Tavole da surf generate dai dati: 11 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Questo è tratto dalla mia tesi di laurea in Industrial Design di circa un anno fa, quindi scusa se ci sono dei buchi, la mia memoria potrebbe essere un po' spenta. È un progetto sperimentale e ci sono così tante cose che si sarebbero potute fare diversamente, non esitate a farmelo sapere.

Questo progetto è su un sistema che raccoglie dati per eseguire un programma di costruzione di tavole da surf. Un dispositivo che registra le letture dei sensori di forza mentre navighi e applica tali dati in modo da ottimizzare la forma della tua tavola da surf attraverso la modellazione generativa.

Ciò che fa funzionare questo progetto è che la tavola da surf è un oggetto interessante in cui la forza che si applica alla parte superiore dell'oggetto ha una reazione uguale e contraria alla parte inferiore. Ciò significa che se premi più o meno con le dita dei piedi o il tallone quando giri la tavola da surf dovrebbe determinare dove la tua tavola da surf deve essere modellata in modo diverso.

PROGETTAZIONE DELLA TAVOLA DA SURF

Presumo che non tutti siano esperti nel design contemporaneo delle tavole da surf e non posso nemmeno definirmi tale, anche se questa è la mia spiegazione condensata. Le tavole da surf sono veicoli per spostare l'acqua attraverso le pinne, lo fa incanalando l'acqua attraverso il fondo concavo e il profilo generale della tavola. La tavola da surf può essere esagerata attraverso forme asimmetriche in cui si crea una tavola da surf che identifica la distribuzione del peso punta/tallone e tenta di sfruttarla. Identificando dove il surfista sta applicando la maggior pressione per girare la sua tavola da surf, possiamo ottimizzare una forma asimmetrica per il singolo surfista.

PER CHI È QUESTO

Questo è un progetto che si rivolge a un surfista di livello intermedio o avanzato, qualcuno che potrebbe ottenere la sua seconda o terza tavola da surf. In questa fase avrai iniziato a sviluppare uno stile che determina come la tua tavola da surf dovrebbe funzionare sotto i tuoi piedi.

RISORSE E COMPETENZE

I dati vengono registrati utilizzando un mini Arduino e analizzati con excel. Per la modellazione della tavola da surf sarà necessario avere una copia di Rhinocerous 3D con Grasshopper installato su di essa. Per produrre effettivamente la tavola da surf dovrai avere accesso a un CNC abbastanza grande da poter fresare una tavola da surf.

Passaggio 1: il pad sensore

IL PAD

Il pad è essenzialmente una borsa impermeabile che protegge la rete di sensori permettendoti di accedere all'arduino e alla scheda sd dopo aver navigato.

La borsa è realizzata con un rivestimento per laghetti incollato con colla in PVC.

// Materiali //

+ fodera per laghetto

+ colla pvc

+ Cappellino FPT

+ Adattatore maschio

+ Nastro VHB

+ stirene da 3 mm

+ Nastro biadesivo

// Utensili //

+Taglierino per vinile https://www.ebay.com/itm/like/281910397159?lpid=82&… o coltello X-Acto

+ Saldatore

+ righello

IL SENSORE

+ Resistenza sensore di forza (11)

+ Resistenza da 10k ohm (11)

+ Filo intrecciato

+ Arduino mini

+ Arduino Datalogging Shield

+ Batteria

Passaggio 2: la scheda di prova

// Introduzione //

Per generare correttamente una nuova tavola da surf devi iniziare con un modello demo. Questa demo viene ricreata nella definizione di cavalletta ed è la base da cui viene generata la forma. Per questo motivo dovrai creare un modello di prova che puoi modellare a mano se sei abbastanza bravo o ottenere CNCd. Ho incluso il file shaper AKU. L'altra opzione è usare un hypto-krypto di Hayden Shapes da 5'8 https://www.haydenshapes.com/pages/hypto-krypto che è abbastanza simile al modello base.

// Particolari //

+ Blank - EPS (galleggia leggermente meglio del poliuretano ed è un po' più leggero. Il pad è piuttosto pesante)

+ Resina - Resina epossidica (è un po' meno probabile che si ammazzino e anche la sua elasticità offre ai sensori una lettura migliore, devi anche usare la resina epossidica quando fai la vetroresina di un grezzo in EPS)

+ Fiberglass - 4x6 (Questo è un lavoro di vetro più pesante di una tavola da surf standard, è importante che la tavola non subisca troppe ammaccature, è già piuttosto pesante con il pad e poiché la tavola è un po' pesante può ancora farti galleggiare abbastanza bene con tutto questo bicchiere)

Passaggio 3: tagliare il pad

// Introduzione //

Il pad è costruito con un rivestimento per laghetti. Ho usato una taglierina per vinile con un tagliere sotto per ritagliare tutti i pezzi, ma penso che stampare il motivo e poi tagliarlo con un coltello X-Acto avrebbe funzionato.

