Datagenererede surfbrætter: 11 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Dette er taget fra min senioropgave i industrielt design fra for cirka et år siden, så undskyld hvis der er nogle huller i det, min hukommelse kan være lidt væk. Det er et eksperimentelt projekt, og der er så mange ting, der kunne have været gjort anderledes, tøv ikke med at fortælle mig det.

Dette projekt er på et system, der indsamler data til at køre et surfboard-byggeprogram. En enhed, der logger aflæsninger fra kraftsensorer, mens du surfer og anvender disse data på en måde, der optimerer formen på dit surfbræt gennem generativ modellering.

Det, der får dette projekt til at fungere, er, at surfbrættet er et interessant objekt, hvor kraften, der påføres objektets top, har en lige og modsat reaktion til bunden. Betydning, hvis du trykker mere eller mindre med tæerne eller hælen, når du vender dit surfbræt, bør diktere, hvor dit surfbræt skal formes anderledes.

SURFBOARD DESIGN

Jeg går ud fra, at ikke alle er ekspert i nutidigt surfbræddesign, og jeg kan heller ikke kalde mig selv, selvom her er min fortættede forklaring. Surfbrætter er køretøjer til at flytte vand gennem finnerne, det gør det ved at kanalisere vand gennem bundkonkaven og den samlede plankeoversigt. Surfbrættet kan overdrives gennem asymmetriske former, hvor du opretter et surfbræt, der identificerer tå / hæl vægtfordeling og forsøger at udnytte det. Gennem at identificere, hvor surferen lægger mest pres på at vende deres surfbræt, kan vi optimere en asymmetrisk form for den enkelte surfer.

HVEM ER DETTE TIL

Dette er et projekt, der henvender sig til en mellemliggende til avanceret surfer, en person, der muligvis får deres andet eller tredje surfbræt. På dette tidspunkt er du begyndt at udvikle en stil, der dikterer, hvordan dit surfbræt skal fungere under dine fødder.

RESSOURCER & FÆRDIGHEDER

Dataene logges ved hjælp af en Arduino mini og analyseres med excel. Til modellering af surfbrættet skal du have en kopi af Rhinocerous 3D med Grasshopper installeret på den. For faktisk at producere surfbrættet skal du have adgang til en CNC, der er stor nok til at fræse et surfbræt.

Trin 1: Sensorpuden

BLADET

Puden er i det væsentlige en vandtæt taske, der beskytter netværket af sensorer, samtidig med at du får adgang til arduino- og sd -kortet, når du har surfet.

Posen er konstrueret af damforing, der klæbes ved hjælp af PVC -lim.

// Materialer //

+ damforing

+ PVC-lim

+ FPT Cap

+ Male Adapter

+ VHB-tape

+ 3 mm styren

+ Dobbeltsidet filmbånd

// Værktøjer //

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

+ Loddejern

+ Lineal

SENSOREN

+ Kraftsensormodstand (11)

+ 10k ohm Modstand (11)

+ Strandet ledning

+ Arduino mini

+ Arduino Datalogging Shield

+ Batteri

Trin 2: Testbrættet

// Intro //

For korrekt at generere et nyt surfbræt skal du starte med en demomodel. Denne demo genskabes i græshoppedefinitionen og er grundlaget for, hvor formen genereres fra. Af denne grund bliver du nødt til at lave en testmodel, som du enten kan håndforme, hvis du er god nok eller få CNCd. Jeg inkluderede AKU shaper -filen. Den anden mulighed er at bruge en 5'8 Hayden Shapes hypto-krypto https://www.haydenshapes.com/pages/hypto-krypto, der er temmelig lig basismodellen.

// Detaljer //

+ Blank - EPS (Den flyder lidt bedre end polyurethan og er lidt lettere. Puden er temmelig tung)

+ Harpiks - Epoxy (Det er lidt mindre sandsynligt, at det dingler og også dets fjedring giver sensorerne en bedre aflæsning, du skal også bruge Epoxy, når du glasfiberer et EPS -emne)

+ Glasfiber - 4x6 (Dette er et tungere glasjob end et standard surfbræt, det er vigtigt for brættet ikke at få for mange dings, det er allerede ret tungt med puden, og da brættet er lidt heftigt, kan det stadig flyde dig ret godt med alt dette glas)

Trin 3: Skæring af puden

// Intro //

Puden er konstrueret af damforing. Jeg brugte en vinylskærer med et skærebræt under til at skære alle stykkerne ud, men jeg ville tro, at det ville fungere at udskrive mønsteret og derefter skære det ud med en X-Acto-kniv.

// trin //

1. Hver af disse nedskæringer skal udføres for begge sider som i illustrationen

2. Snit 1, 2 & 3 bruges til indersiden af sensorpladen. Disse stykkers primære funktion er at holde sensorerne på det rigtige sted og organisere ledningerne.

