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3D Display “VoluMetron”

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HomeMadeGarbage Advent Calendar 2022 |1日目

今年も M5Stack Japan Creativity Contest に参加するべく、3D ディスプレイを製作しましたので製作過程など詳細報告させていただきます。

制作に向けて

コンテスト参加に際しまして、以前製作した立体 バーサライタを大きくしてみようと思い立ちました。

この時は5セルのLEDを10段にして立体バーサライタを構成し、
コントローラごと回転させて回転部への給電にワイヤレスチャージモジュールを使用しておりました。

 

今回の製作直前には球体のバーサライタを作製しおり、回転部への給電とLED信号送信にスリップリングを採用しておりました。

今回の3D ディスプレイも球体バーサライタをベースにしてスリップリングによる給電と信号送信を実施することにしました。

3D ディスプレイ製作

今回は10セルのLEDを20セット使用して大きなディスプレイ作成を目指します。
多くのSPI入力LEDを制御することになるので100セルずつ2グループに分けて2つのSPI信号で制御することにしました。
そのためスリップリングは6線のものを使用しました。

構成

  • ATOM Lite
  • SPI入力 LED
  • ブラシレスモータ
  • 6線 スリップリング

製作

土台はほぼ球体バーサライタのものを流用し、コントローラをATOM Liteにスリップリングを6線のものにしました。

ブレード試作①

LEDの土台を3Dプリントして らせん状に接着しLEDを固定していきました。

 

 

配線完了。


しかし軸がフニャフニャで回せそうもないためやり直し。。

ブレード試作②

軸の強度を高めるために鉄芯を通せるようにしました。

 

配線後に回してみた。


鉄心入れてもかなり軸がぶれます。。らせん状だとバランスが悪いですね。。
以下はキューブを表示していますが上部のブレが激しいです。土台も手で強く押さえています。

ブレード試作③

らせん階段状だとバランスが悪いので2重らせん状にすることにしました。

完ぺきではありませんが、バランスが改善され回転時のブレが低減できました。

キューブ表示にも改善が見られます♪

完成

憧れの3D ディスプレイが完成しました!
“VoluMetron”と命名させていただきました。

10セルのLEDが付いたブレードを20枚回転させて、1周100分解能で絵を表示させています。

 

課題

この制作に際していくつかの課題もみえましたので以下に挙げます。

  • 解像度向上
    今回はM5Stackコンテスト向けに制作したので、ATOM Liteを採用しました。
    ソフトウェアSPI出力2個でLED 100セルずつ制御し、1周 100分解能で表示させました。
    これ以上に分解能をあげたりLEDセルを増やすとなるとハードウェアSPI出力を有するコントローラを採用したほうが良いと考えております。
  • 軸ブレ
    回転ブレード部の強度が十分でないため、高速回転時にどうしてもブレて絵が歪んでしまいます。
    軸を完全に金属がするなどの検討が必要です。
  • 表示画データ
    位相の異なる20枚のブレード用に3次元のLED表示データを用意するのがかなりシンドイ作業です。
    現状はキューブや花火など各表示画ごとに手作業でプログラムしている状況です。
    将来的には容易に3D表示できる環境を整えたいです。3DCGソフトの導入が必要でしょうか。

 

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