Ván lướt sóng được tạo dữ liệu: 11 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:36

Bài này được trích từ luận văn năm cuối ngành Thiết kế Công nghiệp của tôi từ khoảng một năm trước, rất tiếc nếu có một số lỗ hổng trong đó, trí nhớ của tôi có thể hơi xa. Đó là một dự án thử nghiệm và có rất nhiều thứ có thể được thực hiện theo cách khác, đừng ngần ngại cho tôi biết.

Dự án này nằm trên một hệ thống thu thập dữ liệu để chạy chương trình xây dựng ván lướt sóng. Một thiết bị ghi lại các bài đọc từ cảm biến lực khi bạn lướt và áp dụng dữ liệu đó theo cách tối ưu hóa hình dạng ván lướt của bạn thông qua mô hình tổng quát.

Điều khiến dự án này thành công là ván lướt sóng là một vật thể thú vị mà lực tác dụng lên phần trên của vật thể có phản lực bằng và ngược chiều với phần đáy. Có nghĩa là nếu bạn nhấn nhiều hơn hoặc ít hơn bằng ngón chân hoặc gót chân khi xoay ván lướt sóng của mình sẽ quyết định nơi ván lướt sóng của bạn cần có hình dạng khác nhau.

THIẾT KẾ SURFBOARD

Tôi sẽ giả định rằng không phải ai cũng là chuyên gia trong thiết kế ván lướt sóng đương đại và tôi cũng không thể tự gọi mình là ai, mặc dù đây là lời giải thích cô đọng của tôi. Ván lướt sóng là phương tiện di chuyển nước qua các vây, nó thực hiện điều này thông qua việc dẫn nước qua phần lõm dưới đáy và đường viền tổng thể của bảng. Ván lướt sóng có thể được phóng đại thông qua các hình dạng không đối xứng, nơi bạn đang tạo một ván lướt sóng để xác định sự phân bổ trọng lượng ngón chân / gót chân và cố gắng tận dụng điều đó. Thông qua việc xác định vị trí mà người lướt sóng đang áp dụng nhiều áp lực nhất để lật ván lướt của họ, chúng tôi có thể tối ưu hóa hình dạng không đối xứng cho từng người lướt sóng.

CÁI NÀY CHO AI

Đây là một dự án phục vụ cho một người lướt sóng từ trung cấp đến cao cấp, một người có thể nhận được tấm ván lướt thứ hai hoặc thứ ba của họ. Ở giai đoạn này, bạn sẽ bắt đầu phát triển một phong cách quyết định cách ván lướt sóng của bạn hoạt động dưới chân bạn.

NGUỒN LỰC & KỸ NĂNG

Dữ liệu được ghi bằng Arduino mini và được phân tích cú pháp bằng excel. Để tạo mô hình ván lướt sóng, bạn sẽ cần phải có một bản sao của Rhinocerous 3D với Grasshopper được cài đặt trên đó. Để thực sự sản xuất ván lướt sóng, bạn sẽ cần có quyền truy cập vào một máy CNC đủ lớn để chế tạo ván lướt sóng.

Bước 1: Tấm cảm biến

CÁI PAD

Tấm đệm về cơ bản là một chiếc túi chống thấm nước bảo vệ mạng lưới cảm biến đồng thời cho phép bạn truy cập arduino và thẻ sd sau khi lướt web.

Túi được làm bằng lớp lót ao được dán bằng keo PVC.

// Vật liệu //

+ lót ao

+ keo pvc

+ FPT Cap

+ Bộ điều hợp đực

+ Băng VHB

+ 3mm styren

+ Băng keo hai mặt

// Công cụ //

+ Dao cắt Vinyl https://www.ebay.com/itm/like/281910397159?lpid=82&… hoặc dao X-Acto

+ Sắt hàn

+ Thước

CẢM BIẾN

+ Điện trở cảm biến lực (11)

+ Điện trở 10k ohm (11)

+ Dây bện

+ Arduino mini

+ Arduino Datalogging Shield

+ Pin

Bước 2: Hội đồng kiểm tra

// Giới thiệu //

Để tạo đúng một ván lướt sóng mới, bạn phải bắt đầu với một mô hình demo. Bản trình diễn này được tạo lại theo định nghĩa châu chấu và là cơ sở cho nơi hình dạng được tạo ra. Vì lý do này, bạn sẽ phải tạo một mô hình thử nghiệm mà bạn có thể tạo hình bằng tay nếu đủ tốt hoặc lấy CNCd. Tôi đã bao gồm tệp trình định hình AKU. Tùy chọn khác là sử dụng 5'8 Hayden Shapes hypto-krypto https://www.haydenshapes.com/pages/hypto-krypto khá giống với mô hình cơ sở.

