Pranchas de surfe geradas por dados: 11 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Isso foi tirado de minha tese de último ano em Desenho Industrial de cerca de um ano atrás, sinto muito se houver alguns furos nela, minha memória pode estar um pouco errada. É um projeto experimental e há tantas coisas que poderiam ter sido feitas de outra forma, não hesite em me avisar.

Este projeto está em um sistema que coleta dados para executar um programa de construção de pranchas de surfe. Um dispositivo que registra leituras de sensores de força conforme você surfa e aplica esses dados de uma forma que otimiza o formato de sua prancha por meio de modelagem generativa.

O que faz este projeto funcionar é que a prancha é um objeto interessante onde a força aplicada ao topo do objeto tem uma reação igual e oposta ao fundo. O que significa que se você pressionar mais ou menos com os dedos dos pés ou calcanhar ao virar sua prancha de surfe deve ditar onde sua prancha deve ter um formato diferente.

DESIGN DE SURFBOARD

Vou assumir que nem todo mundo é especialista em design contemporâneo de pranchas de surfe e também não posso me chamar de um, embora aqui esteja minha explicação resumida. As pranchas de surfe são veículos para mover a água através das nadadeiras, isso é feito através da canalização da água através do contorno côncavo inferior e geral da prancha. A prancha de surfe pode ser exagerada através de formas assimétricas onde você está criando uma prancha de surfe que identifica a distribuição de peso dos dedos / calcanhar e tenta capitalizar isso. Identificando onde o surfista está aplicando mais pressão para virar sua prancha, podemos otimizar uma forma assimétrica para o surfista individual.

PARA QUEM É ISSO

Este é um projeto que atende a um surfista intermediário a avançado, alguém que pode estar recebendo sua segunda ou terceira prancha. Nesta fase, você já começou a desenvolver um estilo que dita como sua prancha deve funcionar sob seus pés.

RECURSOS E HABILIDADES

Os dados são registrados usando um Arduino mini e analisados com o Excel. Para a modelagem da prancha você precisará ter uma cópia do Rhinocerous 3D com Grasshopper instalada. Para realmente produzir a prancha de surfe, você precisará ter acesso a um CNC grande o suficiente para fresar uma prancha de surfe.

Etapa 1: a almofada do sensor

O PAD

O pad é essencialmente uma bolsa à prova d'água que protege a rede de sensores enquanto permite que você acesse o arduino e o cartão SD depois de navegar.

O saco é feito de forro de lagoa, que é colado com cola de PVC.

// Materiais //

+ pond liner

+ cola pvc

+ FPT Cap

+ Adaptador Masculino

+ Fita VHB

+ 3mm estireno

+ Fita de filme dupla face

// Ferramentas //

+ Cortador de vinil https://www.ebay.com/itm/like/281910397159?lpid=82&… ou faca X-Acto

+ Ferro de soldar

+ Régua

O SENSOR

+ Resistência do sensor de força (11)

Resistor de + 10k ohm (11)

+ Fio trançado

+ Arduino mini

+ Arduino Datalogging Shield

+ Bateria

Etapa 2: a placa de teste

// Intro //

Para gerar corretamente uma nova prancha de surfe, você deve começar com um modelo de demonstração. Esta demonstração é recriada na definição do gafanhoto e é a base de onde a forma é gerada. Por esta razão, você terá que fazer um modelo de teste que possa modelar manualmente, se for bom o suficiente, ou obter CNCd. Incluí o arquivo shaper AKU. A outra opção é usar um Hypto-krypto 5'8 Hayden Shapes https://www.haydenshapes.com/pages/hypto-krypto que é bastante semelhante ao modelo básico.

// Detalhes //

+ Blank - EPS (Flutua um pouco melhor que o Poliuretano e é um pouco mais leve. A almofada é bem pesada)

+ Resina - Epóxi (é um pouco menos provável a ding e também sua elasticidade dá aos sensores uma melhor leitura, você também deve usar epóxi ao colocar fibra de vidro em um branco de EPS)

+ Fibra de vidro - 4x6 (Este é um trabalho de vidro mais pesado do que uma prancha de surfe padrão, é importante para a prancha não dar muitos dings, já é bem pesada com o pad e como a prancha é um pouco pesada ela ainda pode flutuar muito bem com todo esse copo)

Etapa 3: Cortar a almofada

// Intro //

A almofada é construída com forro de lagoa. Usei um cortador de vinil com uma placa de corte embaixo para cortar todas as peças, mas acho que imprimir o padrão e depois cortá-lo com uma faca X-Acto funcionaria.

// Passos //

1. Cada um desses cortes precisará ser feito para ambos os lados, como na ilustração

2. Os cortes 1, 2 e 3 serão usados para o interior da almofada do sensor. A função primária dessas peças é manter os sensores no lugar certo e organizar os fios.