3. stykke 4 & 5 udgør den pose, som alle sensorerne vil gå ind i

4. Jeg skar også styrenstykker ud, der går over kabinetterne, teorien bag dette er at udvide sensorernes gennemgang ved at øge overfladen.

Trin 4: Tilslutning af puden

// Intro //

Netværket, der udgør dette projekt, er forbundet til en arduino mini med et datalogningssværn. Det kan gøres mere eller mindre kompliceret afhængigt af hvor præcis du vil have dit datasæt til at være. Jeg nøjedes med 11 pins ved at tage to målinger fra midten foran og en fra kanterne. Dette giver dig mulighed for at identificere, hvor trykket påføres, selvom det er bredt, er nok til at give programmet en god idé om, hvordan surfbrættet skal genereres.

// Ressourcer //

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

// trin //

1. Følg skematisk og led hver af sensorerne, jeg brugte stabelhoveder https://www.sparkfun.com/products/11417 til at lodde hver af sensorerne, jeg er ikke den bedste til lodning, og det er en sikker måde for at forhindre smeltning af dine sensorer.

2. Jeg brugte også et brødbræt til at organisere mit bræt, modstande og batteri Det er ikke helt nødvendigt, men det var rart at have det i en dejlig pakke

3. Jeg brugte dobbeltsidet tape til at klæbe alle puddelene

Det er ikke helt nødvendigt at bruge PVC -lim, selvom du kunne

Trin 5: Limning af puden

// Intro //

Jeg elsker damforing, det er nogle virkelig fede ting, jeg havde aldrig engang hørt om det før jeg lavede dette projekt, men gennem nogle undersøgelser besluttede det mig for at være et godt materiale til at bygge puden. Damforet er en PVC -belagt nylon, hvilket betyder, at du kan bruge PVC -rørlim til at svejse det sammen og skabe et helt vandtæt kabinet. Det er også fantastisk, for så kan du bruge det til at svejse PVC -rør til det og tilføje adgangspunkter til Arduino.

// trin //

1. For at lave kompositten skal alle stykker lægges på underlagets pude

2. Du kan klæbe alle sensorstykker ved hjælp af enten dobbeltsidet tape eller PVC -lim

3. Brug PVC -fittings til at oprette adgangspunktet til Arduino på det øverste stykke stykke.

+ Der er en fin streg, når PVC -limen påføres for meget, gør at den bobler op og er sprød, men for lidt gør bindingen svag. Du skal bare eksperimentere med nogle stykker og få en forståelse af, hvordan det fungerer

3. Når alle stykker er tørre, klæber du toppen og bunden af puden, du har stort set en chance for at gøre dette, så vær tålmodig, jeg gjorde det i sektioner og lavede to limlinjer for at sikre, at det ikke ville lække.

+ Puden jeg byggede varede to sessioner, før den begyndte at gå i stykker, saltvand er ret brutalt.

4. Brug VHB -tape til at klæbe puden til surfpladen

+ Sørg for at tørre dækket af med fortynder, og sørg for, at det er super rent, inden du lægger puden

+ VHB -tape er virkelig stærkt, jeg havde ingen problemer med at puden faldt af

Trin 6: Arduino Data Logging Program

// Intro //

Arduino -programmet logger data fra sensornetværket til et SD -kort. Inkluderet er nogle ressourcer til formatering og fejlfinding af SD -kort. De kan være lidt pinlige. Koden er hentet fra https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Datalogger og ændret til at omfatte alle sensoraflæsninger.

// Ressourcer //

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

// Kode //

/* SD -kort datalogger Dette eksempel viser, hvordan man logger data fra tre analoge sensorer til et SD -kort ved hjælp af SD -biblioteket. Kredsløbet: * analoge sensorer på analoge ins 0, 1 og 2 * SD -kort knyttet til SPI -bus som følger: ** MOSI - pin 11 ** MISO - pin 12 ** CLK - pin 13 ** CS - pin 4 (for MKRZero SD: SDCARD_SS_PIN) oprettet 24. nov 2010 ændret 9. apr 2012 af Tom Igoe Denne eksempelkode er i det offentlige domæne. */ #include #include const int chipSelect = 4; void setup () {// Åbn seriel kommunikation, og vent på, at porten åbnes: Serial.begin (9600); mens (! Seriel) {; // vent på, at den serielle port skal oprette forbindelse. Kræves kun til indbygget USB -port} Serial.print ("Initialiserer SD -kort …"); // se om kortet er til stede og kan initialiseres: if (! SD.begin (chipSelect)) {Serial.println ("Kort mislykkedes eller ikke til stede"); // ikke gør noget mere: vende tilbage; } Serial.println ("kort initialiseret.");} Void loop () {// lav en streng til samling af data til log: String dataString = ""; // læs tre sensorer og tilføj 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); hvis (analogPin <2) {dataString += ","; }} // // åbn filen. Bemærk, at kun en fil kan være åben ad gangen, // så du skal lukke denne, før du åbner en anden. Fil dataFile = SD.open ("datalog.txt", FILE_WRITE); // hvis filen er tilgængelig, skriv til den: if (dataFile) {dataFile.println (dataString); dataFile.close (); // udskriv også til den serielle port: Serial.println (dataString); } // hvis filen ikke er åben, dukker der op en fejl: else {Serial.println ("fejl ved åbning af datalog.txt"); }}

