Vòm LED tương tác với Fadecandy, Xử lý và Kinect: 24 bước (có Hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Gì

When in Dome là một mái vòm trắc địa dài 4,2m được bao phủ bởi 4378 đèn LED. Tất cả các đèn LED đều được lập bản đồ riêng và có thể định địa chỉ. Chúng được kiểm soát bởi Fadecandy và Xử lý trên máy tính để bàn Windows. Kinect được gắn vào một trong các thanh chống của mái vòm, vì vậy có thể theo dõi chuyển động bên trong mái vòm và mọi người có thể tương tác với ánh sáng.

Tại sao

Tôi đang khám phá trải nghiệm nhóm thông qua tương tác được chia sẻ. Tôi thích tạo giao diện mà nhiều người có thể sử dụng cùng một lúc. Bề mặt LED của mái vòm tạo ra đầu ra phù hợp cho giao diện nhiều người dùng vì nó rất lớn, rất nhiều người có thể nhìn thấy nó. Mái vòm cũng tạo ra một không gian hình cầu, ấm cúng, khuyến khích mọi người quay mặt về phía nhau. Kinect hoạt động tuyệt vời như một đầu vào nhiều người dùng vì mọi người có thể di chuyển xung quanh và ảnh hưởng đến trường độ sâu cùng một lúc, giới hạn duy nhất là số người có thể phù hợp với không gian cùng nhau.

Tôi đang liên tục phát triển các phương pháp tương tác mới cho When in Dome, để xem các phương thức nhập liệu khác nhau có tác dụng gì và phương pháp nào hoạt động tốt cho các nhóm người khác nhau. Tôi đặc biệt muốn xem giao diện nào khuyến khích kết nối giữa bạn bè và người lạ bên trong mái vòm và điều gì làm cho trải nghiệm được chia sẻ cảm thấy có ý nghĩa và đáng giá.

Ở đâu

Tôi đã thiết kế và xây dựng When in Dome như là dự án cuối cùng cho Thạc sĩ của tôi, đó là Thiết kế cho Hiệu suất và Tương tác tại Phòng thí nghiệm Kiến trúc Tương tác, The Bartlett, UCL.

Thế nào

Một số công nghệ và công cụ được sử dụng:

• Fadecandy
• Xử lý
• Kinect (Tôi nhận được của tôi từ eBay)
• Cưa
• Theo dõi cưa
• Máy may
• Hàn sắt
• Súng bắn nhiệt
• Súng bắn keo nóng
• Máy cắt laser
• Máy khoan

Một số thiết bị được sử dụng:

• Bộ trung tâm Buildwithhubs
• Gỗ xẻ đã qua xử lý làm thanh chống mái vòm
• Ván ép dương 4mm
• Vải khuếch tán màu trắng
• Vải đen
• Thanh nhôm phẳng
• Kết nối Wago
• 12awg và 24awg cáp
• Nguồn điện 5v 30A
• Sàn xốp
• Đầu nối Jst
• Tụ điện

Đi nào

Có rất nhiều thành phần trong dự án này mà tôi sẽ nói qua, tôi hy vọng bạn tìm thấy điều gì đó hữu ích và thú vị bên trong!

Bước 1: Mái vòm

Bộ công cụ Hub

Tôi đã quyết định xây dựng mái vòm của mình bằng một bộ công cụ từ buildwithhubs và tôi chắc chắn sẽ giới thiệu chúng.

Họ bán bộ dụng cụ kết nối và đưa ra lời khuyên về những vật liệu cần mua cho thanh chống. Hầu hết các mái vòm của họ được sử dụng trong khu vườn riêng của mọi người, trong khi mái vòm của tôi sẽ ở nơi công cộng, vì vậy tôi cũng đã mua bộ mũ bảo hiểm bổ sung của họ, giúp các thanh chống không bị bung ra nếu ai đó dựa vào mái vòm.

Kích thước

Mái vòm của tôi có đường kính 4,2m. Tôi chọn kích thước này vì nó có nghĩa là cạnh dài nhất của các hình tam giác tạo nên mái vòm sẽ là 1,2m và kích thước này vừa vặn với các tấm ván ép khi tôi đến làm các tấm để giữ đèn LED.

Bước 2: Tạo các thanh chống

Độ dài

Tôi đã sử dụng máy tính thanh chống của buildwithhubs để tính ra độ dài cần thiết để làm một mái vòm 4,2m. 30 "quần đùi" ở 1059mm và 35 "dài" ở 1209mm.

Vật liệu

2 gói gỗ xẻ 24 19mm x 38mm x 2400mm từ B&Q (theo khuyến nghị trên trang web buildwithhubs) là đủ cho một mái vòm. Điều này hoạt động đủ tốt nhưng nếu tôi làm lại, tôi sẽ nhận được thứ gì đó có sức mạnh bên hơn.

