Gegevens gegenereerde surfplanken - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

Dit is ontleend aan mijn afstudeerscriptie in Industrieel Ontwerpen van ongeveer een jaar geleden, dus sorry als er wat gaten in zitten, mijn geheugen is misschien een beetje verkeerd. Het is een experimenteel project en er zijn zoveel dingen die anders hadden gekund, laat het me gerust weten.

Dit project bevindt zich op een systeem dat gegevens verzamelt om een programma voor het bouwen van surfplanken uit te voeren. Een apparaat dat metingen van krachtsensoren registreert terwijl u surft en die gegevens toepast op een manier die de vorm van uw surfplank optimaliseert door middel van generatieve modellering.

Wat dit project doet werken, is dat de surfplank een interessant object is waarbij de kracht die op de bovenkant van het object wordt uitgeoefend een gelijke en tegengestelde reactie op de onderkant heeft. Dit betekent dat als je meer of minder met je tenen of hiel drukt wanneer je draait, je surfplank moet bepalen waar je surfplank anders moet worden gevormd.

SURFBOARD ONTWERP

Ik ga ervan uit dat niet iedereen een expert is in hedendaags surfplankontwerp en dat kan ik mezelf ook niet noemen, hoewel hier mijn beknopte uitleg is. Surfplanken zijn voertuigen voor het verplaatsen van water door de vinnen, het doet dit door water te kanaliseren door de onderste concave en de algehele omtrek van het board. De surfplank kan worden overdreven door asymmetrische vormen waarbij je een surfplank creëert die de gewichtsverdeling van de teen/hiel identificeert en daarop probeert in te spelen. Door te identificeren waar de surfer de meeste druk uitoefent om zijn surfplank te draaien, kunnen we een asymmetrische vorm voor de individuele surfer optimaliseren.

VOOR WIE IS DIT

Dit is een project voor een gemiddelde tot gevorderde surfer, iemand die misschien zijn tweede of derde surfplank krijgt. In dit stadium ben je begonnen met het ontwikkelen van een stijl die bepaalt hoe je surfplank onder je voeten moet functioneren.

MIDDELEN & VAARDIGHEDEN

De gegevens worden gelogd met behulp van een Arduino mini en geparseerd met Excel. Voor het modelleren van de surfplank moet je een kopie van Rhinocerous 3D met Grasshopper erop hebben geïnstalleerd. Om de surfplank daadwerkelijk te produceren, moet je toegang hebben tot een CNC die groot genoeg is om een surfplank te frezen.

Stap 1: Het sensormatje

DE PAD

De pad is in wezen een waterdichte tas die het netwerk van sensoren beschermt terwijl je na het surfen toegang hebt tot de Arduino en SD-kaart.

De zak is gemaakt van vijverfolie die wordt verlijmd met PVC-lijm.

// Materialen //

+ vijverfolie

+ pvc lijm

+ FPT-dop

+ Mannelijke Adapter

+ VHB-band

+ 3 mm styreen

+ Dubbelzijdige filmtape

// Gereedschap //

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

+ Soldeerbout

+ Liniaal

DE SENSOR

+ Krachtsensor Weerstand (11)

+ 10k ohm Weerstand (11)

+ Gevlochten draad

+ Arduino mini

+ Arduino Datalogging Shield

+ Batterij

Stap 2: Het testbord

// Inleiding //

Om goed een nieuw surfboard te genereren moet je beginnen met een demomodel. Deze demo is opnieuw gemaakt in de definitie van sprinkhaan en is de basis voor waar de vorm wordt gegenereerd. Om deze reden moet je een testmodel maken dat je met de hand kunt vormen als je goed genoeg bent of CNCd kunt krijgen. Ik heb het AKU-vormerbestand bijgevoegd. De andere optie is om een 5'8 Hayden Shapes hypto-krypto https://www.haydenshapes.com/pages/hypto-krypto te gebruiken die vrij gelijkaardig is aan het basismodel.

