Reflectie

Nu de Science fair en project zijn afgelopen is het tijd om terug te kijken op de resultaten.

Al met al is er in de afgelopen tijd toch flink wat gebeurd, ook al was dit project van korte duur. Het was voor ons studenten erg interessant om met een vooruitstrevend project als dit bezig te zijn. Met de ontwikkelde dome zijn veel opnames gemaakt van verschillende monsters. Op deze manier kon er ook gekeken worden naar het optimaliseren van de positionering van de LEDs en de instellingen van de camera.

Uiteindelijk heeft dit geleid tot kwalitatieve opnames waarmee glans kan worden aangetoond. Het daadwerkelijk meten van de glans (denk bijvoorbeeld aan de brekingsindex van een oppervlakte) moet echter nog verder worden onderzocht. Om deze technologie toe te passen bij het herproduceren van schilderijen zal er dus nog het een en het ander moeten gebeuren. Desalniettemin toont deze technologie zeker potentie en  zijn subtiele verschillen die met het oog nauwelijks waarneembaar zijn op de gemaakte opnames goed waar te nemen.

Wat de dome en het gebruik ervan betreft is er nog ruimte voor verbetering. De huidige dome is relatief licht en makkelijk mee te nemen maar een uitklapbare dome zou nog een stuk praktischer zijn (in plaats van het huidige ontwerp wat in en uit elkaar gehaald moet worden). In het kader van grotere schilderijen inscannen zal er ook over opschalen nagedacht moeten worden en of dit wel haalbaar is. Aangezien de diameter van de dome bij benadering drie keer de diagonaal van het te scannen object moet zijn zal het inscannen van de Nachtwacht een dome van 17 meter in doorsnee vereisen. Uiteraard kunnen grotere objecten ook in delen worden gescand maar misschien moet er ook naar alternatieve methodes gekeken worden.

Voor ons is dit project nu afgerond. Er is echter een kans dat volgend jaar een nieuwe groep studenten verder gaat met dit onderzoek. Uiteraard blijft Willemijn ook onderzoek doen. Vriendelijke groeten van de Gloss/ Bling Measurement group!

Stand op de Science Fair

Stand op de Science Fair

Elektrisch schema en Arduino code

Elektrisch schema Arduino.


 

Het schema is opgebouwd uit een Arduino, relais, de LEDstrip, een weerstand van 470 Ω en een condensator van 100 µF. De condensator is om piek en dal spanningen op te vangen, dit om de LED’s te beschermen. De weerstand op de signaalkabel is voor het juist pushen van de data naar de LED’s.

electrisch schema

Aansluiten LED’s.


 

De LED’s die we gebruikt hebben zijn van een strip met 60 LED’s, we hebben elk LEDje van de strip afgeknipt. Zo konden wij de LED’s plaatsen waar we wilden. Op elke LED hebben wij twee stekkertjes gesoldeerd, zodat de LED vervangbaar is. Hoe de LEDjes aangesloten zitten, is in het plaatje hieronder te zien.

leds

De Arduino code.


 

Hieronder het programma wat is gebruikt voor ons project. Elke stap staat aan het eind van de regel beschreven.
#include <Adafruit_NeoPixel.h>                   // Voeg neopixel library toe

// Neopixels pin en relais pin toewijzen
#define PIN 6
#define relaypin 7

// Aantal LED’s toewijzen?
#define NUMPIXELS 45

Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);                                            //Neopixel library instellen voor de juiste LED’s

void setup() {
pixels.begin();                                               // Neopixel library initialiseren
pixels.show();                                               // Alle LED’s initialiseren op uit
pinMode(relaypin,OUTPUT);                       // De relais pin als OUTPUT initialiseren
digitalWrite(relaypin,LOW);                          // Zet het relais op open/uit
}

void loop() {
pixels.setPixelColor(0,255,255,255);           // Zet de eerste LED aan met de kleur wit
pixels.show();                                               // Push het signaal door de LED’s
delay(1000);                                                 // Wacht 1 seconde
digitalWrite(relaypin,HIGH);                         // Zet het relais gesloten/aan (maak een foto)
delay(200);                                                   // Wacht 200 milliseconde (ivm sluitertijd)
digitalWrite(relaypin,LOW);                          // Zet het relais open/uit
delay(500);                                                   // Wacht 500 milliseconde
for(int n=1; n<(NUMPIXELS-2); n++)         // for loop, zet de LED’s 1 voor 1 aan
{
pixels.setPixelColor(n-1,0,0,0);                   // zet de vorige LED uit
pixels.setPixelColor(n,255,255,255);          // zet huidige LED aan
pixels.show();                                              // Push het signaal door de LED’s
delay(1000);                                                // Wacht 1 seconde
digitalWrite(relaypin,HIGH);                        // Zet het relais gesloten/aan (maak een foto)
delay(200);                                                  // Wacht 200 milliseconde (ivm sluitertijd)
digitalWrite(relaypin,LOW);                         // Zet het relais open/uit
delay(500);                                                  // Wacht 500 milliseconde
}
pixels.setPixelColor(NUMPIXELS-1,0,0,0);  // Zet de laatste LED uit
pixels.show();                                                 // Push het signaal door de LED’s
int k=1;
while(k==1){}         // dit om het oneindig herhalen van het boven gaande te voorkomen
}

De laatste voorbereidingen Science Fair

De afgelopen week zijn we zoveel mogelijk bezig geweest met het optimaliseren en afronden van het project. De dome is inmiddels bekleed met verduisterende gordijnstof en hiermee zijn de tests gemaakt. Voor onderzoek hebben we in de tests veel gevarieerd met camera instellingen, positioneringen van de LED’s etc.