Tiến trình

Các thanh chống được cắt theo chiều dài bằng cách sử dụng một cái cưa nhỏ và sau đó tôi sơn chúng bằng cách đặt chúng phẳng trên một tấm phủ bụi và lăn lên trên chúng. Điều này tạo nên một thời gian vui vẻ!

Sau đó, tôi gộp chúng lại với nhau thành nhiều lô 6 chiếc cùng một lúc và vặn các miếng đầu nối vào các đầu.

Bước 3: Xây dựng mái vòm

Sau khi các thanh chống được tạo thành, việc xây dựng mái vòm trở nên cực kỳ dễ dàng. Tôi sẽ không nói chi tiết về quá trình này vì có hướng dẫn trên trang web buildwithhubs và họ cũng cung cấp một tập sách nhỏ.

Bước 4: Nâng cao

Tôi không muốn các bảng LED nằm ngay cạnh sàn nhà, vì điều này có nghĩa là rất nhiều trong số chúng sẽ bị chặn bởi những người trong mái vòm. Tôi cũng muốn làm mái vòm cao hơn để nó có cảm giác rộng rãi và dễ chịu hơn.

Chân

Tôi tạo những chiếc chân cao 50cm trong số 2x4s và vặn các đầu nối tương tự vào chúng làm thanh chống.

Sau đó, để tăng độ bền và tính toàn vẹn cấu trúc của chân đế, tôi đã sử dụng thanh nhôm phẳng để tạo chữ X giữa mỗi phần chân.

Cánh cửa

Tôi đã loại bỏ một trong những thanh chống ngang để làm ô cửa, và thay thế nó bằng một miếng ván ép trên sàn để giữ cho các chân ở khoảng cách chính xác.

Bước 5: Lập kế hoạch Đèn LED sẽ trông như thế nào

Phần mềm

Tôi đã sử dụng SketchUp cho công việc lập kế hoạch 3D của mình vì nó có sẵn để sử dụng miễn phí trong một ứng dụng trong trình duyệt. May mắn thay (vì tôi không phải là chuyên gia lập mô hình 3D), tôi đã tìm thấy một mô hình mái vòm trắc địa có sẵn trong kho 3D, nơi có vô số mô hình miễn phí.

Có bao nhiêu đèn LED?

Bố cục đã phải xem xét đến tính thẩm mỹ nhưng cũng như sức mạnh và phân phối dữ liệu. Tôi quyết định sử dụng 11 Fadecandys (và 11 bộ nguồn) để che 33 hình tam giác của mái vòm. Điều này có nghĩa là các Fadecandys (và bộ nguồn) sẽ tạo thành 3 hình tam giác, mỗi hình tam giác và một mặt của mái vòm có thể mở ra để mọi người có thể nhìn vào từ bên ngoài.

Điều này đã cho tôi tối đa 512 đèn LED trên 3 hình tam giác, vì mỗi Fadecandy có thể điều khiển 8 dải lên đến 64 mỗi dải.

Quyết định bố cục

Không phải tất cả các tam giác đều được tạo ra bằng nhau! Mái vòm của tôi là kiểu 2V, có nghĩa là nó có hai dạng là tam giác, đều và cân.

Tôi đã nghĩ ra bốn bố cục tiềm năng khác nhau cho đèn LED và truy cập Instagram để hỏi mọi người xem họ thích bố cục nào nhất. Phong cách 1 và phong cách 3 dường như đi lên hàng đầu. Phong cách 3 là yêu thích của tôi nhưng các tam giác đồng tâm trong phong cách 3 thực sự đòi hỏi nhiều dải LED hơn so với bố cục sọc, vì vậy tôi quyết định chọn kiểu 1. Điều này có nghĩa là có 8 hình tam giác đều với bố trí đèn LED tam giác đồng tâm và 25 hình tam giác cân với đèn LED sọc bố trí.

Vì các tam giác đều lớn hơn và có bố cục đồng tâm, chúng sử dụng nhiều đèn LED hơn mỗi tam giác cân. Vì vậy, tôi đã phải chia các cạnh bằng nhau trên Fadecandys.

8 trong số các Fadecandys điều khiển 1 tam giác đều và 2 tam giác cân. Mỗi Fadecandys điều khiển 3 tam giác cân.

Bước 6: Tìm hiểu thêm về bố cục đèn LED

Với bố cục chung đã được quyết định, tôi cần tính toán chính xác số lượng đèn LED tôi sẽ đặt trên mỗi bảng điều khiển. Tôi đã làm điều này bằng cách sử dụng kết hợp một bảng tính để tìm ra cách tốt nhất để tối đa hóa khả năng của Fadecandy và các bản vẽ theo tỷ lệ trong Illustrator, vì vậy tôi có thể xem bố cục sẽ trông như thế nào.