Trin 7: Indsamling af data

// Intro //

Nu er det tid til at prøve puden. Sæt batteriet i, og isæt SD -kortet. Det er en god idé at teste programmet for at sikre, at det logger dataene korrekt, før du går ud. Vær forsigtig, når du strammer PVC -dækslet, så du ikke river puden, trådene er ret heftige, selvom det også er en god idé at støve gevindet af, så det er super vandtæt

Det er en skør ting at surfe med denne pude, havet er ikke altid det pæneste, og puden er et ret klodset objekt. Jeg indsamlede data ved hjælp af puden to gange, og efter det var jeg bange for, at puden ikke ville holde en anden. Du skal være temmelig sikker på vandet og tage det ud på temmelig tamme dage, så det ikke bliver flået af store bølger, eller du kommer i en situation med et tungere end normalt surfbræt.

Trin 8: Parering af dataene

// Intro //

Når du er færdig med at indsamle data, skal du indsætte dit SD -kort i din computer, og du skal have en mappe, der indeholder en meget lang log med numre. Da logning fungerer ved løbende at køre en række omstridte aflæsninger, bliver du nødt til at kopiere loggen til excel eller google -ark for at organisere hvert af sensorsættene. Du vil gerne tage den gennemsnitlige aflæsning af hver sensor for at gøre den klar til at indsætte i græshoppedefinitionen.

Det er ret let at identificere, hvornår du påførte pres, fordi du får drastisk forskellige aflæsninger, end da du sad på dit bord. Det bliver temmelig spastisk et stykke tid og går derefter tilbage til at være konsekvent. Kaos tider er, hvad du vil … bare slet resten.

Trin 9: Generering af brugerdefineret surfbræt

// Intro //

For dette trin skal du være lidt dygtig inden for næsehorn og græshoppe, men det er ikke for avanceret på nogen måde. I græshoppedefinitionen vil du bemærke, at der er en masse noder knyttet til forskellige punkter, hvad du skal gøre er at udskifte hver af noderne med de relevante sensoraflæsninger. Efter at have indsamlet data og analyseret dem i excel, skal du være sikker på at holde styr på, hvor hver af målingerne kom fra, så du kan justere græshoppemodellen for korrekt at generere den optimale form.

// trin //

1. Åbn græshoppe, og indlæs det generative surfbræt def

2. Indsæt målingerne fra dataloggen. Jeg brugte medierne fra hver aflæsning.

3. Bag modellen i græshoppe

+ du vil have en ramme for surfbrættet med bare vektorer

4. SWEEP2 ved hjælp af skinner langs midten og udvendige kurver

+ Dette tager lidt tid og tålmodighed. Du skal muligvis også blande overflader for at få det hele vandtæt

Trin 10: Fræsning af surfbrættet

Det sidste trin er Fræsning af Surfboard. Jeg brugte to styrofoam-blokke, som jeg købte fra hjemmedepot https://www.homedepot.com/p/2-in-x-4-ft-x-8-ft-R-8-… og spray limede dem sammen så den var tyk nok til at rumme vipperen og bræddetykkelsen. Jeg brugte en Multicam 3000 ved hjælp af RhinoCAM. Jeg er ingen CNC -ekspert og havde meget hjælp i dette trin, så jeg kan virkelig ikke tilbyde andre råd end at få nogen til at gøre dette trin for dig;)

Trin 11: Endelige tanker

Dette projekt tog mig cirka et år, og jeg blev færdig med det for næsten et år siden. Jeg viste det på både CCA Industrial Design Senior Show og Maker Faire. Jeg har sat det på her nu, fordi det tog mig så lang tid at faktisk se det igen … jeg var så træt af at se på det her. Jeg håber, at du sætter pris på det, jeg tror, at denne type forskning og arbejde kan være nyttigt i andre projekter, hvis nogen rent faktisk forsøger at gøre dette instruerbart, lad mig vide, hvad det er for en skør ting, og det ville være dejligt at se andre mennesker tage på sig det. Jeg tror, at der er et væld af data, der kan fanges og bruges til at skabe produkter på en ny måde. Jeg tror, at vi var ved at komme ind i en ny tidsalder for tilpasning, og ting, der kan skræddersyes til denne type hurtige prototyper, kan komme i hurtig personlig fremstilling.

Jeg er glad for at besvare eventuelle spørgsmål vedrørende processen, teorier, nogen af programmerne eller surfbræddesign generelt.