基于Arduino的花瓶

简介: 基于Arduino的花瓶

实物图:

一、项目材料

材料:

  • 白色PLA线材
  • 1/8英寸厚的亚克力板
    硬件:
  • 16x16像素网格的Neopixel灯带
  • Arduino Uno开发板
  • 面包板
  • 电线
    软件:
  • Fusion 360
  • Rhino+Grasshopper
  • Prusa切片软件
    制作:
  • 3D打印机
  • 激光切割机。

二、扩展项目展示

我受到了maketvee的Neopixel花瓶的启发,他们3D打印了一个可以插入LED灯环的花瓶,并使用透明的PETG线材引导光线围绕它。我想做一些也能沿着结构引导光线的东西,但要有更复杂的图案。最初,我考虑使用透明线材打印类似树状的结构,但在担心层间可能会变得模糊,不利于光线传输后,我转而使用了透明亚克力,这导致我设计了一个平面结构。

三、框架设计

根据我已有的LED网格的尺寸,我尝试了一些排列方式,并决定每个亚克力片上放两个像素点,这样每边就有五个片,总共二十个。我草绘了底座的形状,使其可以嵌入网格中并且不会滑动。

四、最初图案设计

起初,我尝试使用Rhino Grasshopper中的教程来创建视觉上复杂的生成性图案。我的意图是从这些复杂图案中提取线条,用作亚克力片的轮廓。然而,我发现这非常具有挑战性,因为我对线条的属性控制不多,并且很难将它们制作成可用的形状。在我的同伴评审中鼓励我使用原始形状和布尔运算来创造新的图案,尽管这种方法需要从头开始,但最终会更容易。

五、改进图案设计

在与Devon进行了同行评审后,我着手在Rhino Grasshopper中创建可用于亚克力条的图案。这些图案是在Python节点中制作的,但我使用了Grasshopper节点来创建每个面的尺寸和亚克力片需要适配的位置的指导轮廓。我对Grasshopper中创建的图案进行了一些轻微的手动调整,以确保它准备好进行制造,比如从块状图案中移除细小的锯齿状部分。

六、组装测试

为了确保我的花瓶能够正常工作,我进行了两个主要的测试。第一个测试是查看我心目中的形状是否能够很好地适配到Neopixel网格中。第二个测试是关于亚克力片装入PLA凹槽的公差测试。插槽测试效果相当好,尽管后来我意识到这是因为它是一个柔性件而帮了大忙,公差测试表明0.25毫米的公差会留下一个松散但可以接受的配合。后者的测试因为打印多次失败而被推迟了。

七、组装花瓶

在Fusion 360中,我首先创建了像素网格,以便我直观地检查一切是否对齐。然后我挤出了基本的墙体形状。接下来是为每个透明件的底部制作凹槽,像素将与亚克力的底部对齐——虽然每件的形状都不同,但它们接触像素的插槽是一致的。最后是将图案的DXF文件从Fusion中取出,并将它们挤出到墙体中。一切都参数化了,以便后续调整,尽管我确实在草图中的操作没有保存在时间线上,并且没有响应后续的参数变化。

我还使用Fusion将图案取出,使用移动或偏移工具(取决于图案)来创建0.25毫米的公差,并导出用于激光切割的文件。

八、LED组装

我的Neopixel灯网格由Arduino Uno和一个简单的面包板设置控制。代码在通过亚克力暴露的像素上运行彩虹图案。

九、打印和切割

激光切割的部件制作迅速,没有出现问题。尽管之前在3D打印早期部件时遇到了许多问题,但最终(非常长)的打印尝试第一次就成功了。在打印接近尾声时,轴发生了偏移,导致打印件的两侧出现了一条线,但幸运的是,这并没有影响到部件的装配。有趣的是,尽管之前的压配合测试表明0.25mm的公差会导致配合松动,但最终打印出的部件配合非常紧密,甚至有些难以装配。两侧支撑结构留下的印记可能是导致这种情况的原因之一,此外,测试件与最终件的打印方向不同也可能有所影响。

十、最终结果

我对最终效果感到满意。亚克力片与Neopixels的顶部配合并不完美,有些亚克力片也很难装进去,但整体形状还是实现了预期效果。我最喜欢的图案是波浪形的尖刺(它们从塑料结构的顶部伸出,使轮廓变得有趣)和打孔图案(那些小小的激光切割矩形扩散了很多光线)。我发现这些发光的部件是一个非常有趣的挑战,看到这些图案的效果,我对涉及LED和透明结构的未来项目有很多想法。

希望你喜欢这个项目,并在构建过程中找到乐趣!如果你有任何问题或需要帮助,欢迎在评论区交流。

作者:Svan.


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