Tối đa hóa khả năng của Fadecandy: Đường và Dải

Tôi đã đề cập trước đó rằng mỗi Fadecandy có thể chạy tối đa 8 dải 64 pixel mỗi dải. Hình tam giác của tôi chứa nhiều đường có độ dài pixel khác nhau, một số đường chỉ có rất ít pixel.

Nếu tôi coi mỗi một trong những dòng đó như một dải, tôi sẽ mất đi rất nhiều khả năng của Fadecandy.

Ngược lại, nếu tôi muốn tối đa hóa hoàn toàn khả năng của Fadecandy và có 64 đèn LED trên mỗi dải, tôi cần có một số dải bắt đầu ở giữa dòng và điều đó sẽ gây nhầm lẫn khi lập bản đồ sau này.

Tôi đã phải tìm ra cách tốt nhất để nối các đường với nhau thành các dải để tối đa hóa khả năng dải càng nhiều càng tốt, mà không bị tách các đường.

Đến cuối cùng…

Các tấm bên đều có bốn dải, được tạo thành từ:

• 30, 30 (tổng số 60 - màu đỏ trên hình ảnh đính kèm)
• 30, 22 (tổng số 52 - màu cam trên hình ảnh đính kèm)
• 22, 22, 14 (tổng số 58 - màu vàng trên hình ảnh đính kèm)
• 14, 14, 6, 6, 6 (tổng số 46 - màu xanh lá cây trên hình ảnh đính kèm)

Tấm Isosceles có hai dải, được tạo thành từ:

• 23, 28 (tổng số 51 - màu xanh lam trên hình ảnh đính kèm)
• 3, 7, 11, 15, 19 (tổng số 55 - màu tím trên hình ảnh đính kèm)

Bước 7: Bố trí Fadecandys và Nguồn điện

Hình ảnh này cho thấy một cái nhìn phẳng của bề mặt của mái vòm.

Bảng LED

Mỗi bảng hình tam giác đã được gắn nhãn với số 1-11, đề cập đến Fadecandy điều khiển nó. Mỗi Fadecandy có ba hình tam giác, vì vậy các hình tam giác cũng có một chữ cái, A-C.

Các yếu tố khác

Các hộp màu xanh lá cây hiển thị vị trí của Fadecandys. Mỗi Fadecandy được gắn trên một bảng điều khiển nhỏ cũng phân phối điện năng, tôi sẽ trình bày chi tiết điều này trong thời gian vài bước.

Các hộp màu tím hiển thị các trung tâm USB. Các Fadecandys được kết nối với máy tính để bàn Windows, thông qua các trung tâm này.

Các hộp màu xanh lam hiển thị vị trí của các nguồn điện, được đặt trong 3 hộp khô, trên sàn xung quanh mái vòm.

Chỉ để làm cho nó phức tạp hơn một chút

Nếu bạn so sánh vị trí của FC10 và FC11, bạn sẽ nhận thấy FC10 gần đường dài nhất trong các bảng cân của nó, trong khi FC11 gần đường ngắn nhất.

Ngoài ra, nếu bạn nhìn vào 10C, bạn sẽ thấy rằng Fadecandy ở bên phải của nó, trong khi 10A là ở bên trái.

Tôi đã phải tính đến các biến thể này khi xem xét mỗi dải đèn led cần bao nhiêu cáp khi bắt đầu và khi ánh xạ chúng.

Bước 8: Chuyển đường thành dải

Bảng tính này là để tìm ra lượng cáp cần thiết để đi vào đầu mỗi phần của dải LED.

Cần bao nhiêu cáp?

Một số dòng được gắn nhãn "jst" có nghĩa là chúng là phần bắt đầu của dải và chỉ cần một đầu nối JST.

Một số dải có "jst" và chiều dài, có nghĩa là dải bắt đầu cách Fadecandy một khoảng cách xa (như chúng ta đã thấy trong bố cục ở bước trước) và cần chiều dài cáp đó để tiếp cận nó trước khi thêm đầu nối JST.

Một số dải chỉ có chiều dài, có nghĩa là chúng cần được nối vào phần dải trước chúng bằng chiều dài cáp đó.

Bước 9: Chuẩn bị dải LED

Dải đèn LED

Tôi đang sử dụng dải đèn LED kiểu ws2812b, có ba đầu vào, nguồn 5V, mặt đất và dữ liệu. Sử dụng đầu nối JST 3 chân cái cho phép tôi kết nối với từng chân này riêng lẻ. Các đối tác đực của các đầu nối JST sẽ cung cấp nguồn và dữ liệu.