// Thông tin chi tiết //

+ Blank - EPS (Nó nổi hơn Polyurethane một chút, và nhẹ hơn một chút. Miếng đệm khá nặng)

+ Resin - Epoxy (Nó ít có khả năng bị dão hơn một chút và độ đàn hồi của nó giúp cho các cảm biến đọc tốt hơn, bạn cũng phải sử dụng Epoxy khi làm sợi thủy tinh cho một ô trống EPS)

+ Sợi thủy tinh - 4x6 (Đây là công việc bằng kính nặng hơn ván lướt sóng tiêu chuẩn, điều quan trọng là tấm ván không bị dính quá nhiều hạt, nó đã khá nặng với tấm lót và vì tấm ván hơi nặng nên nó vẫn có thể nổi bạn khá tốt với tất cả kính này)

Bước 3: Cắt tấm lót

// Giới thiệu //

Tấm lót được làm từ tấm lót ao. Tôi đã sử dụng một máy cắt vinyl với một chiếc thớt bên dưới để cắt tất cả các mảnh nhưng tôi nghĩ rằng việc in ra mẫu sau đó cắt nó ra bằng dao X-Acto sẽ hiệu quả.

// Các bước //

1. Mỗi lần cắt này sẽ cần được thực hiện cho cả hai bên như trong hình minh họa

2. Cắt 1, 2 & 3 sẽ được sử dụng cho mặt trong của miếng cảm biến. Các mảnh này có chức năng chính là giữ cho các cảm biến ở đúng vị trí và sắp xếp các dây dẫn.

3. mảnh 4 & 5 tạo thành túi mà tất cả các cảm biến sẽ đi vào

4. Tôi cũng cắt bỏ các mảnh styrene đi qua thùng loa, lý thuyết đằng sau điều này là để mở rộng phạm vi thông qua của các cảm biến bằng cách tăng bề mặt.

Bước 4: Đấu dây cho Pad

// Giới thiệu //

Mạng tạo nên dự án này được kết nối với một arduino mini có lá chắn ghi dữ liệu. Nó có thể được thực hiện phức tạp hơn hoặc ít hơn tùy thuộc vào mức độ chính xác mà bạn muốn tập dữ liệu của mình. Tôi giải quyết cho 11 ghim lấy hai phép đo từ trung tâm phía trước và một từ các cạnh. Điều này cho phép bạn xác định nơi áp lực đang được áp dụng, mặc dù rộng, đủ để cung cấp cho chương trình một ý tưởng tốt về cách ván lướt sóng nên được tạo ra.

// Tài nguyên //

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

// Các bước //

1. Thực hiện theo sơ đồ và nối dây từng cảm biến, tôi đã sử dụng các tiêu đề có thể xếp chồng https://www.sparkfun.com/products/11417 để hàn từng cảm biến, tôi không phải là người giỏi hàn nhất và đây là cách an toàn để tránh làm tan chảy các cảm biến của bạn.

2. Tôi cũng sử dụng một bảng mạch bánh mì để sắp xếp bảng mạch, điện trở và pin của tôi. Nó không hoàn toàn cần thiết nhưng thật tuyệt khi có nó trong một gói đẹp

3. Tôi đã sử dụng băng dính hai mặt để dán tất cả các bộ phận của miếng đệm

không hoàn toàn cần thiết để sử dụng keo PVC mặc dù bạn có thể

Bước 5: Dán miếng đệm

// Giới thiệu //

Tôi yêu tấm lót ao, nó là một số thứ thực sự tuyệt vời, tôi thậm chí chưa bao giờ nghe nói về nó trước khi thực hiện dự án này nhưng qua một số nghiên cứu đã xác định đây là một vật liệu tuyệt vời để xây dựng tấm lót. Lớp lót ao là nylon phủ PVC, có nghĩa là bạn có thể sử dụng keo dán ống PVC để hàn chúng lại với nhau tạo ra một vỏ bọc chống thấm nước hoàn toàn. Nó cũng tuyệt vời vì sau đó bạn có thể sử dụng nó để hàn các ống PVC vào nó, thêm các điểm truy cập vào Arduino.

