Interface Mini-Multitouch: 8 etapas

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

Este manual de instruções mostra como criar uma interface mini-multitoque a partir de peças simples que você pode solicitar online ou comprar em uma loja de construção / ferragem típica. As interfaces multitoque são superfícies que podem registrar vários 'pontos de toque' ao mesmo tempo, o que significa que os usuários podem usar movimentos naturais das mãos para manipular objetos digitais. A maioria dos sistemas multitoque também projeta a imagem da tela na superfície de toque, tornando a interação mais intuitiva. Como os grandes sistemas multitoque são caros de construir, este manual ensina como construir um sistema multitoque menor e mais simples por US $ 50-150 usando peças fáceis de encontrar. Um Mini-Multitouch. Mini-Multitouch funciona segundo os mesmos princípios de sistemas maiores e é útil para todos os tipos de usos hack ou artísticos (pense em pintura a dedo, música por toque ou outras interações baseadas em gestos). Este Instructable está sendo enviado como parte do concurso "Ganhe um cortador a laser" em nome de Make: Philly, na esperança de podermos dar início à criação de nosso novo espaço de trabalho comunitário com a introdução de um cortador a laser novinho em folha:) Divirta-se! Dificuldade: Intermediário (ou iniciante intrépido). Requer conhecimento básico de soldagem, uso de serra e canivete, instalação de software e seguir tutoriais de software. Passar por familiaridade com esses tópicos e vontade de aprender o ajudará neste Instructable! Build Time: 8 a 10 horas para um especialista nos tópicos acima; 16-20 horas para iniciante / intermediário.

Etapa 1: Peças e Preparação

Etapa um: pegue suas peças! Abaixo, você encontrará recomendações sobre onde comprar itens da lista de materiais. Ferramentas: broca sem fio e brocas sem fio de solda ferro T-Square Materiais: Webcam (Phillips SP900 recomendado) - Disponível para compra no PC Windows da web (desculpe Atari, o kit de ferramentas vvvv é somente para Windows.) Lente infravermelha de 4,3 x 4,3 mm (também conhecida como visão noturna) - Disponível para compra na web LEDs infravermelhos (recomendado SFH485) - disponível na fonte de alimentação digikey. A (saída 3,3 V DC a 220 mA recomendada) - Disponível no máximo Hobby / craft shops Fast setting crazy glew (qualquer marca, e obtê-lo em um pincel na garrafa) - Disponível na maioria das lojas de hobby / artesanato Lixa, 400 grit e 800 grit - Disponível na loja de ferragensBrass Polish - Disponível na loja de ferragens 8 x 10 folhas de espessura padrão Lexan (0,85) - Disponível na loja de ferragens Tira de 8 pés do "Divisor de Ladrilho" - Disponível na loja de ferragens Uma caixa de papelão, com pelo menos 1,5 pés de altura em um lado (usamos 1,5 'x 1' x 1 ') - Disponível na loja de ferragens armazenar (ou apenas colocar ao redor!) Pequenos pedaços de fio. Se você não tiver fio estendido, compre um pequeno carretel de fio de bitola 20 ou 22, em vermelho e preto.- Disponível na maioria das lojas de eletrônicos / hobby