Hàn

Sử dụng bảng tính của tôi từ bước trước, tôi cắt tất cả dải đèn LED theo độ dài cần thiết, hàn trên độ dài yêu cầu của cáp và các đầu nối JST. Tôi cũng đặt một tụ điện ở đầu mỗi dải, điều này để tránh bất kỳ đỉnh nào trong dòng điện ban đầu làm hỏng pixel đầu tiên trong dải. (Tôi đã từng xảy ra điều này trước đây trong các dự án trước đây mà tôi không thêm tụ điện, vì vậy nó chắc chắn đáng làm.)

Niêm phong

Tôi đã thêm một ít silicone RTV vào phần tiếp xúc của dải, phủ nó trong co ngót nhiệt rõ ràng và thổi nó bằng súng nhiệt để hàn lại lớp chống thấm nước.

Bước 10: Tạo bảng điều khiển

Vật liệu

Tôi quyết định sử dụng ván ép dương 4mm để làm các tấm. Tôi giữ cho nó gầy đi để giảm cân. Tôi đã tính toán tổng trọng lượng của ván ép và liên hệ với các nhà xây dựng để kiểm tra xem liệu tôi có nằm trong phạm vi trọng lượng cho phép khi treo đồ ra khỏi cấu trúc mái vòm hay không. Vì trọng lượng được phân bổ khá đồng đều trên mái vòm, nó là tốt. Tôi đã rất thích sử dụng acrylic nhưng tiếc là nó đã vượt quá ngân sách đối với tôi cho dự án này.

Dải đèn LED đính kèm

Tôi không muốn dán dải đèn LED trực tiếp vào các bảng vì tôi muốn có thể thay thế các phần của dải bị lỗi và có khả năng tái sử dụng tất cả các dải vào một thời điểm nào đó, vì vậy tôi quyết định tạo các lỗ trên bảng để sử dụng dây buộc. Các dấu chấm trên hình ảnh đính kèm cho thấy cách bố trí của các lỗ buộc cáp.

Cắt các tấm

Tổng cộng có 33 hình tam giác, và tôi ghép chúng vào 9 tấm ván ép 2440 x 1220mm thông qua cách bố trí bạn thấy trong hình ảnh đính kèm.

Trong một thế giới lý tưởng, tôi sẽ đặt từng tấm trong số 9 tấm ply trực tiếp vào máy cắt laser và cắt các hình tam giác và lỗ buộc cáp cùng một lúc. Đáng buồn là chúng ta đang sống trong một thế giới mà máy cắt laser 2440 x 1220mm rất hiếm, vì vậy các hình tam giác phải được cắt ra bằng cách sử dụng cưa đường.

Đáng buồn hơn, chúng ta cũng không sống trong một thế giới mà ngay cả một tấm hình tam giác của tôi cũng có thể vừa với máy cắt laser ở trường, vì vậy tôi phải cắt bằng laze một nửa mẫu của mỗi thiết kế hình tam giác và sử dụng nó để khoan các lỗ bằng tay.

Tôi cũng sơn mặt sau của các hình tam giác, hầu hết là màu đen và sau đó là sáu hình màu bạc ngẫu nhiên.

Bước 11: Cáp Buộc dải đèn LED vào bảng điều khiển

Đây là rất nhiều dây cáp! May mắn thay tôi đã có một số người bạn để giúp đỡ.

Nhãn cáp

Tôi đã gắn nhãn cho mỗi đầu nối JST bằng một nhãn cáp được mã hóa màu, để giúp dễ dàng hơn khi cắm vào Fadecandy của nó. Chúng được sắp xếp theo thứ tự cầu vồng, vì vậy đối với mỗi Fadecandy có:

• Dải 1- Đỏ
• Dải 2 - Màu cam
• Dải 3 - Màu vàng
• Dải 4 - Màu xanh lá cây
• Dải 5 - Xanh lam
• Dải 6 - Tím
• Dải 7 - Xám
• Dải 8 - Trắng

Không phải là cầu vồng chính xác nhưng, đó là màu sắc của các nhãn và nó hoạt động!

(Một số Fadecandys, những cái chỉ sử dụng 3 tấm cân, thay vì 1 tấm đều và 2 tấm cân, chỉ sử dụng 6 dải.)

Bước 12: Treo các tấm trong mái vòm

Các tấm hình tam giác của tôi nhỏ hơn một chút so với khoảng cách giữa các thanh chống, tôi muốn chúng treo tự do trong không gian hơn là gắn chúng kiên cố vào các thanh chống.

Phương pháp treo

Mỗi nút của mái vòm có một chốt mắt - chúng không đạt tiêu chuẩn nhưng Buildwithhubs có bán chúng theo gói. Những thanh chắn sáng này rất thích hợp để treo đồ (mặc dù hãy cẩn thận để không treo quá nhiều trọng lượng lên một nút).