// Details //

+ Blank - EPS (Het drijft iets beter dan Polyurethaan, en is iets lichter. De pad is behoorlijk zwaar)

+ Hars - Epoxy (het heeft iets minder kans op deuken en ook de veerkracht geeft de sensoren een betere aflezing, je moet ook epoxy gebruiken bij het glasvezelen van een EPS-blanco)

+ Glasvezel - 4x6 (Dit is een zwaarder glaswerk dan een standaard surfboard, het is belangrijk dat het board niet te veel deuken krijgt, het is al behoorlijk zwaar met de pad en omdat het board een beetje fors is, kan het je nog steeds redelijk goed drijven met al dit glas)

Stap 3: De pad afsnijden

// Inleiding //

De pad is gemaakt van vijverfolie. Ik gebruikte een vinylsnijder met een snijplank eronder om alle stukjes uit te snijden, maar ik zou denken dat het afdrukken van het patroon en het uitsnijden met een X-Acto-mes zou werken.

// Stappen //

1. Elk van deze bezuinigingen moet voor beide zijden worden gedaan, zoals in de afbeelding

2. Knip 1, 2 & 3 worden gebruikt voor de binnenkant van het sensorkussen. De primaire functie van deze stukken is om de sensoren op de juiste plaats te houden en de draden te ordenen.

3. stuk 4 & 5 vormen de tas waar alle sensoren in gaan

4. Ik heb ook stukjes styreen uitgesneden die over de behuizingen gaan, de theorie hierachter is om de doorgang van de sensoren te verbreden door het oppervlak te vergroten.

Stap 4: Bedrading van de pad

// Inleiding //

Het netwerk waaruit dit project bestaat, is aangesloten op een arduino mini met een schild voor datalogging. Het kan meer of minder gecompliceerd worden gemaakt, afhankelijk van hoe exact u uw gegevensset wilt hebben. Ik nam genoegen met 11 pinnen die twee metingen vanaf het middenfront en één vanaf de randen deden. Hiermee kunt u identificeren waar de druk wordt uitgeoefend, hoewel breed genoeg om het programma een goed idee te geven van hoe de surfplank moet worden gegenereerd.

// Bronnen //

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

// Stappen //

1. Volg het schema en sluit elk van de sensoren aan, ik gebruikte stapelbare headers https://www.sparkfun.com/products/11417 om elk van de sensoren te solderen, ik ben niet de beste in solderen en dit is een veilige manier om te voorkomen dat uw sensoren smelten.

2. Ik heb ook een breadboard gebruikt om mijn board, weerstanden en batterij te ordenen. Het is niet helemaal nodig, maar het was leuk om het in een mooie verpakking te hebben

3. Ik heb dubbelzijdig plakband gebruikt om alle onderdelen van het kussentje te plakken

het is niet helemaal nodig om PVC-lijm te gebruiken, hoewel je dat wel zou kunnen

Stap 5: de pad lijmen

// Inleiding //

Ik ben dol op vijverfolie, het is echt cool spul, ik had er nog nooit van gehoord voordat ik dit project deed, maar door wat onderzoek kwam dit tot de conclusie dat het een geweldig materiaal was om de pad te bouwen. Vijverfolie is een PVC-gecoat nylon, wat betekent dat u PVC-buislijm kunt gebruiken om het aan elkaar te lassen, waardoor een volledig waterdichte behuizing ontstaat. Het is ook geweldig, want dan kun je het gebruiken om PVC-buizen eraan te lassen en toegangspunten toe te voegen aan de Arduino.

// Stappen //

1. Om de composiet te maken, legt u alle stukken op het onderste stuk van het kussen:

2. U kunt alle sensorstukken kleven met dubbelzijdig plakband of PVC-lijm

3. Gebruik de PVC-fittingen om het toegangspunt tot de Arduino op het bovenste padstuk te maken.

+ Er is een fijne lijn wanneer de pvc-lijm te veel wordt aangebracht, waardoor deze opborrelt en broos wordt, hoewel te weinig de hechting zwak maakt. Je moet gewoon een beetje experimenteren met sommige stukken en begrijpen hoe het werkt

3. Zodra alle stukjes droog zijn, plak je de boven- en onderkant van de pad vast, je hebt vrijwel één kans om dit te doen, dus wees geduldig, ik deed het in secties en maakte twee lijmlijnen om ervoor te zorgen dat het niet zou lekken.