Etapa 2: preparar a webcam para detectar luz infravermelha

Esta etapa descreve a configuração da webcam usada para registrar os blobs de luz infravermelha emitidos quando você toca a superfície de toque. Essa tela mini-multitoque depende de quatro luzes LED para iluminar uma folha de Lexan, onde ela vai pular sem escapar, devido ao índice de refração. Isso é chamado de reflexão interna total. Quando a pressão (como a de um dedo) é aplicada ao Lexan, ele se comprime um pouco, mudando o índice de refração e permitindo que a luz escape. Os locais onde a luz escapa serão apenas onde a superfície é comprimida, formando lindas bolhas brilhantes onde algo está pressionando o Lexan. É aqui que a webcam entra! Você pode assistir os blobs com uma webcam e, com um software especial, usá-los como entrada em seu computador, como um mouse ou teclado. Para este projeto (e a maioria dos visores multitoque), a luz usada para detecção de toque está na faixa do infravermelho e o webcam deve ser modificada para ver na faixa de infravermelho. Isso é feito facilmente trocando a lente da sua webcam existente por uma que possa 'ver' luz infravermelha. O LED usado pela interface mini-multitoque, na frequência de 880 nm, está dentro do alcance das câmeras de vigilância de 'visão noturna'. Você pode trocar suas lentes de webcam existentes por lentes de 'visão noturna' e estará pronto para começar. Se estiver usando a SPC900NC recomendada, você pode usar qualquer lente IV de câmera CCTV de 4,3 MM x 4,3 MM. Tente pesquisar no e-bay ou em uma loja de câmeras de segurança local. Antes de remover a lente existente na sua webcam, instale o software da webcam no seu PC e teste a webcam para se certificar de que a câmera funciona. Observação: é fundamental fazer isso ANTES de anular sua garantia, abrindo-o e trocando as lentes! Depois de tirar algumas fotos com sucesso e garantir que a webcam funcione bem, você está pronto para trocar a lente. Para substituir a lente na câmera SPC900 (ou outras câmeras semelhantes), primeiro você precisa soltar o anel ao redor do lente usando uma chave de fenda. Uma vez que o anel é retirado, é fácil substituir a lente normal por uma lente de 'vigilância' desparafusando cuidadosamente (mas com firmeza) a lente. O anel é apenas para aparência, então você pode colocá-lo de volta ou deixá-lo desligado. IApós trocar as lentes, verifique a webcam para se certificar de que ainda funciona usando o software da webcam. Você também pode precisar ajustar o foco da nova lente. As imagens que você obtém da webcam não serão como as de uma lente normal, isso significa apenas que está funcionando conforme o esperado. Por fim, se a câmera tiver uma luz embutida para iluminar o que está filmando, cubra o luz com um pouco de fita adesiva para bloqueá-lo. Caso contrário, ele adicionará algum 'ruído' leve e fará com que sua tela tenha pontos de toque 'fantasmas'.

Etapa 3: construir a estrutura da superfície sensível ao toque

Esta etapa cobre a construção da estrutura que abrigará o Lexan, bem como a preparação necessária para montar as luzes de LED na estrutura.

O melhor material que encontrei para a estrutura é o 'Tile Divider', que vem em tiras de 2 a 2,5 metros e pode ser comprado na seção de moldagem da maioria das lojas de consertos domésticos. Veja as imagens abaixo para uma descrição visual (em vez de tentar explicar aqui!). A estrutura se ajusta perfeitamente ao Lexan, então você pode cortar o Divisor de Ladrilho exatamente no tamanho: corte duas tiras de 20 cm e duas de 25 cm. Depois que as tiras forem cortadas, você deve usar um T-Square para cortar as pontas das tiras curtas para chanfrar para dentro em um ângulo de 45%. Isso fará com que eles se encaixem perfeitamente e confortavelmente como uma moldura ao redor do Lexan. Você montará as quatro luzes LED em um lado de 8 polegadas do quadro. Eles precisam ser montados de forma que encostem no Lexan através dos orifícios da tira e se espalhem uniformemente ao longo da borda. É importante colocar os orifícios próximos à parte superior da faixa, conforme mostrado abaixo, de forma que a luz incida somente na borda do Lexan e NÃO na câmera abaixo. Marque os locais dos quatro orifícios em cerca de 1 polegada, 3 polegadas, 5 polegadas e 7 polegadas ao longo da borda de uma faixa do divisor de mosaico de 8 polegadas. Como o Divisor de Ladrilho é feito de plástico macio, você precisará fazer os furos em vários tamanhos incrementais para evitar entortar ou deformar muito o plástico. Primeiro, faça um pequeno orifício (1/16 ") e, em seguida, faça um um pouco maior (9/64"). Por fim, faça um orifício de 3/16 ", que é o tamanho ideal para os LEDs passarem.