Tôi quyết định sử dụng paracord và clip carabiner nhỏ. Dây được luồn qua hai lỗ ở mỗi góc của bảng điều khiển. Carabiner kẹp dây vào mắt. Để thắt chặt dây và đảm bảo bảng điều khiển được đặt đúng vị trí trong không gian, tôi cũng đã thêm một nút chuyển đổi bằng nhựa cho mỗi chiếc. Điều này có nghĩa là chúng có thể dễ dàng được cắt ra khi lỏng lẻo, và sau đó được thắt chặt sau đó để đặt chúng ở trung tâm của không gian.

Tôi rất vui với cách làm ra phương pháp carabiner. Thật hài lòng khi kẹp các tấm vào mái vòm, nhấp vào nhấp chuột. Việc loại bỏ chúng cũng nhanh chóng và dễ dàng.

Bước 13: Tạo bảng phân phối dữ liệu và nguồn

Vì vậy, chúng tôi đã hàn vô số đầu nối JST với vô số dải đèn LED, nhưng chúng cắm vào cái gì?

Mọi dải cần kết nối với nguồn điện, mặt đất và dữ liệu từ Fadecandy. Có 11 bảng kết nối chứa 11 Fadecandys và phân phối điện từ 11 bộ nguồn. Tôi cắt laser những tấm này ra khỏi tấm gỗ dương 4mm còn sót lại. Ở bên cạnh, có các khe cho các miếng khóa dán, giúp gắn các tấm vào thanh chống mái vòm một cách gọn gàng.

Quyền lực

Mỗi đèn LED sử dụng 0,06A ở độ sáng đầy đủ. Điều này có nghĩa là tổng công suất cần thiết để 4378 pixel hoạt động hết công suất là ~ 1,3kW.

Tuy nhiên, về cơ bản tôi có 11 mạch nguồn hoàn toàn riêng biệt. (Chúng chỉ được kết nối qua -ve thông qua Fadecandy. Không kết nối + ve của các bộ nguồn riêng biệt vì điều này rất nguy hiểm.) Mỗi mạch chỉ cấp nguồn cho tối đa 428 pixel, tổng cộng 128W, vì vậy dòng điện ở mức mức độ an toàn hơn nhiều.

Bộ nguồn của tôi có khả năng cung cấp 150W mỗi bộ (30A ở 5V).

Trên bảng kết nối, nguồn và đất đến từ nguồn điện ở phía dưới, sau đó nó được kết nối với các đầu nối wago, phân phối nó qua 8 đầu nối JST nam.

Dữ liệu

Fadecandy được gắn vào bên trái của bảng điều khiển và cáp USB đi vào từ phía dưới giống như cáp nguồn.

Cáp dữ liệu của đầu nối JST được hàn vào một dải chân cắm đầu cái duy nhất cắm vào các chân của Fadecandy. Một trong các chân nối đất trên Fadecandy được kết nối với mạch nối đất. (Các chân nối đất đều được nối với nhau nên không nhất thiết phải nối hết)

Bước 14: Trải vải

Việc may các tấm vải lại với nhau bất ngờ là một trong những phần khó nhất và tốn nhiều thời gian nhất của dự án này. May mắn thay tôi đã có một người bạn để giúp đỡ!

Bố trí

Trên sơ đồ phẳng của mái vòm, bạn có thể thấy rằng tấm bìa bao gồm 5 hình ngũ giác được tạo thành từ 5 hình tam giác cân mỗi hình, cộng với 8 hình tam giác đều. Chúng tôi làm tấm bìa theo thứ tự này - khâu 5 hình ngũ giác lại với nhau trước, sau đó nối chúng lại với nhau thành các hình tam giác đều.

(Các phần màu đen trên sơ đồ đó được mở và không bị che.)

Đo lường

Chúng tôi đã cố gắng tìm ra các số đo cho các hình tam giác bằng toán học như người bình thường, nhưng vì lý do nào đó mà nó liên tục sai và không hoàn toàn phù hợp với mái vòm, vì vậy cuối cùng chúng tôi đã sử dụng một mảnh polycord xuyên qua các chốt mắt của các nút để đo kích thước, và sau đó sử dụng tam giác polycord này làm mẫu. Tôi không biết tại sao việc sử dụng các phép đo đã biết của thanh chống + khoảng cách nút liên tục bị sai, hình tam giác 3D thật khó hiểu.

Pentagons

Khi chúng tôi tạo ra các hình tam giác cân và khâu chúng lại với nhau thành các hình ngũ giác, chúng tôi thường xuyên treo nó lên mái vòm để kiểm tra mọi thứ đã xếp hàng hay chưa. Nó được gắn vào mái vòm bằng cách sử dụng các miếng thun nhỏ được khâu vào các điểm mà các hình tam giác gặp nhau.