// Passi //

1. Ciascuno di questi tagli dovrà essere eseguito per entrambi i lati come nell'illustrazione

2. I tagli 1, 2 e 3 verranno utilizzati per l'interno del pad del sensore. La funzione primaria di questi pezzi è quella di mantenere i sensori nel posto giusto e organizzare i fili.

3. i pezzi 4 e 5 costituiscono la borsa in cui andranno tutti i sensori

4. Ho anche ritagliato pezzi di stirene che vanno sopra le custodie, la teoria alla base è di ampliare il passaggio dei sensori aumentando la superficie.

Passaggio 4: cablaggio del pad

// Introduzione //

La rete che costituisce questo progetto è collegata a un arduino mini con uno scudo per la registrazione dei dati. Può essere reso più o meno complicato a seconda di quanto esatto vuoi che sia il tuo set di dati. Ho optato per 11 spilli prendendo due misure dal centro davanti e una dai bordi. Ciò consente di identificare dove viene applicata la pressione, sebbene ampia, è sufficiente per dare al programma una buona idea di come dovrebbe essere generata la tavola da surf.

// Risorse //

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

// Passi //

1. Segui lo schema e collega ciascuno dei sensori, ho usato intestazioni impilabili https://www.sparkfun.com/products/11417 per saldare ciascuno dei sensori, non sono il migliore nella saldatura e questo è un modo sicuro per evitare di fondere i sensori.

2. Ho anche usato una breadboard per organizzare la mia scheda, i resistori e la batteria Non è del tutto necessario ma è stato bello averlo in una bella confezione

3. Ho usato del nastro biadesivo per far aderire tutte le parti del pad

non è del tutto necessario usare la colla per PVC anche se potresti

Passaggio 5: incollare il pad

// Introduzione //

Adoro il rivestimento per laghetti, è una cosa davvero interessante, non ne avevo mai nemmeno sentito parlare prima di fare questo progetto, ma attraverso alcune ricerche ho deciso che questo è un ottimo materiale per costruire il pad. Il rivestimento per laghetti è un nylon rivestito in PVC, il che significa che è possibile utilizzare la colla per tubi in PVC per saldarlo insieme creando un involucro completamente impermeabile. È anche fantastico perché puoi usarlo per saldare tubi in PVC aggiungendo punti di accesso all'Arduino.

// Passi //

1. Per fare il composito appoggiare tutti i pezzi sul pezzo inferiore del pad

2. È possibile far aderire tutti i pezzi del sensore utilizzando nastro biadesivo o colla per PVC

3. Utilizzare i raccordi in PVC per creare il punto di accesso ad Arduino sul pezzo superiore del pad.

+ C'è una linea sottile quando si applica una quantità eccessiva di colla in pvc che la fa ribollire e fragile, anche se troppo poco rende il legame debole. Devi solo sperimentare con alcuni pezzi e capire come funziona

3. Una volta che tutti i pezzi sono asciutti, aderisci alla parte superiore e inferiore del tampone, hai praticamente una possibilità per farlo, quindi sii paziente, l'ho fatto in sezioni e ho fatto due linee di colla per assicurarmi che non cola.

+ Il pad che ho costruito è durato due sessioni prima che iniziasse a rompersi, l'acqua salata è piuttosto brutale.

4. Per far aderire il pad alla tavola da surf utilizzare il nastro VHB

+ Assicurati di pulire il ponte con un diluente per vernice e assicurati che sia super pulito prima di posare il pad

+ Il nastro VHB è davvero forte, non ho avuto problemi con la caduta del pad

Passaggio 6: programma di registrazione dati Arduino

// Introduzione //

Il programma Arduino registra i dati dalla rete di sensori su una scheda SD. Sono incluse alcune risorse sulla formattazione e sulla risoluzione dei problemi delle schede SD. Possono essere un po' pignoli. Il codice è preso da https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Datalogger e modificato per includere tutte le letture del sensore.

// Risorse //

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

// Codice //

/* Datalogger scheda SD Questo esempio mostra come registrare i dati da tre sensori analogici su una scheda SD utilizzando la libreria SD. Il circuito: * sensori analogici sugli ingressi analogici 0, 1 e 2 * scheda SD collegata al bus SPI come segue: ** MOSI - pin 11 ** MISO - pin 12 ** CLK - pin 13 ** CS - pin 4 (per MKRZero SD: SDCARD_SS_PIN) creato il 24 novembre 2010 modificato il 9 aprile 2012 da Tom Igoe Questo codice di esempio è di dominio pubblico. */#include #include const int chipSelect = 4;void setup() { // Apri le comunicazioni seriali e attendi l'apertura della porta: Serial.begin(9600); while (!Seriale) {; // attendi che la porta seriale si connetta. Necessario solo per la porta USB nativa } Serial.print("Inizializzazione scheda SD…"); // verifica se la scheda è presente e può essere inizializzata: if (!SD.begin(chipSelect)) { Serial.println("Scheda guasta o non presente"); // non fare altro: return; } Serial.println("scheda inizializzata.");}void loop() { // crea una stringa per assemblare i dati da registrare: String dataString = ""; // legge tre sensori e aggiunge alla stringa: 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 (sensore); if (analogPin < 2) { dataString += ", "; } } // apre il file. nota che può essere aperto solo un file alla volta, // quindi devi chiudere questo prima di aprirne un altro. File dataFile = SD.open("datalog.txt", FILE_WRITE); // se il file è disponibile, scrivici: if (dataFile) { dataFile.println(dataString); dataFile.close(); // stampa anche sulla porta seriale: Serial.println(dataString); } // se il file non è aperto, compare un errore: else { Serial.println("error opening datalog.txt"); }}