Etapa 4: preparar a superfície sensível ao toque Lexan

Esta etapa cobre o lixamento e o polimento da superfície de toque Lexan, para distribuição máxima de luz.

Para obter o máximo de luz na superfície de toque, uma das bordas de 8 polegadas da superfície de toque Lexan deve ser bem lisa (é onde os LEDs farão contato com a superfície de toque). Idealmente, você usará três materiais: lixa de grão 400, lixa de grão 800 e polidor de latão. Se você não tiver um polidor de latão disponível, você pode usar apenas a lixa 400 e 800, mas os resultados serão menos do que espetaculares. Dobre um pedaço de lixa 400 sobre um bloco de madeira (ou mesmo um pequeno livro de bolso) e passe-o para a frente e para trás três ou quatro vezes ao longo de uma borda de 20 centímetros da superfície sensível ao toque Lexan. Você deve ver pequenos flocos brancos saindo. Repita isso com a lixa 800. Após cada passagem com a lixa, você deve ser capaz de ver que os arranhões e manchas na borda do Lexan estão ficando cada vez menores: isso indica que você está fazendo um trabalho adequado (e não é tão encorajador!). Depois de lixar as manchas e saliências, dê polimento na borda do Lexan (somente na borda!) Usando o polidor de latão (siga as instruções no recipiente do polidor de latão). Admire como sua borda Lexan se tornou lisa e brilhante.

Etapa 5: encaixe a estrutura na superfície sensível ao toque, monte os LEDs

Esta etapa cobre a instalação da superfície sensível ao toque Lexan e das luzes LED na estrutura construída na Etapa 3 deste Instructable.

Antes de fixar permanentemente a estrutura no Lexan, verifique se a estrutura se encaixa na superfície de toque do Lexan de 8 por 10 polegadas deslizando as tiras do divisor de blocos (da Etapa 3) nas bordas da superfície de toque: deve caber bem e confortável seu feliz novo quadro. Além disso, certifique-se de que não haja rebarbas de plástico deixadas no divisor de ladrilhos por causa da perfuração dos orifícios do LED, pois isso pode fazer com que a estrutura se encaixe mal. Depois de verificar o ajuste, é hora de colar a estrutura e o Lexan em uma única unidade. Remova a estrutura do divisor de ladrilhos e retire a cobertura protetora cerca de uma polegada das bordas do Lexan, tomando cuidado para não removê-la completamente. Em seguida, deslize a estrutura de volta para o Lexan, sem a cobertura entre os dois. Certifique-se de que a seção da estrutura que tem os orifícios do LED seja colocada na borda Lexan que foi polida suavemente! Quando todas as laterais da moldura estiverem ajustadas ao seu gosto, use um pouco de cola maluca (ou qualquer cola) para colar os cantos da moldura uns aos outros. Tente colar as seções da estrutura umas nas outras, não no Lexan. Se alguma cola entrar no Lexan, não é um grande problema e não deve afetar sua superfície de toque. Agora que a estrutura está montada no Lexan, é hora de montar os LEDs na estrutura. Antes de colar permanentemente os LEDs nos orifícios da moldura), faça alguns testes para ter certeza de que estão posicionados corretamente. Para obter 'blobs' de melhor qualidade, os LEDs não devem estar voltados diretamente para a borda do Lexan; eles precisam ser montados em um pequeno ângulo em relação à borda do Lexan: cerca de 20-30 graus de ângulo fora da horizontal (veja a imagem para mais detalhe). O ângulo ajudará a tornar a luz as fugas onde o Lexan é comprimido com mais brilho e clareza. Para posicionar os LEDs para facilitar a fiação posteriormente: certifique-se de montar todos os LEDs de forma que sejam girados para que o pino de aterramento (o pino mais longo) fique na parte superior. Quando estiver satisfeito com o ângulo e a posição dos LEDs, monte-os permanentemente na estrutura, segurando o LED no lugar e aplicando cola em volta do lado de fora do LED, onde ele toca a estrutura. Mantenha esses LEDs no lugar até que sequem completamente! (É por isso que recomendamos o uso de cola maluca). Agora que os LEDs estão no lugar, é hora de começar a fazer a fiação.