Tham gia nó cùng nhau

Sau khi đã tạo được năm hình ngũ giác, chúng tôi bắt đầu cắt các hình tam giác đều bằng phương pháp tương tự - polycord thông qua các chốt mắt. Khi chúng tôi khâu hai trong số các hình ngũ giác lại với nhau theo cách này, chúng tôi nhận ra rằng nó không được xếp tốt chút nào. Vì vậy, thay vào đó, chúng tôi quyết định treo tất cả các hình ngũ giác trong mái vòm và ghim các hình tam giác đều vào vị trí của chúng. Sau đó, khi tất cả đã được ghim chặt, chúng tôi lấy nó xuống và bạn tôi khâu nó lại với nhau thành một mảnh chắc chắn.

Ghim nó theo cách này là rất nhiều công việc, phần lớn là với cánh tay của tôi trực tiếp trên đầu trong khi cố gắng ghim vải từ bên ngoài của mái vòm, trong khi đứng ở bên trong. Niềm vui!

Ghi nhãn

Trên đường đi, chúng tôi dán nhãn các mảnh bằng bút vải hòa tan trong nước… những thứ này rất tuyệt vì bạn có thể viết trực tiếp lên vải và sau đó dùng nước phun lên và vết mực sẽ biến mất (đôi khi phải mất vài phút, nhưng nó vẫn hoạt động.)

Bước 15: Treo vải lên

Vải được treo vào mái vòm bằng các đoạn thun dài được khâu vào từng điểm, những sợi dây này buộc vào các chốt mắt ở các nút của mái vòm.

Buộc và tháo dây đàn hồi không nhanh như cắt trên các tấm, vì vậy tôi muốn thay thế phương pháp này bằng carabiners hoặc một số kẹp khác vào một lúc nào đó.

Bước 16: Gắn Kinect

Trong một lần thể hiện sự tự tin trong vũ trụ, tôi không đo khoảng cách giữa các tấm để đảm bảo Kinect thực sự phù hợp. (Xin đừng nói với gia sư của tôi)

Bạn có thể tưởng tượng niềm vui của tôi khi nó được trang bị như thế này.

Hình ảnh này cho thấy Kinect v2 nhưng tôi đã kết thúc sử dụng Kinect v1 vì những lý do mà tôi sẽ giải thích sau.

Nó chỉ được gắn vào thanh chống bằng cách sử dụng băng dính hai mặt.

Bước 17: Tầng

Sàn được làm bằng thảm xốp EVA lồng vào nhau mà tôi nhận được từ B&Q. Tôi đã sử dụng chúng cho hai dự án bây giờ và nó rất tốt cho trong nhà. Thật thoải mái khi ngồi trên đó.

Ngoài trời tại các lễ hội đầy gió như Burning Man, nó cần được cố định toàn bộ bởi vì gió sẽ chui vào ngay bên dưới và nâng toàn bộ vật lên.

Bước 18: Đó là Xây dựng Hoàn tất … Theo Mã

Cảm ơn vì đã gắn bó với tôi cho đến nay. Đó là tất cả việc xây dựng vật lý DONE. Bây giờ chúng ta hãy thảo luận về phần mềm.

Bước 19: Máy chủ Fadecandy

Tải xuống phần mềm

Phần mềm Fadecandy có sẵn tại đây.

Tải xuống toàn bộ github và giải nén nó.

Chạy máy chủ

Điều hướng đến thư mục 'bin' bên trong nội dung sành điệu mà bạn vừa tải xuống.

Nhấp vào fcserver.exe.

Thao tác này sẽ tải một cửa sổ cmd hiển thị tất cả các thiết bị Fadecandy được kết nối. Trong trường hợp này, có 11.

Kiểm tra đèn LED

Điều hướng đến https://127.0.0.1:7890/ để xem giao diện người dùng máy chủ Fadecandy. Điều này hiển thị lại tất cả các thiết bị được kết nối và cho phép kiểm soát một chút.

Nhấp vào trình đơn thả xuống của mẫu thử nghiệm cho phép bạn đặt tất cả các pixel cho Fadecandy đó thành độ sáng toàn phần hoặc một nửa. Cũng có thể làm cho đèn LED nhỏ màu xanh lá cây trên fadecandy tự nhấp nháy bằng cách nhấp vào "xác định".

Bước 20: Định cấu hình máy chủ Fadecandy

Ngay bây giờ các Fadecandys đều được tải theo thứ tự ngẫu nhiên. Trước đó, tôi đã gắn nhãn các hình tam giác của mình là 1-11 nhưng không có cách nào để máy tính biết cái nào là cái nào vào lúc này. Để làm điều đó, chúng ta cần tạo một tệp cấu hình.

Fadecandy nào là

Trước khi chúng ta có thể cho máy tính biết thứ tự của Fadecandys, chúng ta cần phải tự mình tìm ra đâu là thứ tự. Tôi đã làm điều này bằng cách sử dụng giao diện người dùng của trình duyệt để làm cho mỗi phần sáng lên, sau đó ghi lại phần đó là phần nào và số sê-ri của phần đó là gì.

