Datagenererade surfbrädor: 11 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Detta är hämtat från min senioruppsats i industriell design från för ungefär ett år sedan, så förlåt om det finns några hål i det kan minnet vara lite avstängt. Det är ett experimentellt projekt och det finns så många saker som kunde ha gjorts annorlunda, tveka inte att meddela mig.

Detta projekt är på ett system som samlar in data för att köra ett surfbrädbyggande program. En enhet som loggar avläsningar från kraftsensorer när du surfar och tillämpar dessa data på ett sätt som optimerar formen på din surfbräda genom generativ modellering.

Det som får detta projekt att fungera är att surfbrädan är ett intressant objekt där kraften som appliceras på objektets ovansida har en lika och motsatt reaktion mot botten. Innebär att om du trycker mer eller mindre med tårna eller hälen när du vänder din surfbräda borde diktera var din surfbräda behöver formas annorlunda.

SURFBOARD DESIGN

Jag kommer att anta att inte alla är experter på modern surfbräddesign och jag kan inte kalla mig själv heller, men här är min sammanfattade förklaring. Surfbrädor är fordon för att flytta vatten genom fenorna, det gör detta genom att kanalisera vatten genom den nedre konkava och övergripande skivans kontur. Surfbrädan kan överdrivas genom asymmetriska former där du skapar en surfbräda som identifierar tå / häl viktfördelning och försöker utnyttja det. Genom att identifiera var surfaren lägger mest press på att vända surfbrädan kan vi optimera en asymmetrisk form för den enskilda surfaren.

VEM ÄR DETTA FÖR

Detta är ett projekt som riktar sig till en mellanliggande till avancerad surfare, någon som kanske får sin andra eller tredje surfbräda. I detta skede har du börjat utveckla en stil som dikterar hur din surfbräda ska fungera under dina fötter.

RESURSER & FÄRDIGHETER

Data loggas med en Arduino mini och analyseras med excel. För modellering av surfbrädan måste du ha en kopia av Rhinocerous 3D med Grasshopper installerad på den. För att faktiskt producera surfbrädan måste du ha tillgång till en CNC som är tillräckligt stor för att fräsa en surfbräda.

Steg 1: Sensorplattan

PADEN

Kudden är i huvudsak en vattentät väska som skyddar nätverket av sensorer samtidigt som du får tillgång till arduino och sd -kort efter att du surfar.

Påsen är tillverkad av dammfoder som fästs med PVC -lim.

// Material //

+ dammfodral

+ pvc-lim

+ FPT Cap

+ Manlig adapter

+ VHB-tejp

+ 3 mm styren

+ Dubbelsidig filmtejp

// Verktyg //

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

+ Lödkolv

+ Linjal

SENSOREN

+ Kraftsensormotstånd (11)

+ 10k ohm Motstånd (11)

+ Strandad tråd

+ Arduino mini

+ Arduino Datalogging Shield

+ Batteri

Steg 2: Testbrädan

// Intro //

För att korrekt skapa en ny surfbräda måste du börja med en demomodell. Denna demo återskapas i gräshoppa definitionen och är basen för var formen genereras från. Av denna anledning måste du göra en testmodell som du antingen kan forma om du är tillräckligt bra eller få CNCd. Jag inkluderade AKU -shaper -filen. Det andra alternativet är att använda en 5'8 Hayden Shapes hypto-krypto https://www.haydenshapes.com/pages/hypto-krypto som är ganska lik basmodellen.

// Detaljer //

+ Tom - EPS (Den flyter något bättre än polyuretan och är lite lättare. Dynan är ganska tung)

+ Harts - Epoxi (Det är lite mindre troligt att det dinglar och dess fjädrighet ger sensorerna en bättre avläsning, du måste också använda Epoxy när du glasfiberar en EPS -blank)

+ Glasfiber - 4x6 (Detta är ett tyngre glasjobb än en vanlig surfbräda, det är viktigt för brädan att inte få för många dings, det är redan ganska tungt med dynan och eftersom brädet är lite rejält kan det fortfarande flyta dig ganska bra med allt detta glas)

Steg 3: Skär kudden

// Intro //

Kudden är konstruerad av dammfoder. Jag använde en vinylskärare med en skärbräda under för att klippa ut alla bitar men jag skulle tro att det skulle fungera att skriva ut mönstret och sedan klippa ut det med en X-Acto-kniv.

// Steg //

1. Var och en av dessa nedskärningar kommer att behöva göras för båda sidor som på bilden

2. Snitt 1, 2 & 3 kommer att användas för insidan av sensorplattan. Dessa bitars primära funktion är att hålla sensorerna på rätt plats och organisera trådarna.