// Các bước //

1. Để làm cho hỗn hợp đặt tất cả các mảnh trên mảnh dưới cùng của tấm lót

2. Bạn có thể dán tất cả các miếng cảm biến bằng băng dính hai mặt hoặc keo PVC

3. Sử dụng các phụ kiện PVC để tạo điểm truy cập vào Arduino trên miếng đệm trên cùng.

+ Vết nứt khi bôi keo pvc quá nhiều sẽ làm bong bóng và giòn, dù quá ít cũng làm cho liên kết yếu. Bạn chỉ cần thử nghiệm với một số phần và hiểu được cách hoạt động của nó

3. Khi tất cả các miếng đã khô bám dính trên cùng và dưới cùng của miếng đệm, bạn có khá nhiều cơ hội để làm điều này vì vậy hãy kiên nhẫn, tôi đã làm nó theo từng phần và tạo hai đường keo để đảm bảo rằng nó sẽ không bị rò rỉ.

+ Tấm lót mình đóng được 2 buổi thì bắt đầu hỏng, ngâm nước mặn khá dã man.

4. Để dán miếng đệm vào ván lướt sóng, hãy sử dụng băng VHB

+ Đảm bảo lau sàn bằng chất pha loãng sơn và đảm bảo bề mặt siêu sạch trước khi đặt tấm lót xuống

+ Băng VHB rất chắc chắn, tôi không gặp vấn đề gì với việc miếng đệm bị rơi ra

Bước 6: Chương trình ghi dữ liệu Arduino

// Giới thiệu //

Chương trình Arduino ghi dữ liệu từ mạng cảm biến vào thẻ SD. Bao gồm một số tài nguyên về định dạng và sự cố khi chụp thẻ SD. Họ có thể hơi khó tính. Mã được lấy từ https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Datalogger và được sửa đổi để bao gồm tất cả các bài đọc cảm biến.

// Tài nguyên //

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

// Mã số //

/* Bộ ghi dữ liệu thẻ SD Ví dụ này cho thấy cách ghi dữ liệu từ ba cảm biến tương tự vào thẻ SD bằng cách sử dụng thư viện SD. Mạch: * cảm biến tương tự trên các ngõ tương tự 0, 1 và 2 * Thẻ SD gắn vào bus SPI như sau: ** MOSI - chân 11 ** MISO - chân 12 ** CLK - chân 13 ** CS - chân 4 (cho MKRZero SD: SDCARD_SS_PIN) được tạo ngày 24 tháng 11 năm 2010 được sửa đổi ngày 9 tháng 4 năm 2012 bởi Tom Igoe Mã ví dụ này thuộc miền công cộng. * / # include #include const int chipSelect = 4; void setup () {// Mở giao tiếp nối tiếp và đợi cổng mở: Serial.begin (9600); while (! nối tiếp) {; // đợi cổng nối tiếp kết nối. Chỉ cần cho cổng USB gốc} Serial.print ("Đang khởi tạo thẻ SD…"); // xem thẻ hiện có và có thể được khởi tạo hay không: if (! SD.begin (chipSelect)) {Serial.println ("Thẻ bị lỗi, hoặc không có"); // không làm gì thêm: return; } Serial.println ("thẻ được khởi tạo.");} Void loop () {// tạo một chuỗi để tập hợp dữ liệu vào log: String dataString = ""; // đọc ba cảm biến và nối vào chuỗi: 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 (cảm biến); if (analogPin <2) {dataString + = ","; } } // Mở tập tin. lưu ý rằng chỉ có thể mở một tệp tại một thời điểm, // vì vậy bạn phải đóng tệp này trước khi mở tệp khác. File dataFile = SD.open ("datalog.txt", FILE_WRITE); // nếu tệp có sẵn thì ghi vào tệp đó: if (dataFile) {dataFile.println (dataString); dataFile.close (); // in ra cổng nối tiếp nữa: Serial.println (dataString); } // nếu tệp không mở, hiện ra lỗi: else {Serial.println ("error opens datalog.txt"); }}

Bước 7: Thu thập dữ liệu

// Giới thiệu //

Bây giờ là lúc để thử miếng đệm. Cắm pin và lắp thẻ SD. Bạn nên kiểm tra chương trình để đảm bảo chương trình ghi dữ liệu đúng cách trước khi ra ngoài. Hãy cẩn thận khi vặn chặt nắp PVC để bạn không làm rách miếng đệm, các sợi chỉ khá nặng mặc dù bạn cũng nên phủi bụi khỏi sợi để siêu kín nước của nó

Thật là một điều điên rồ khi lướt với tấm đệm này, đại dương không phải lúc nào cũng đẹp nhất và tấm đệm là một vật thể khá kỳ cục. Tôi thu thập dữ liệu bằng cách sử dụng pad hai lần và sau đó tôi sợ rằng pad sẽ không tồn tại được nữa. Bạn nên khá tự tin khi xuống nước và mang nó ra ngoài vào những ngày khá thuần phục để nó không bị sóng lớn đánh bật hoặc rơi vào tình huống với một chiếc ván lướt sóng nặng hơn bình thường.