Etapa 6: conectando os LEDs

Esta seção cobre toda a fiação que você precisa fazer e cobre a conexão dos LEDs a uma fonte de alimentação.

Recomendamos o uso de LEDs de 1,5 V 100 mA e, para os fins deste Instructable, presuma que você está usando uma fonte de alimentação de 200mA 3,3 V DC (como um 'wort de parede' ou fonte de alimentação de passatempo). Pode ser necessário ajustar a fiação dos LEDs com base na fonte de alimentação que você possui - verifique com alguém familiarizado com a eletrônica se não tiver certeza de como ajustar a fiação. Solde os LEDs juntos como mostrado na imagem abaixo … se você precisar de alguma prática com a soldagem, faça um teste usando alguns LEDs que NÃO estão colados na estrutura. Para testar a fiação do LED, conecte a fonte de alimentação e direcione-os para a webcam (filtrada por infravermelho). Execute o software da sua webcam: se a webcam estiver captando luz infravermelha, você deverá ver uma luz vermelha brilhante na tela da webcam (embora você não veja nenhuma luz vindo dos próprios LEDs, porque é infravermelho!). Agora, de volta à tela mini-multitouch. Depois de conectar os LEDs usando o ferro de solda (de acordo com o diagrama abaixo), aponte a webcam com filtro de infravermelho para a mini caixa multitoque de cima. Execute o software da sua webcam agora, se ainda não o tiver executado: você deverá ver um brilho na tela da webcam, ao longo da moldura quando os LEDs infravermelhos forem montados (mas, novamente, você não verá nenhuma luz dos LEDs reais!) Se você não puder ver o brilho, será necessário verificar a fiação e, possivelmente, consultar alguém familiarizado com eletrônica se não tiver certeza de como consertar a conexão do LED. Uma nota rápida: o brilho descrito acima é vazamento de luz, e é indesejável: cuidaremos disso na próxima etapa para que a única luz infravermelha emitida pela superfície de toque seja a luz que vem ao tocá-la. Mas, por enquanto, é uma boa maneira de verificar se os LEDs estão conectados corretamente. Você está tão perto de ter uma tela mini-multitoque!

Etapa 7: termine a superfície sensível ao toque e posicione a webcam

Esta é a última etapa na construção do hardware. Algumas luzes dos LEDs tendem a brilhar para cima e para baixo em vez de diretamente no Lexan, e esse brilho extra (vazamento de luz) pode causar problemas. Essa luz extra pode refletir em objetos próximos, como paredes, telas, tetos, etc., criando áreas de brilho infravermelho que aparecerão na tela de sua webcam como falsos pontos de toque. A melhor maneira de corrigir esse problema é adicionar um pouco de material opaco extra acima e abaixo das bordas da superfície de toque do Lexan para bloquear esse brilho para cima e para baixo. Corte uma base plana de 20 x 25 cm de papelão, com aproximadamente 1 polegada de espessura e dimensionada para caber logo abaixo da superfície de toque. As dimensões internas desse tapete devem ser de 6 por 8 polegadas, tornando-o basicamente uma borda retanglular de 1 polegada de espessura que se encaixa perfeitamente no espaço logo abaixo do Lexan. Se essas direções não estiverem claras, dê uma olhada no diagrama expandido na Etapa 5, que inclui um desenho deste tapete de papelão. Isso cuidará do brilho para baixo. Repita o processo na parte superior da superfície de toque para bloquear o brilho para cima. Se você tiver tempo, parece mais profissional usar algo mais bonito (como alguma moldura de piso ou teto) para o bloqueador de brilho, mas acabamos de usar um segundo tapete de papelão e funciona muito bem! Neste ponto, você tem um sanduíche de superfície sensível ao toque, com o Lexan e a estrutura no meio, e os bloqueadores de brilho superior e inferior na parte superior e inferior, encaixados perfeitamente no lugar e presos por cola, se desejado. Para terminar sua configuração de hardware, você só precisa colocar a webcam. Ele precisa ficar a aproximadamente 1,5 a 2 pés da superfície de toque, apontando para o lado "inferior" do Lexan (por exemplo, o lado que não está sendo tocado). Você pode fazer isso usando uma caixa de papelão. Coloque a caixa em pé de modo que sua altura seja de 1,5 a 2 pés (o lado em que você a colocará dependerá do tamanho da caixa). Sua webcam ficará dentro da caixa e sua superfície sensível ao toque ficará no topo da caixa, então você precisará fazer um orifício na parte superior da caixa que é aproximadamente do tamanho e formato da parte exposta do Lexan (apenas o parte exposta, não a moldura inteira!). Veja a imagem abaixo para um exemplo visual. Execute o cabo da webcam fora da caixa, coloque a tela sensível ao toque na parte superior e admire a beleza de sua configuração de hardware concluída! Agora você pode retirar a camada protetora do Lexan, caso ainda não tenha feito isso. Parabéns! Você concluiu o hardware do seu Mini-Multitouch! Se você executar o software da sua webcam, deverá conseguir ver a luz da superfície de toque onde você a pressionou, de preferência com os dedos. Passe para a última etapa: software.