3. del 4 & 5 utgör påsen som alla sensorer ska gå in i

4. Jag klippte också ut styrenbitar som går över höljena, teorin bakom detta är att bredda sensornas genomslag genom att öka ytan.

Steg 4: Anslutning av dynan

// Intro //

Nätverket som utgör detta projekt är anslutet till en arduino mini med en dataloggningssköld. Det kan göras mer eller mindre komplicerat beroende på hur exakt du vill att din uppsättning ska vara. Jag nöjde mig med 11 stift med två mått från mitt fram och en från kanterna. Detta gör att du kan identifiera var trycket appliceras, även om det är brett, är tillräckligt för att ge programmet en bra uppfattning om hur surfbrädan ska genereras.

// Resurser //

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

// Steg //

1. Följ schemat och kabeln till var och en av sensorerna, jag använde stapelbara rubriker https://www.sparkfun.com/products/11417 för att löda var och en av sensorerna, jag är inte den bästa på att lödda och det här är ett säkert sätt för att förhindra att dina sensorer smälter.

2. Jag använde också en brödbräda för att organisera min bräda, motstånd och batteri Det är inte helt nödvändigt men det var trevligt att ha det i ett fint paket

3. Jag använde dubbelsidig tejp för att fästa alla paddelar

Det är inte helt nödvändigt att använda PVC -lim men du kan

Steg 5: Limma dynan

// Intro //

Jag älskar dammfoder, det är några riktigt coola saker, jag hade aldrig ens hört talas om det innan jag gjorde detta projekt, men genom viss forskning bestämde jag mig för att det var ett bra material för att bygga dynan. Dammfodret är en PVC -belagd nylon vilket innebär att du kan använda PVC -rörlim för att svetsa ihop det och skapa ett helt vattentätt hölje. Det är också bra för då kan du använda det för att svetsa PVC -rör till det och lägga till åtkomstpunkter till Arduino.

// Steg //

1. För att göra kompositen, lägg alla bitar på dynans botten

2. Du kan fästa alla sensorbitar med antingen dubbelsidig tejp eller PVC -lim

3. Använd PVC -kopplingarna för att skapa åtkomstpunkten till Arduino på den övre plattan.

+ Det finns en fin linje när du applicerar pvc -limet för mycket gör att det bubblar upp och sprött, men för lite gör bindningen svag. Du måste bara experimentera med några bitar och få en förståelse för hur det fungerar

3. När alla bitar har torkat fäster du toppen och botten av dynan, du har i stort sett en chans att göra detta så ha tålamod, jag gjorde det i sektioner och gjorde två limlinjer för att se till att det inte läckte ut.

+ Kudden jag byggde varade i två pass innan den började gå sönder, saltvatten är ganska brutalt.

4. Använd VHB -tejp för att fästa dynan på surfbrädan

+ Var noga med att torka av däcket med färgförtunnare och se till att det är superrent innan du lägger ner dynan

+ VHB -tejpen är riktigt stark, jag hade inga problem med att dynan ramlade av

Steg 6: Arduino Data Logging Program

// Intro //

Arduino -programmet loggar data från sensornätverket till ett SD -kort. Några resurser om formatering och felsökning av SD -kort ingår. De kan vara lite kluriga. Koden är hämtad från https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Datalogger och modifierad för att inkludera alla sensoravläsningar.

// Resurser //

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

// Kod //

/* SD -kortdatalogger Detta exempel visar hur man loggar data från tre analoga sensorer till ett SD -kort med SD -biblioteket. Kretsen: * analoga sensorer på analoga ins 0, 1 och 2 * SD -kort anslutet till SPI -bussen enligt följande: ** MOSI - stift 11 ** MISO - stift 12 ** CLK - stift 13 ** CS - stift 4 (för MKRZero SD: SDCARD_SS_PIN) skapad 24 nov 2010 ändrad 9 apr 2012 av Tom Igoe Denna exempelkod är i allmän egendom. */ #include #include const int chipSelect = 4; void setup () {// Öppna seriell kommunikation och vänta på att porten öppnas: Serial.begin (9600); medan (! Seriell) {; // vänta på att seriell port ska anslutas. Behövs endast för inbyggd USB -port} Serial.print ("Initierar SD -kort …"); // se om kortet finns och kan initieras: if (! SD.begin (chipSelect)) {Serial.println ("Kortet misslyckades, eller finns inte"); // gör inget mer: återvänd; } Serial.println ("kort initialiserat.");} Void loop () {// gör en sträng för att montera data till log: String dataString = ""; // läs tre sensorer och lägg till strängen: 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 += ","; }} // öppna filen. Observera att bara en fil kan vara öppen åt gången, // så du måste stänga den här innan du öppnar en annan. File dataFile = SD.open ("datalog.txt", FILE_WRITE); // om filen är tillgänglig, skriv till den: if (dataFile) {dataFile.println (dataString); dataFile.close (); // skriv ut till serieporten också: Serial.println (dataString); } // om filen inte är öppen dyker du upp ett fel: annars {Serial.println ("fel vid öppning av datalog.txt"); }}