Bước 8: Chia nhỏ dữ liệu

// Giới thiệu //

Khi bạn hoàn tất việc thu thập dữ liệu, hãy lắp thẻ SD vào máy tính và bạn sẽ có một thư mục chứa nhật ký số rất dài. Vì ghi nhật ký hoạt động bằng cách liên tục chạy một chuỗi các bài đọc gây tranh cãi, bạn sẽ phải sao chép nhật ký vào trang tính excel hoặc google để tổ chức từng bộ cảm biến. Bạn sẽ muốn lấy số đọc trung bình của mỗi cảm biến để sẵn sàng đưa vào định nghĩa châu chấu.

Khá dễ dàng để xác định khi nào bạn đang gây áp lực bởi vì bạn nhận được các kết quả khác biệt đáng kể so với khi bạn ngồi trên bảng của mình. Nó trở nên khá cứng trong một thời gian sau đó trở lại ổn định. Thời buổi loạn lạc là những gì bạn muốn… chỉ cần xóa phần còn lại.

Bước 9: Tạo ván lướt sóng tùy chỉnh

// Giới thiệu //

Đối với bước này, bạn cần phải thành thạo một chút về Rhinocerous và châu chấu, nó không quá nâng cao bằng bất kỳ phương tiện nào. Trong định nghĩa châu chấu, bạn sẽ nhận thấy rằng có một loạt các nút được gắn vào các điểm khác nhau, những gì bạn sẽ phải làm là thay thế mỗi nút bằng các số đọc cảm biến thích hợp. Sau khi thu thập dữ liệu và phân tích cú pháp trong excel, bạn nên nhớ theo dõi từng kết quả đọc được từ đâu để bạn có thể điều chỉnh mô hình châu chấu để tạo ra hình dạng tối ưu một cách thích hợp.

// Các bước //

1. Mở châu chấu và tải độ phân giải của ván lướt sóng chung

2. Chèn các bài đọc từ nhật ký dữ liệu, tôi đã sử dụng các phương tiện từ mỗi bài đọc.

3. Nướng mô hình trong châu chấu

+ bạn sẽ có một khung ván lướt sóng chỉ với các vectơ

4. SWEEP2 sử dụng đường ray dọc theo đường cong trung tâm và bên ngoài

+ Việc này cần một chút thời gian và sự kiên nhẫn, bạn cũng có thể cần pha trộn các bề mặt để có độ kín nước

Bước 10: Phay ván lướt sóng

Bước cuối cùng là Phay ván lướt sóng. Tôi đã sử dụng hai khối xốp mà tôi mua từ kho tại nhà https://www.homedepot.com/p/2-in-x-4-ft-x-8-ft-R-8-… và xịt keo dán chúng lại với nhau sao cho nó đủ dày để có thể chứa rocker và độ dày của ván. Tôi đã sử dụng Multicam 3000 bằng RhinoCAM. Tôi không phải là chuyên gia CNC và đã được trợ giúp rất nhiều trong bước này nên tôi thực sự không thể đưa ra lời khuyên nào khác ngoài việc nhờ ai đó thực hiện bước này cho bạn;)

Bước 11: Kết luận

Dự án này của tôi mất khoảng một năm và tôi đã hoàn thành nó gần một năm trước. Tôi đã trưng bày nó tại cả triển lãm thiết kế công nghiệp cao cấp CCA và Maker Faire. Bây giờ tôi đang đặt nó ở đây bởi vì tôi đã mất rất nhiều thời gian để thực sự nhìn lại nó… Tôi đã quá phát ngán khi nhìn những thứ này. Tôi hy vọng bạn đánh giá cao nó, tôi nghĩ loại nghiên cứu và công việc này có thể hữu ích trong các dự án khác, nếu ai đó thực sự cố gắng làm điều này Có thể hướng dẫn, vui lòng cho tôi biết nó là một điều điên rồ và sẽ thật tuyệt khi thấy những người khác tham gia nó. Tôi nghĩ rằng có vô số dữ liệu có thể được thu thập và sử dụng để tạo ra sản phẩm theo cách mới. Tôi nghĩ rằng họ đang bước vào một kỷ nguyên mới của sự tùy biến và những thứ có thể phù hợp với kiểu tạo mẫu nhanh này có thể sẽ được đưa vào sản xuất cá nhân nhanh chóng.

Tôi sẵn lòng trả lời bất kỳ câu hỏi nào liên quan đến quy trình, lý thuyết, bất kỳ chương trình nào hoặc thiết kế ván lướt sóng nói chung.