We kwamen tot de conclusies dat het systeem en voornamelijk de software niet optimaal werkt.

– Donkere kleuren zijn moeilijker te verwerken in het programma

– Glasachtige glans kan niet worden verwerkt en wordt dof en vlak weergegeven. Dit hebben we uit test gehaald met verschillende stenen.

– De grote bolletjes werken beter voor het verwerken in de software, maar geven slagschaduw op het ingescande werk

De dome kan eindelijk verticaal geplaatst worden met een verstelbaar systeem, zoals op de foto te zien.

image2

 

De eerste scan met de koepel!!

We hebben vorige week onze eerste scan gemaakt met onze koepel. Niet alle ledjes deden het, waardoor we de eerste scan met 35 ledjes in plaats van 45 ledjes gedaan hebben. Hieronder de filmpjes:

YouTube Preview Image YouTube Preview Image

Zoals te zien is in het eerste filmpje, hebben we onze eerste test zonder afdekking van de koepel gedaan. Het resultaat van de scan is te zien in het tweede filmpje. Wij waren zeer tevreden met het resultaat, gezien de omstandigheden.

Deze week hebben we meerdere tests uitgevoerd met een afgedekte koepel, maar nog steeds met 35 ledjes. Dit omdat we moesten wachten op onze bestelling. Daarnaast hebben we ervoor gekozen om RAW bestanden van de camera te bekijken. Dit is beter te bewerken. Er moest namelijk een lens en licht correctie worden toegepast. Hieronder een filmpje van een van de laatste tests. Het resultaat van de scan is veel beter.

YouTube Preview Image

De normals map ziet er een stuk beter uit, al lijkt het gescande object toch bol te lopen. Wij dachten dit opgelost te hebben door de lens correctie toe te passen, maar dit is niet het geval.

Na het scannen van een plat object waren we benieuwd hoe goed het zou werken met een meer 3D object. We hebben er voor gekozen om Epidoot steen in te scannen. Deze steen is zeer glimmend op verschillende punten. In het filmpje hieronder is goed te zien wat de glimmende delen zijn. Verder zit de normals map er ook goed uit.

YouTube Preview Image

Bevestiging elektronica & fout in solderen

IMG_1487

De bedrading met de LED’s zal in een spiraal vorm om de dome heen lopen en uiteindelijk uitkomen bij de camera waar hij door zal gaan naar de arduino. De lampjes worden op hun plek gehouden door papierknijpers en elastiekjes zorgen ervoor dat de LED’s niet uit hun houder schieten door de bedrading.

 

IMG_1490

 

We kwamen erachter dat er niets gebeurde op het moment dat we het circuit aansloten op de arduino. Hier baalde we natuurlijk behoorlijk van vooral doordat we van tevoren alles hadden doorgemeten en niet begrepen waar het aan lag. De LED’s waren verkeerd vast gesoldeerd aan de pinnetjes. Hierdoor klikte ze precies verkeerd op aan de bedrading. Enkele LED’s waren hierdoor ook doorgebrand. Nu is het dus een werkje van de helft opnieuw vast solderen.

Bevestiging en verder

Vorige week is ook de verbinding tussen de camera en de dome  getest. Het doel van dit onderdeel was de verbinding tussen het statief, de camera en de dome te vormen. Ook moest het er voor zorgen dat de cameralens en de dome gecentreerd stonden (dwz dezelfde middenas ) en dat de dome in verticale positie ondersteund word.

Uiteindelijk stond de lens door een assymetrie in het statief niet mooi in het midden en was de houder ogenschijnlijk niet geschikt om het gewicht van de dome te dragen.

Capture3

In de tweede versie van de houder is er wel voor gezorgd dat de lens in het midden van de dome staat. Ook is er besloten de dome op een andere manier te gaan ondersteunen om dit onderdeel te sparen, hier word later op gefocussed en allereerst zal de dome in horizontale positie (en dus zonder statief) getest worden.

Capture4 Capture5 Capture6 Capture7

 

Al met al zijn we flink opgeschoten en klaar om de opstelling daadwerkelijk te gaan testen en door te gaan naar de volgende fase, het daadwerkelijk gaan meten van glans en ons wat meer bezig gaan houden met de softwarekant van het geheel.

Verder zal de dome nog geoptimaliseerd worden, hoe kan deze in verticale positie mooi op zijn plek gehouden.  Ook moet deze het omgevingslicht uitbannen door de dome bijvoorbeeld met gordijnstof te bekleden en wordt er gekeken naar hoe de dome mobieler gemaakt kan worden. Een inspirirend idee hiervoor is de Hoberman Sphere, of dit principe toepasbaar is moet nog blijken.