Steg 7: Samla in data

// Intro //

Nu är det dags att testa plattan. Anslut batteriet och sätt i SD -kortet. Det är en bra idé att testa programmet för att se till att det loggar data korrekt innan du går ut. Var försiktig när du drar åt PVC -locket så att du inte sliter på dynan, trådarna är ganska rejäla men det är också en bra idé att damma av gängan så att den är super vattentät

Det är en galet sak att surfa med den här padden, havet är inte alltid det trevligaste och dynan är ett ganska klumpigt objekt. Jag samlade data med hjälp av plattan två gånger och efter det var jag rädd att plattan inte skulle hålla en till. Du bör vara ganska säker på vattnet och ta ut det på ganska tama dagar så att det inte slits av stora vågor eller så kommer du i en situation med en tyngre än vanlig surfbräda.

Steg 8: Parkering av data

// Intro //

När du har samlat in data sätter du in ditt SD -kort i datorn och du bör ha en mapp som innehåller en mycket lång logg med nummer. Eftersom loggning fungerar genom att kontinuerligt köra en rad stridiga avläsningar måste du kopiera loggen till excel- eller google -ark för att organisera var och en av sensoruppsättningarna. Du kommer att vilja ta den genomsnittliga avläsningen av varje sensor för att göra den redo att sätta in i gräshoppa definitionen.

Det är ganska lätt att identifiera när du utövade tryck eftersom du får drastiskt annorlunda avläsningar än när du satt på ditt bräde. Det blir ganska spastiskt ett tag och går sedan tillbaka till att vara konsekvent. Kaos tider är vad du vill … ta bara bort resten.

Steg 9: Skapa den anpassade surfbrädan

// Intro //

För detta steg måste du vara lite skicklig i noshörning och gräshoppa, men det är inte för avancerat på något sätt. I gräshoppans definition kommer du att märka att det finns ett gäng noder kopplade till olika punkter, vad du kommer att behöva göra är att ersätta var och en av noderna med lämpliga sensoravläsningar. Efter att ha samlat in data och analyserat dem i excel bör du vara säker på att hålla reda på var var och en av avläsningarna kom ifrån så att du kan justera gräshoppans modell för att på lämpligt sätt generera den optimala formen.

// Steg //

1. Öppna gräshoppan och ladda den generativa surfbrädan def

2. Sätt in avläsningarna från dataloggen, jag använde mediet från varje avläsning.

3. Grädda modellen i gräshoppa

+ du kommer att ha en ram för surfbrädan med bara vektorer

4. SWEEP2 med skenor längs mitten och ytterkurvorna

+ Detta tar lite tid och tålamod du kan också behöva blanda ytor för att få allt vattentätt

Steg 10: Fräsa surfbrädan

Det sista steget är att fräsa surfbrädan. Jag använde två styrofoamblock som jag köpte från hemmadepot https://www.homedepot.com/p/2-in-x-4-ft-x-8-ft-R-8-… och spraylimade dem ihop så att den var tillräckligt tjock för att rymma rocker- och brädtjockleken. Jag använde en Multicam 3000 med RhinoCAM. Jag är ingen CNC -expert och hade mycket hjälp i det här steget så jag kan verkligen inte ge andra råd än att få någon att göra detta steg för dig;)

Steg 11: Sista tankarna

Det här projektet tog mig ungefär ett år och jag slutförde det för nästan ett år sedan. Jag visade det på både CCA Industrial Design Senior Show och Maker Faire. Jag lägger upp det här nu för det tog mig så lång tid att faktiskt titta på det igen … Jag var så trött på att titta på det här. Jag hoppas att du uppskattar det, jag tror att den här typen av forskning och arbete kan vara användbart i andra projekt. Om någon faktiskt försöker göra detta instruerbart, låt mig veta hur det är galet och det skulle vara fantastiskt att se andra människor ta sig an den. Jag tror att det finns en mängd data som kan fångas och användas för att skapa produkter på ett nytt sätt. Jag tror att vi skulle komma in i en ny tid för anpassning och saker som kan skräddarsys för den här typen av snabba prototyper kan komma att komma i snabb personlig tillverkning.

Jag svarar gärna på frågor angående processen, teorier, något av programmen eller surfbräddesign i allmänhet.