Etapa 8: Configure o kit de ferramentas Vvvv e jogue

Esta etapa final descreve a configuração do software usado para interagir com seu monitor multitoque. Agora é hora de começar a usar seu novo sistema mini multitoque! A maneira mais fácil de começar é trabalhar usando o kit de ferramentas gráficas 'vvvv'. O kit de ferramentas vvvv está disponível gratuitamente para usos não comerciais. Infelizmente, por ser baseado no software DirectX da Microsoft (para velocidade), o vvvv está disponível apenas para Windows. Nossas desculpas! Para obter uma cópia do kit de ferramentas vvvv, vá para a página de download vvvv vvvv e descompacte o pacote em um diretório de sua escolha (eu recomendo c: / Arquivos de programas / vvvv como o local ideal).vvvv não tem nenhum programa de instalação ou configuração, você simplesmente executa o vvvv.exe quando deseja executar o vvvv. Você verá uma demonstração de árvore oscilante por padrão ao executar o vvvv - aqui é onde você pode iniciar o tutorial e ter uma ideia do que o vvvv é capaz e para que pode ser usado. Recomendamos começar com este tutorial! E, um conselho para solução de problemas: se você receber um 'erro dll' ao tentar executar o vvvv.exe, provavelmente precisará atualizar o DirectX em sua máquina para a versão 9.0c ou mais recente. Depois de executar o tutorial do vvvv, siga os links abaixo e faça os dois primeiros (curtos) tutoriais vvvv antes de continuar. O tutorial de introdução do vvvv e o tutorial do Hello World ensinam a maioria das habilidades básicas necessárias para usar o vvvv e são altamente recomendados. Depois de executar esses dois tutoriais, você terá uma última etapa antes de experimentar a mágica do mini multitoque! É hora de verificar se sua webcam está funcionando com vvvv. Você pode testar se o vvvv detecta ou não automaticamente sua webcam usando o tutorial VideoIn do vvvv. Este tutorial vem com instruções sobre como testar sua webcam em vvvv: siga estas instruções! Antes de prosseguir para a etapa final, use o Tutorial VideoIn para se certificar de que está obtendo as imagens e de que a câmera geralmente está funcionando corretamente com vvvv. Se sua câmera não estiver funcionando com o vvvv, vá aos fóruns do vvvv e peça ajuda com a instalação e configuração. Se você chegou até aqui, finalmente tem todas as peças funcionando, construídas e instaladas: é hora da recompensa. Baixe o arquivo Touch_demo_3.v4p e robot_image-j.webp