3. as peças 4 e 5 constituem a bolsa em que todos os sensores irão para

4. Eu também recortei pedaços de estireno que passam por cima dos gabinetes, a teoria por trás disso é alargar a passagem dos sensores aumentando a superfície.

Etapa 4: Fiação da almofada

// Intro //

A rede que compõe este projeto é conectada a um arduino mini com um escudo de registro de dados. Isso pode ser mais ou menos complicado, dependendo de quão exato você deseja que seu conjunto de dados seja. Eu me conformei com 11 pinos tirando duas medidas do centro da frente e uma das bordas. Isso permite identificar onde a pressão está sendo aplicada, embora ampla, é o suficiente para dar ao programa uma boa ideia de como a prancha deve ser gerada.

// Recursos //

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

// Passos //

1. Siga o esquema e conecte cada um dos sensores, usei cabeçotes empilháveis https://www.sparkfun.com/products/11417 para soldar cada um dos sensores, não sou o melhor em soldar e esta é uma maneira segura para evitar o derretimento de seus sensores.

2. Eu também usei uma placa de pão para organizar minha placa, resistores e bateria. Não é totalmente necessário, mas foi bom tê-la em um pacote bonito

3. Usei fita dupla-face para colar todas as partes da almofada

não é totalmente necessário usar cola de PVC, embora você pudesse

Etapa 5: colar a almofada

// Intro //

Eu amo liner de lagoa, é algo muito legal, eu nunca tinha ouvido falar sobre isso antes de fazer este projeto, mas através de algumas pesquisas, decidi que ele era um ótimo material para construir o bloco. O liner da lagoa é um nylon revestido de PVC, o que significa que você pode usar cola de tubo de PVC para soldá-lo, criando um invólucro totalmente à prova d'água. Também é ótimo porque você pode usá-lo para soldar tubos de PVC, adicionando pontos de acesso ao Arduino.

// Passos //

1. Para fazer o composto coloque todas as peças na peça inferior da almofada

2. Você pode colar todas as peças do sensor usando fita dupla-face ou cola de PVC

3. Use as conexões de PVC para criar o ponto de acesso ao Arduino na peça de almofada superior.

+ Há uma linha tênue quando se aplica a cola de pvc em demasia, que faz com que ela borbulhe e quebradiça, embora muito pouco faça com que a cola fique fraca. Você só precisa experimentar algumas peças e entender como funciona

3. Uma vez que todas as peças estão secas, aderir à parte superior e inferior da almofada, você tem praticamente uma chance de fazer isso, então seja paciente, eu fiz isso em seções e fiz duas linhas de cola para ter certeza de que não vazaria.

+ O pad que construí durou duas sessões antes de começar a quebrar, a água salgada é bem brutal.

4. Para aderir a almofada à prancha de surf, use fita VHB

+ Certifique-se de limpar o convés com diluente e certifique-se de que esteja super limpo antes de colocar a almofada

+ A fita VHB é muito forte, não tive problemas com a queda do pad

Etapa 6: Programa de registro de dados do Arduino

// Intro //

O programa Arduino registra dados da rede de sensores em um cartão SD. Estão incluídos alguns recursos sobre formatação e solução de problemas de cartões SD. Eles podem ser um pouco meticulosos. O código é retirado de https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Datalogger e modificado para incluir todas as leituras do sensor.

// Recursos //

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

// Código //

/* Registrador de dados de cartão SD Este exemplo mostra como registrar dados de três sensores analógicos em um cartão SD usando a biblioteca SD. O circuito: * sensores analógicos em entradas analógicas 0, 1 e 2 * cartão SD conectado ao barramento SPI da seguinte forma: ** MOSI - pino 11 ** MISO - pino 12 ** CLK - pino 13 ** CS - pino 4 (para MKRZero SD: SDCARD_SS_PIN) criado em 24 de novembro de 2010, modificado em 9 de abril de 2012 por Tom Igoe. Este código de exemplo está no domínio público. * / # include #include const int chipSelect = 4; void setup () {// Abra as comunicações seriais e espere a porta abrir: Serial.begin (9600); while (! Serial) {; // aguarde a conexão da porta serial. Necessário apenas para porta USB nativa} Serial.print ("Inicializando cartão SD…"); // veja se o cartão está presente e pode ser inicializado: if (! SD.begin (chipSelect)) {Serial.println ("O cartão falhou ou não está presente"); // não faça mais nada: return; } Serial.println ("cartão inicializado.");} Void loop () {// criar uma string para reunir os dados a registrar: String dataString = ""; // lê três sensores e anexa à string: for (int analogPin = 0; analogPin = 1; analogPin = 2; analogPin = 3; analogPin = 4; analogPin = 5; analogPin = 6; analogPin = 7; analogPin <3; analogPin ++) {sensor interno = analogRead (analogPin); dataString + = String (sensor); if (analogPin <2) {dataString + = ","; }} // abre o arquivo. observe que apenas um arquivo pode ser aberto por vez, // portanto, você deve fechar este antes de abrir outro. Arquivo dataFile = SD.open ("datalog.txt", FILE_WRITE); // se o arquivo estiver disponível, escreva nele: if (dataFile) {dataFile.println (dataString); dataFile.close (); // imprime também na porta serial: Serial.println (dataString); } // se o arquivo não estiver aberto, aparecerá um erro: else {Serial.println ("erro ao abrir datalog.txt"); }}