+ De pad die ik heb gebouwd duurde twee sessies voordat hij begon af te breken, zout water is behoorlijk brutaal.

4. Gebruik VHB-tape om de pad op de surfplank te plakken

+ Veeg het dek af met verfverdunner en zorg ervoor dat het super schoon is voordat je de pad neerlegt

+ VHB-tape is erg sterk, ik had geen problemen met het vallen van de pad

Stap 6: Arduino-programma voor gegevensregistratie

// Inleiding //

Het Arduino-programma logt gegevens van het sensornetwerk op een SD-kaart. Inbegrepen zijn enkele bronnen over het formatteren en oplossen van problemen met SD-kaarten. Ze kunnen een beetje kieskeurig zijn. De code is afkomstig van https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Datalogger en aangepast om alle sensormetingen op te nemen.

// Bronnen //

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

// Code //

/* SD-kaart datalogger Dit voorbeeld laat zien hoe gegevens van drie analoge sensoren op een SD-kaart kunnen worden gelogd met behulp van de SD-bibliotheek. Het circuit: * analoge sensoren op analoge ingangen 0, 1 en 2 * SD-kaart aangesloten op SPI-bus als volgt: ** MOSI - pin 11 ** MISO - pin 12 ** CLK - pin 13 ** CS - pin 4 (voor MKRZero SD: SDCARD_SS_PIN) gemaakt 24 nov 2010 gewijzigd 9 april 2012 door Tom Igoe Deze voorbeeldcode is in het publieke domein. */#include #include const int chipSelect = 4;void setup() { // Open seriële communicatie en wacht tot de poort wordt geopend: Serial.begin (9600); while (!Serial) {; // wacht tot de seriële poort verbinding maakt. Alleen nodig voor native USB-poort } Serial.print("Initializing SD-kaart…"); // kijk of de kaart aanwezig is en kan worden geïnitialiseerd: if (!SD.begin(chipSelect)) { Serial.println ("Kaart mislukt, of niet aanwezig"); // doe niets meer: return; } Serial.println("kaart geïnitialiseerd.");}void loop() { // maak een string voor het samenstellen van de gegevens om te loggen: String dataString = ""; // lees drie sensoren en voeg toe aan de 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 += ", "; } } // open het bestand. merk op dat er maar één bestand tegelijk geopend kan zijn, // dus je moet dit bestand sluiten voordat je een ander opent. Bestand dataFile = SD.open("datalog.txt", FILE_WRITE); // als het bestand beschikbaar is, schrijf er dan naar: if (dataFile) { dataFile.println(dataString); dataFile.close(); // print ook naar de seriële poort: Serial.println(dataString); } // als het bestand niet geopend is, verschijnt er een foutmelding: else { Serial.println("error opening datalog.txt"); }}

Stap 7: De gegevens verzamelen

// Inleiding //

Nu is het tijd om de pad uit te proberen. Sluit de batterij aan en plaats de SD-kaart. Het is een goed idee om het programma te testen om er zeker van te zijn dat de gegevens correct worden geregistreerd voordat u eropuit gaat. Wees voorzichtig bij het aandraaien van de PVC-dop, zodat u de pad niet scheurt, de draden zijn behoorlijk fors, maar het is ook een goed idee om de schroefdraad af te stoffen zodat deze super waterdicht is

Het is een beetje gek om met deze pad te surfen, de oceaan is niet altijd de mooiste en de pad is een behoorlijk onhandig object. Ik heb twee keer gegevens verzameld met de pad en daarna was ik bang dat de pad het niet meer zou volhouden. Je moet behoorlijk zelfverzekerd zijn in het water en het op vrij tamme dagen uitzetten, zodat het niet wordt opgelicht door grote golven of je in een situatie terechtkomt met een zwaardere dan normale surfplank.