YouTube Preview Image

Electronica

Birgit en Raymond zijn flink aan het solderen geslagen en inmiddels hebben we 45 LEDjes bevestigd aan klemmetje welke gemakkelijk aan onze Megadome te bevestigen zijn. De bedrading van deze LEDjes is makkelijk los en vast te halen. Hierdoor kunnen we verschillende verdelingen van LEDjes over de dome uitproberen.

1 2

Al deze ledjes worden in serie aangesloten en komen uiteindelijk bij de arduino uit. De arduino is tevens ook aangesloten op de afstandsbediening van de camera.

Voor deze arduino inclusief de afstandsbediening voor de camera is er eind vorige week een behuizing geprint. Na wat kleine aanpassingen worden de Arduino, afstandsbediening en bedrading mooi afgesloten en kan het geheel aan de camerahouder bevestigd worden.

Capture

Capture2

Opschalen en Detaileren

Image

Deze week zijn we weer enorm vooruit gegaan. Wachtend op de laser snijder en de 3D printer is er alleen nog niet veel om te laten zien. Wel gaan we natuurlijk gewoon door, de focus licht nu op de bevestigingen, passingen en detaillering.

Birgit en Raymond hebben een behuizing voor de electronica gemodelleerd, die op het moment van schrijven naar de 3D printer wordt gestuurd. De behuizing zal aan de camera bevestigd worden en bevat een Arduino, een relais en connectors voor de aansluiting op de dome en camera. Terwijl de printer print , storten zij zich verder op de bedrading en connectors van de LED’s. Waarschijnlijk zullen ze veel moeten solderen.

2014-10-09 11_07_29-Greenshot capture form

De camera/dome houder van Ward en Ilonka is vorige week mooi uit de printer gerold en doet wat hij moet doen op een paar kleine dingetjes na. deze week zijn de overgebleven problemen opgelost en toegevoegd aan het model.
Zodra de grote dome klaar is zal ook de passing en bevestiging getest worden en vervolgens geoptimaliseerd zodat de Houder V2 ook naar de printer kan.

IMG_6471

Mark is druk bezig geweest met het opschalen van de dome, met de computer is dat geen probleem, maar je loopt al snel tegen problemen aan zoals de grootte van het laser bed. Op IO is het bereik van de laser snijder 1100mm bij 800mm, wat het maken van een dome met een straal van 1 meter al iets moeilijker maakt. Maar door wat onderdelen in stukken te knippen met mooie vormverbindingen er aan is het gelukt om alle onderdelen op slechts twee platen te passen.

Screen Shot 2014-10-09 at 11.03.31 Screen Shot 2014-10-09 at 11.03.07

Materialen & Onderdelen

Vandaag was een zeer productieve dag, waarop wij als team ons hebben gefocust op de verschillende aspecten van het ontwerp. Veel ontwerp problemen hebben aangepakt en enkele zelfs al met zekerheid zijn opgelost.

Birgit en Raymond hebben de eerste arduino programma’s geschreven en getest op de LED’s die inmiddels binnen waren gekomen. Inmiddels is het al zo opgesteld dat de LED’s om en om aan gaan. Daarbij hebben ze ook al gekeken naar de aandrijving van de camera, dit programma is ook uitgeschreven. De camera kan getimed foto’s nemen m.b.v. de aansluiting met de arduino.

Schermafbeelding 2014-10-02 om 16.33.53

Mark is bezig geweest met het optimaliseren van het schaalmodel van de doom en dit te integreren in het daadwerkelijke model. Er bevindt zich nu een extra tussenring in de koepel die meer mogelijkheid biedt voor de plaatsing van de LED’s en ook zijn er al bevestigingen toegevoegd die de zwarte kunststof balletjes (die werken voor de belichtingslocatie) dicht genoeg bij het werkstuk brengen in het cameraveld. Hieronder is links een  foto te zien van de plaatsing van de lichtpunten op het schaalmodel en rechts is dit digitaal uitgewerkt. Hier zijn ook al de extra verbindingsstukken te zien.

IMG_1417 IMG_1418

Ward en Ilonka zijn aan de slag gegaan met de bevestiging van de doom aan het statief van de camera. De doom mag natuurlijk niet in zijn geheel aan de lens van de camera hangen en daarom hebben wij een oplossing bedacht waarbij een extra onderdeel aan te pas komt. Het onderdeel past tussen de verbinding van de camera en het statief, waar het als het ware tussen geklemd zal worden. Het onderdeel zal uitlopen in een cilinder die om de lens zal zitten en vastgedraaid zal worden aan de doom. Dit onderdeel hebben we gemodelleerd met de opgemeten maten en enkele spelingen erbij ingenomen en hebben we laten 3D-printen om snel een goed idee te krijgen of het onderdeel zoals het nu is goed zal werken en aansluiten. Het is daarom nog afwachten hoe het eruit komt en of het misschien voor de vereiste sterkte toch nodig is om van metaal te maken en uit te frezen.

IMG_1412 IMG_1415