Etapa 7: coleta de dados

// Intro //

Agora é hora de experimentar o teclado. Conecte a bateria e insira o cartão SD. É uma boa ideia testar o programa para certificar-se de que está registrando os dados corretamente antes de sair. Tenha cuidado ao apertar a tampa de PVC para não rasgar a almofada, as roscas são bem pesadas, embora também seja uma boa ideia tirar o pó da rosca para que fique super impermeável

É meio louco surfar com este pad, o oceano nem sempre é dos melhores e o pad é um objeto bem desajeitado. Coletei dados usando o pad duas vezes e depois disso fiquei com medo de que o pad não durasse mais. Você deve estar bem confiante na água e tirá-la em dias bem mansos para que não seja arrancada por ondas grandes ou você se coloque em uma situação com uma prancha de surf mais pesada do que o normal.

Etapa 8: dividir os dados

// Intro //

Quando terminar de coletar os dados, insira o cartão SD no computador e você terá uma pasta contendo um longo registro de números. Como o registro funciona continuamente, executando uma série de leituras controversas, você terá que copiar o registro para o Excel ou planilhas do Google para organizar cada um dos conjuntos de sensores. Você vai querer fazer a leitura média de cada sensor para deixá-lo pronto para ser inserido na definição do gafanhoto.

É muito fácil identificar quando você está aplicando pressão, porque você obtém leituras drasticamente diferentes do que quando você está sentado na prancha. Torna-se bastante espasmódico por um tempo e depois volta a ser consistente. Os tempos de caos é o que você deseja … apenas exclua o resto.

Etapa 9: Gerando a prancha de surfe personalizada

// Intro //

Para esta etapa, você precisa ser um pouco proficiente em rinoceronte e gafanhoto, mas não é muito avançado. Na definição do gafanhoto, você vai notar que há um monte de nós anexados a vários pontos, o que você vai ter que fazer é substituir cada um dos nós com as leituras de sensor apropriadas. Depois de coletar os dados e analisá-los no Excel, certifique-se de manter o controle de onde cada uma das leituras veio, para que possa ajustar o modelo do gafanhoto para gerar a forma ideal de forma adequada.

// Passos //

1. Abra o gafanhoto e carregue a definição da prancha de surfe generativa

2. Insira as leituras do registro de dados, usei as mídias de cada leitura.

3. Asse o modelo no gafanhoto

+ você vai ter um framework da prancha com apenas vetores

4. SWEEP2 usando trilhos ao longo das curvas centrais e externas

+ Isso leva um pouco de tempo e paciência, você também pode precisar misturar as superfícies para torná-las totalmente impermeáveis

Etapa 10: fresar a prancha de surfe

A etapa final é fresar a prancha de surfe. Eu usei dois blocos de isopor que comprei em um depósito doméstico https://www.homedepot.com/p/2-in-x-4-ft-x-8-ft-R-8-… e os colei em spray juntos de modo que fosse espesso o suficiente para acomodar a espessura do balancim e da placa. Eu usei um Multicam 3000 usando RhinoCAM. Não sou um especialista em CNC e tive muita ajuda nesta etapa, então realmente não posso oferecer nenhum conselho além de pedir a alguém para fazer esta etapa por você;)

Etapa 11: Considerações Finais

Este projeto me levou cerca de um ano e eu o concluí há quase um ano. Eu o mostrei na feira sênior de design industrial CCA e na Maker Faire. Eu o coloquei aqui agora porque demorei muito tempo para realmente olhar para ele de novo … Eu estava cansado de olhar para essas coisas. Espero que gostem, acho que este tipo de pesquisa e trabalho podem ser úteis em outros projetos, se alguém realmente tentar fazer isso Instructable, por favor me diga que é uma coisa meio maluca e seria ótimo ver outras pessoas assumindo isto. Acho que há uma grande quantidade de dados que podem ser capturados e usados na criação de produtos de uma nova maneira. Acho que estamos entrando em uma nova era de customização e coisas que podem ser feitas sob medida esse tipo de prototipagem rápida podem estar chegando à fabricação pessoal rápida.

Fico feliz em responder a qualquer dúvida sobre o processo, teorias, qualquer um dos programas ou design de pranchas de surfe em geral.