมีพิกเซลกี่พิกเซลก็ตาม
• ใน Fadecandy ที่สอง แถบที่สองเริ่มต้นที่ 576 (… คุณเข้าใจแล้ว)

รหัส

รหัสโดมของฉันในเวอร์ชัน "ว่างเปล่า" มีอยู่ใน github ที่นี่

รหัสนี้มีแผนที่ที่อธิบายข้างต้น แต่ไม่มีกราฟิกนอกเหนือจากวงกลมที่วาดโดยเมาส์

n.b พิกเซลจะแสดงผลในโค้ดนี้หากคุณมีเซิร์ฟเวอร์ Fadecandy ทำงานอยู่

ขั้นตอนที่ 22: การรวม Kinect

Kinect 1 หรือ 2?

Kinect มีสองรุ่น Kinect v1 ทำงานกับ Xbox 360 ในขณะที่ Kinect v2 ทำงานกับ Xbox One (อย่างสับสน)

ฉันใช้ Kinect v1.1 เหตุผลส่วนหนึ่งก็คือ การขยายความยาวของสาย USB บน Kinect v2 ทำได้ยากมาก เนื่องจากปริมาณข้อมูลที่ส่ง ต้องใช้สายต่อที่มีราคาแพงและหายาก เนื่องจาก Kinect ของฉันติดตั้งอยู่ที่ด้านบนสุดของโดม ฉันจึงไม่สามารถเชื่อมต่อ Kinect v2 กับเดสก์ท็อปโดยตรงบนพื้นได้ ปัญหาที่น่าขันที่จะมี แต่เราอยู่ที่นั่น

ภาพถ่ายและวิดีโอบางส่วนของฉันแสดง Kinect v2 นี่เป็นเพราะในตอนแรกฉันมีการตั้งค่าที่ฉันให้ Kinect v2 เชื่อมต่อกับสายแล็ปท็อปที่ผูกไว้ครึ่งทางบนโดม ซึ่งส่งข้อมูลผ่าน OSC ไปยังเดสก์ท็อปซึ่งควบคุมไฟ LED. สิ่งนี้ใช้ได้ดีสำหรับบางแอปพลิเคชัน แต่เมื่อฉันต้องการใช้การป้อนความลึกทั้งหมด ฉันไม่สามารถส่งไปทั่ว OSC ได้ ดังนั้นฉันจึงเปลี่ยนเป็น Kinect v1

การติดตั้ง

ฉันจะไม่พูดถึงการติดตั้ง SDK และรับสายเคเบิลที่ถูกต้องสำหรับ Kinect เนื่องจากมีคำแนะนำมากมายเกี่ยวกับวิธีการทำเช่นนั้น ฉันติดตั้ง SDK v1.8 และในการประมวลผล ฉันใช้ไลบรารี OpenKinect

ขั้นตอนที่ 23: การติดตามความลึกของ Kinect

รหัส

รหัสของฉันมีอยู่ใน github ที่นี่ มันค่อนข้างแสดงความคิดเห็นได้ดีดังนั้นมีการเรียกดู!

นี่คือภาพรวมของสิ่งที่โค้ดทำ:

ฟีดกล้องความลึก Kinect ถูกแมปกับสี (เช่น ไกล = สีแดง ปิด = สีเขียว) และแสดงบน LED โดยตรง แต่มันมีอะไรมากกว่านั้น

ประการแรก สีของพิกเซลแต่ละพิกเซลในส่วนความลึกฟีดจะคลาดเคลื่อนไปมารอบๆ เฉดสีจริงเพื่อเพิ่มเอฟเฟกต์ที่ส่องแสงระยิบระยับ

ประการที่สอง เมื่อเริ่มสเก็ตช์ การคลิกเมาส์จะเป็นการอ่านพื้นหลัง จากนั้นจะแสดงเฉพาะพิกเซลที่อยู่ใกล้กว่าการอ่านพื้นหลังนั้นเท่านั้น สิ่งนี้จะหยุดพื้น/เบาะรองนั่ง/โครงสร้างของโดมไม่ให้ปรากฏขึ้น

นอกจากนี้ยังมีฟังก์ชันเพื่อรีเซ็ตพื้นหลังที่อ่านทุกเฟรม x ดังนั้นหากคนในโดมนอนนิ่งๆ พวกเขาจะไม่ปรากฏขึ้น ซึ่งหมายความว่าการเคลื่อนไหวที่แท้จริงนั้นโดดเด่น แทนที่จะแสดงเรื่องไร้สาระที่ลึกซึ้งทั้งมวล (ในไม่ช้าฉันจะแทนที่สิ่งนี้ด้วยเวอร์ชันที่ผิดพลาด ดังนั้นพื้นหลังจะไม่ทำการรีเซ็ต "ยาก" เช่นนั้น แต่จะค่อยๆ พัฒนาขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป)

นอกจากนี้ยังมีแอนิเมชั่นพื้นหลังที่แสดงกลุ่มของหยดสี จำนวนของกลุ่มจะถูกแมปผกผันกับปริมาณของการกระทำที่เกิดขึ้นในโดม ดังนั้นหากไม่มีใครอยู่หรือพวกมันยังคงอยู่ แสดงว่ามีแอนิเมชั่นจำนวนมาก จากนั้นจะค่อยๆ หายไปเมื่อมีการเคลื่อนไหวภายในมากขึ้น

ขั้นตอนที่ 24: โดมเสร็จแล้ว

ฉันหวังว่าคุณจะได้เรียนรู้บางสิ่งและพบว่าสิ่งนี้น่าสนใจ ลองดูวิดีโอแบบเต็มซึ่งมีฟุตเทจของโดมที่ทำงานอยู่

ฉันได้รวมภาพถ่ายการเปิดรับแสงนานบางภาพที่ถ่ายจาก When in Dome ที่นี่ด้วยเพื่อความสนุกสนาน สนุก!

รางวัลที่หนึ่งในการประกวด Make it Glow 2018