Tệp cấu hình

Trong tệp cấu hình, chúng tôi liệt kê tất cả các số sê-ri, pixel chỉ mục mà chúng bắt đầu và số lượng pixel mà chúng kiểm soát về mặt lý thuyết. Tôi nói về mặt lý thuyết bởi vì tôi sẽ ánh xạ các pixel như thể có 512 trên mỗi Fadecandy, mặc dù trên thực tế có ít hơn. Điều này chỉ làm cho nó dễ dàng hơn vì chúng ta biết rằng pixel đầu tiên của bất kỳ Fadecandy nào luôn là [số Fadecandy * 512].

Fadecandy không quan tâm rằng thực sự mỗi cái có ít pixel hơn mức tối đa và chúng tôi cũng sẽ quan tâm đến điều đó trong mã Xử lý.

Đang tải tệp cấu hình

Bây giờ, để khởi động máy chủ Fadecandy, thay vì chỉ nhấp vào fcserver.exe, chúng ta cần chuyển tệp cấu hình này cho nó.

Chúng tôi thực hiện việc này bằng cách mở lời nhắc cmd bên trong thư mục bin và nhập

fcserver config.json

Thao tác này sẽ tải tất cả các Fadecandys vào đúng địa chỉ.

Bước 21: Lập bản đồ các điểm ảnh

Ánh xạ Dymaxion

Buckminster Fuller (người đã phổ biến các mái vòm trắc địa), cũng đã tạo ra bản đồ dymaxion, một bản đồ đại diện cho trái đất như thể nó nằm trên bề mặt của một khối icosahedron. Nó có thể được gấp lại thành 3D hoặc làm phẳng thành 2D.

Theo cách tương tự, tôi đang làm phẳng bề mặt mái vòm của mình từ hình dạng 3D của nó thành hình biểu diễn 2D, như thể hiện trong hình ảnh đính kèm. Biểu diễn 2D này sẽ được ánh xạ vào canvas Xử lý nơi mọi thứ tôi vẽ trên canvas ngay lập tức được hiển thị trên các đèn LED.

Xử lý

Xử lý là một ngôn ngữ lập trình trực quan. Cũng giống như cách bạn vẽ một hình chữ nhật trong Photoshop bằng chuột, bạn có thể vẽ một hình chữ nhật trong Xử lý bằng cách viết mã như sau:

trực tràng (100, 80, 10, 50);

Điều đó sẽ cung cấp cho bạn một hình chữ nhật bắt đầu từ 100 px vào, 80 px xuống, rộng 10 px và cao 50 px.

Nếu bạn không quen thuộc với Chế biến, tôi thực sự khuyên bạn nên thực hiện các hướng dẫn của Daniel Shiffman trên Youtube, vừa mang tính giải trí vừa giàu thông tin.

Vẽ đường của đèn LED

Quá trình xử lý hoạt động với Fadecandy ra khỏi hộp. Có một chức năng để thiết lập các đèn LED theo dòng, bằng cách nói với nó:

• chỉ số / địa chỉ bắt đầu của các đèn LED trong dòng đó
• số lượng pixel thực tế trong dòng
• vị trí x, y của tâm đường
• khoảng cách giữa chúng
• góc của đường thẳng

Vẽ hình tam giác

Tôi đã viết một hàm cho từng loại tam giác của tôi (cạnh đều và cân). Tôi nói với nó:

• chỉ số / địa chỉ bắt đầu của các đèn LED trong toàn bộ tam giác này
• trọng tâm của tam giác
• góc của toàn bộ tam giác là

Từ thông tin này, nó viết ra các dòng của đèn LED, sử dụng lượng giác để đặt chúng một cách chính xác trên khung xử lý.

(Bạn có thể nhớ nhiều bước lùi lại, tôi đã chỉ ra rằng do vị trí của Fadecandys, một số tam giác cân bắt đầu ở dải dài nhất và một số ở dải ngắn nhất, và một số đi vào từ bên trái và một số ở bên phải. Điều này có nghĩa là tôi thực sự có bốn hàm cho tam giác cân)

Về địa chỉ

Khi tôi nói chỉ mục / địa chỉ, tôi đang đề cập đến cách Fadecandy giải quyết các đèn LED.

ví dụ.

• Trên Fadecandy đầu tiên, dải đầu tiên bắt đầu từ 0
• Trên Fadecandy đầu tiên, dải thứ hai bắt đầu ở 64 (bất kể có bao nhiêu pixel thực sự trên dải đầu tiên)

Trên Fadecandy đầu tiên, dải thứ ba bắt đầu ở 128 (bất kể có bao nhiêu pixel thực sự trên hai dải đầu tiên)

• Trên Fadecandy thứ hai, dải đầu tiên bắt đầu ở 512 (bất kể có bao nhiêu pixel thực sự trong Fadecandy đầu tiên
• Trên Fadecandy thứ hai, dải thứ hai bắt đầu ở 576 (… bạn hiểu rồi đấy)

Mã số

Phiên bản "trống" của mã mái vòm của tôi có sẵn trên github tại đây.