Stap 8: De gegevens inpakken

// Inleiding //

Wanneer u klaar bent met het verzamelen van de gegevens, plaatst u uw SD-kaart in uw computer en u zou een map moeten hebben met een zeer lang logboek met nummers. Aangezien logboekregistratie werkt door continu een reeks controversiële metingen uit te voeren, moet u het logboek naar Excel of Google-bladen kopiëren om elk van de sensorsets te ordenen. Je zult de gemiddelde meting van elke sensor willen nemen om deze klaar te maken om in de sprinkhaandefinitie in te voegen.

Het is vrij eenvoudig te herkennen wanneer je druk uitoefende, omdat je drastisch andere metingen krijgt dan toen je op je bord zat. Het wordt een tijdje behoorlijk spastisch en gaat dan terug naar consistent zijn. De tijden van chaos is wat je wilt … verwijder gewoon de rest.

Stap 9: De aangepaste surfplank genereren

// Inleiding //

Voor deze stap moet je enigszins bedreven zijn in neushoorn en sprinkhaan, het is echter op geen enkele manier te geavanceerd. In de sprinkhaandefinitie zul je merken dat er een aantal knooppunten aan verschillende punten zijn bevestigd, wat je moet doen is elk van de knooppunten vervangen door de juiste sensormetingen. Nadat u de gegevens hebt verzameld en in Excel hebt geanalyseerd, moet u er zeker van zijn dat u bijhoudt waar elk van de metingen vandaan komt, zodat u het sprinkhaanmodel kunt aanpassen om de optimale vorm op de juiste manier te genereren.

// Stappen //

1. Open sprinkhaan en laad de generatieve surfplank def

2. Voeg de meetwaarden uit het datalogboek in, ik heb de media van elke meetwaarde gebruikt.

3. Bak het model in sprinkhaan

+ je krijgt een frame van de surfplank met alleen vectoren

4. SWEEP2 met rails langs de midden- en buitenbochten

+ Dit kost wat tijd en geduld, je moet misschien ook oppervlakken mengen om alles waterdicht te krijgen

Stap 10: De surfplank frezen

De laatste stap is het frezen van de surfplank. Ik gebruikte twee piepschuimblokken die ik kocht van home depot https://www.homedepot.com/p/2-in-x-4-ft-x-8-ft-R-8-… en spuit ze aan elkaar geplakt zodat het dik genoeg was om de dikte van de rocker en het bord op te nemen. Ik gebruikte een Multicam 3000 met RhinoCAM. Ik ben geen CNC-expert en heb veel hulp gehad bij deze stap, dus ik kan echt geen ander advies geven dan iemand deze stap voor je te laten doen;)

Stap 11: Laatste gedachten

Dit project kostte me ongeveer een jaar en ik heb het bijna een jaar geleden afgerond. Ik liet het zien op zowel de CCA industrial design senior show als Maker Faire. Ik heb het hier nu geplaatst omdat het me zoveel tijd kostte om er echt naar te kijken … Ik was het zo beu om naar dit spul te kijken. Ik hoop dat je het op prijs stelt, ik denk dat dit soort onderzoek en werk nuttig kan zijn in andere projecten, als iemand dit Instructable daadwerkelijk probeert te doen, laat het me dan weten, het is een beetje gek en het zou geweldig zijn om te zien dat andere mensen het op zich nemen het. Ik denk dat er een schat aan gegevens is die kan worden vastgelegd en gebruikt om op een nieuwe manier producten te maken. Ik denk dat we een nieuw tijdperk van maatwerk ingaan en dat dingen die op maat gemaakt kunnen worden, dit soort rapid prototyping misschien in snelle persoonlijke productie komt.

Ik beantwoord graag alle vragen over het proces, theorieën, een van de programma's of het ontwerpen van surfplanken in het algemeen.