Passaggio 7: raccolta dei dati

// Introduzione //

Ora è il momento di provare il pad. Collegare la batteria e inserire la scheda SD. È una buona idea testare il programma per assicurarsi che registri correttamente i dati prima di uscire. Fai attenzione quando stringi il cappuccio in PVC in modo da non strappare il pad, i fili sono piuttosto pesanti anche se è anche una buona idea spolverare la filettatura in modo che sia super impermeabile

È una cosa pazzesca fare surf con questo pad, l'oceano non è sempre il più bello e il pad è un oggetto piuttosto goffo. Ho raccolto dati usando il pad due volte e dopo avevo paura che il pad non sarebbe durato un altro. Dovresti essere abbastanza sicuro in acqua e portarlo fuori nei giorni piuttosto tranquilli in modo che non venga strappato via da grandi onde o ti trovi in una situazione con una tavola da surf più pesante del normale.

Passaggio 8: analisi dei dati

// Introduzione //

Quando hai finito di raccogliere i dati, inserisci la tua scheda SD nel tuo computer e dovresti avere una cartella contenente un registro molto lungo di numeri. Poiché la registrazione funziona eseguendo continuamente una serie di letture controverse, dovrai copiare il registro in fogli Excel o Google per organizzare ciascuno dei set di sensori. Ti consigliamo di prendere la lettura media di ciascun sensore per prepararlo all'inserimento nella definizione della cavalletta.

È abbastanza facile identificare quando stavi applicando pressione perché ottieni letture drasticamente diverse rispetto a quando eri seduto sulla tua tavola. Diventa piuttosto spastico per un po' poi torna ad essere consistente. I tempi del caos sono quello che vuoi… cancella il resto.

Passaggio 9: generazione della tavola da surf personalizzata

// Introduzione //

Per questo passaggio dovrai essere un po' abile in Rhinocerous e Grasshopper non è affatto avanzato in alcun modo. Nella definizione di cavalletta noterai che ci sono un mucchio di nodi collegati a vari punti, quello che dovrai fare è sostituire ciascuno dei nodi con le letture del sensore appropriate. Dopo aver raccolto i dati e averli analizzati in Excel, dovresti essere sicuro di tenere traccia della provenienza di ciascuna delle letture in modo da poter regolare il modello di cavalletta per generare in modo appropriato la forma ottimale.

// Passi //

1. Apri la cavalletta e carica la tavola da surf generativa def

2. Inserire le letture dal registro dati, ho usato i mezzi di ciascuna lettura.

3. Cuocere il modello in grasshopper

+ avrai una struttura della tavola da surf con solo vettori

4. SWEEP2 utilizzando binari lungo le curve centrali ed esterne

+ Questo richiede un po' di tempo e pazienza, potresti anche aver bisogno di fondere le superfici per renderlo tutto a tenuta stagna

Passaggio 10: fresare la tavola da surf

Il passo finale è fresare la tavola da surf. Ho usato due blocchi di polistirolo che ho comprato da home depot https://www.homedepot.com/p/2-in-x-4-ft-x-8-ft-R-8-… e li ho incollati a spruzzo insieme in modo che fosse abbastanza spesso da ospitare il bilanciere e lo spessore della tavola. Ho usato una Multicam 3000 usando RhinoCAM. Non sono un esperto di CNC e ho avuto molto aiuto in questo passaggio, quindi non posso davvero offrire alcun consiglio se non convincere qualcuno a fare questo passaggio per te;)

Passaggio 11: considerazioni finali

Questo progetto mi ha richiesto circa un anno e l'ho finito quasi un anno fa. L'ho mostrato sia alla fiera senior del design industriale CCA che alla Maker Faire. L'ho messo qui ora perché mi ci è voluto così tanto tempo per guardarlo di nuovo … ero così stufo di guardare questa roba. Spero che lo apprezziate, penso che questo tipo di ricerca e lavoro potrebbe essere utile in altri progetti, se qualcuno tenta davvero di fare questo Instructable per favore fatemi sapere che è un po' una cosa pazzesca e sarebbe bello vedere altre persone assumere esso. Penso che ci sia una grande quantità di dati che possono essere catturati e utilizzati per creare prodotti in un modo nuovo. Penso che stavamo entrando in una nuova era di personalizzazione e le cose che possono essere personalizzate questo tipo di prototipazione rapida potrebbero entrare nella produzione personale rapida.

Sono felice di rispondere a qualsiasi domanda riguardante il processo, le teorie, i programmi o il design della tavola da surf in generale.