Mã này chứa ánh xạ được mô tả ở trên nhưng không có đồ họa ngoài một vòng tròn được vẽ ở vị trí của con chuột.

n.b Các pixel sẽ chỉ hiển thị trong mã này nếu bạn có máy chủ Fadecandy đang chạy.

Bước 22: Tích hợp Kinect

Kinect 1 hay 2?

Có hai phiên bản của Kinect. Kinect v1 hoạt động với Xbox 360, trong khi Kinect v2 hoạt động với Xbox One (khó hiểu).

Tôi đang sử dụng Kinect v1. Một phần lý do cho điều này là rất khó để kéo dài độ dài của cáp USB trên Kinect v2 do lượng dữ liệu đang được gửi. Nó đòi hỏi một cáp mở rộng đắt tiền và khó tìm. Vì Kinect của tôi được gắn ở trên cùng của mái vòm, tôi không thể kết nối Kinect v2 trực tiếp với máy tính để bàn trên sàn. Một vấn đề vô lý để có nhưng, chúng tôi có.

Một số ảnh và video của tôi hiển thị Kinect v2, điều này là do ban đầu tôi đã thiết lập nơi tôi đã kết nối Kinect v2 với cáp máy tính xách tay được buộc nửa phía trên mái vòm, điều này đã gửi thông tin qua OSC đến màn hình điều khiển đèn LED. Điều này hoạt động tốt đối với một số ứng dụng nhưng khi tôi muốn sử dụng toàn bộ nguồn cấp dữ liệu độ sâu, tôi không thể gửi nó qua OSC nên tôi đã đổi sang Kinect v1.

Cài đặt

Tôi sẽ không nói về việc cài đặt SDK và lấy đúng cáp cho Kinect vì có rất nhiều hướng dẫn về cách thực hiện điều đó. Tôi đã cài đặt SDK v1.8 và trong phần Xử lý, tôi đang sử dụng thư viện OpenKinect.

Bước 23: Theo dõi độ sâu Kinect

Mã số

Mã của tôi có sẵn trên github ở đây. Nó được bình luận khá tốt vì vậy hãy duyệt qua!

Đây là tổng quan về những gì mã đang làm:

Nguồn cấp dữ liệu máy ảnh độ sâu Kinect được ánh xạ thành màu (ví dụ: xa = đỏ, gần = xanh lục) và hiển thị trực tiếp trên các đèn LED. Nhưng còn nhiều điều hơn thế nữa.

Thứ nhất, màu sắc của mỗi pixel trong nguồn cấp dữ liệu độ sâu sẽ hòa trộn qua lại xung quanh màu thực của nó, để thêm hiệu ứng lung linh.

Thứ hai, khi bắt đầu phác thảo, nhấp chuột sẽ thực hiện phép đọc nền, sau đó chỉ các pixel gần hơn điểm đọc nền đó mới hiển thị. Điều này ngăn sàn / bất kỳ đệm nào / cấu trúc của mái vòm hiển thị.

Ngoài ra còn có một chức năng đặt lại nền đọc mỗi x khung hình, vì vậy nếu những người bên trong mái vòm nằm yên, họ sẽ không hiển thị. Điều này có nghĩa là chuyển động thực tế nổi bật, thay vì hiển thị toàn bộ khối u ám có chiều sâu vô nghĩa. (Tôi sẽ sớm thay thế phiên bản này bằng một phiên bản được đặt trước, vì vậy nền không thực hiện thiết lập lại "khó" như vậy mà thay vào đó, sẽ phát triển theo thời gian)

Ngoài ra còn có hoạt ảnh nền hiển thị các cụm đốm màu, số lượng các cụm được ánh xạ nghịch với lượng hành động xảy ra trong mái vòm, vì vậy nếu không có ai hoặc họ vẫn còn thì sẽ có rất nhiều hoạt ảnh. Sau đó, nó dần dần biến mất khi có nhiều chuyển động hơn xảy ra bên trong.

Bước 24: Hoàn thành mái vòm

Tôi hy vọng bạn đã học được điều gì đó và thấy điều này thú vị. Hãy xem toàn bộ video có nhiều cảnh quay về hoạt động của mái vòm.

Tôi cũng đưa vào đây cho vui một số bức ảnh phơi sáng lâu mà tôi đã chụp Khi ở mái vòm. Thưởng thức!

Giải nhất Cuộc thi Make it Glow 2018