Мини-мультитач-интерфейс: 8 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

В этом руководстве показано, как создать мини-мультитач-интерфейс из простых деталей, которые можно заказать через Интернет или приобрести в обычном строительном / строительном магазине. Мультитач-интерфейсы - это поверхности, которые могут одновременно регистрировать несколько «точек касания», что означает, что пользователи могут использовать естественные движения рук для управления цифровыми объектами. Большинство мультитач-систем также проецируют изображение экрана на сенсорную поверхность, что делает взаимодействие более интуитивным. Поскольку создание больших мультитач-систем обходится дорого, в этой инструкции вы узнаете, как построить более простую и меньшую систему с мультитачем за 50–150 долларов, используя простые для поиска детали. Мини-мультитач. Mini-Multitouch работает по тем же принципам, что и более крупные системы, и удобен для всех видов хакерского или художественного использования (например, рисование пальцами, музыкальное сопровождение или другие взаимодействия на основе жестов). в рамках конкурса «Выиграй лазерный резак» от имени Make: Philly в надежде, что мы сможем начать создание нашего нового рабочего пространства сообщества с представлением нового блестящего лазерного резака:) Наслаждайтесь! Сложность: Средний (или бесстрашный новичок). Требуются базовые знания пайки, использования ножовки и универсального ножа, установки программного обеспечения и следующих руководств по программному обеспечению. Хорошее знакомство с этими темами и готовность учиться поможет вам освоить это Руководство! Время разработки: 8-10 часов для эксперта по вышеуказанным темам; 16-20 часов для начального / среднего уровня.

Шаг 1: Детали и подготовка

Шаг первый: получите детали! Ниже вы найдете рекомендации о том, где приобрести элементы из списка материалов. Инструменты: ножовочные ножи, аккумуляторные дрели и сверла, паяльник. только для Windows.) Инфракрасный объектив 4,3 x 4,3 мм (также известный как ночное видение) - доступен для покупки в Интернете Инфракрасные светодиоды (рекомендуется SFH485) - доступны в digikey. Источник питания (рекомендуется выход 3,3 В постоянного тока при 220 мА) - Доступно не более магазины для хобби / рукоделия Быстро схватывающийся сумасшедший глоток (любой бренд, используйте кисть на бутылке) - Доступен в большинстве магазинов для хобби / рукоделия Наждачная бумага, зернистость 400 и зернистость 800 - Доступна в хозяйственном магазине стандартной толщины Lexan (0,85) - Доступен в хозяйственном магазине 8-футовая полоса "Разделителя плитки" - Доступна в хозяйственном магазине Картонная коробка, не менее 1,5 футов высотой с одной стороны (мы использовали 1,5 'x 1' x 1 ') - Доступно в аппаратном обеспечении магазин (или просто кладка вокруг!) Небольшие кусочки проволоки. Если у вас нет проводов, возьмите небольшую катушку с проводом калибра 20 или 22, красного и черного цвета. - Доступно в большинстве магазинов электроники и хобби.

Шаг 2. Подготовьте веб-камеру к обнаружению инфракрасного света

На этом шаге описывается настройка веб-камеры, используемой для записи пятен инфракрасного света, излучаемого при прикосновении к сенсорной поверхности. Этот мини-мультитач-дисплей использует четыре светодиодных индикатора, которые направляют свет на лист лексана, где он будет отражаться, не убегая, благодаря показателю преломления. Это называется полным внутренним отражением. Когда на лексан оказывается давление (например, пальцем), он немного сжимается, изменяя показатель преломления и позволяя свету уйти. Места, куда уходит свет, будут только там, где поверхность будет сжата, образуя красивые светящиеся капли там, где что-то давит на Lexan. Именно здесь появляется веб-камера! Вы можете наблюдать за каплями с помощью веб-камеры и с помощью специального программного обеспечения использовать их в качестве входных данных для вашего компьютера, например, с помощью мыши или клавиатуры. Для этого проекта (и большинства мультисенсорных дисплеев) свет, используемый для обнаружения касания, находится в инфракрасном диапазоне, а веб-камеру необходимо модифицировать, чтобы видеть в инфракрасном диапазоне. Это легко сделать, заменив имеющуюся линзу веб-камеры на линзу, которая «видит» инфракрасный свет. Светодиод, используемый в интерфейсе mini-multitouch, на частоте 880 нм, находится в пределах диапазона камер наблюдения «ночного видения». Вы можете заменить имеющийся объектив веб-камеры на объектив «ночного видения», и все будет готово. Если вы используете рекомендованный SPC900NC, вы можете использовать любой ИК-объектив камеры видеонаблюдения 4,3 мм x 4,3 мм. Попробуйте поискать в электронном отсеке или в местном магазине камер видеонаблюдения. Прежде чем снимать существующий объектив с веб-камеры, установите программное обеспечение веб-камеры на свой компьютер и проверьте веб-камеру, чтобы убедиться, что камера работает. Примечание: это очень важно сделать ПЕРЕД тем, как аннулировать гарантию, открыв ее и заменив линзы! После того, как вы успешно сделали несколько снимков и убедились, что веб-камера работает нормально, вы готовы заменить объектив. Чтобы заменить объектив на камере SPC900 (или других аналогичных камерах), вам сначала нужно поддеть кольцо вокруг объектив с помощью отвертки. Как только это кольцо исчезнет, можно легко заменить обычный объектив на объектив для наблюдения, осторожно (но надежно) открутив объектив. Кольцо предназначено только для внешнего вида, поэтому вы можете надеть его или оставить. IПосле замены объектива проверьте веб-камеру, чтобы убедиться, что она все еще работает, с помощью программного обеспечения веб-камеры. Вам также может потребоваться отрегулировать фокус нового объектива. Изображения, которые вы получаете с веб-камеры, не будут выглядеть так, как с обычным объективом, это означает только то, что он работает должным образом. Наконец, если камера имеет встроенную подсветку, чтобы освещать то, что она снимает, закройте ее. зажгите изолентой, чтобы заблокировать это. Если вы этого не сделаете, это добавит легкий «шум» и сделает ваш дисплей «призрачными» точками касания.

Шаг 3. Создайте рамку Touchsurface

На этом этапе рассматривается строительство рамы, в которой будет размещен Lexan, а также подготовка, необходимая для установки светодиодных фонарей в раму.

Лучший материал, который я нашел для каркаса, - это перегородка для плитки, которая поставляется в виде полос от 6 до 8 футов и может быть куплена в отделе литья в большинстве магазинов по ремонту дома. См. Изображения ниже для визуального описания (вместо того, чтобы пытаться объяснить здесь!). Рама очень плотно прилегает к Lexan, поэтому вы можете отрезать разделитель плитки точно по размеру: отрежьте две полосы по 8 дюймов и две полосы по 10 дюймов. После того, как полосы будут разрезаны, вы должны использовать Т-образный угольник, чтобы обрезать концы коротких полосок, чтобы скосить внутрь под углом 45%. Благодаря этому они будут аккуратно и плотно прилегать к корпусу Lexan. Вы будете устанавливать четыре светодиодных лампы на одной 8-дюймовой стороне рамы. Их необходимо установить так, чтобы они касались лексана через отверстия в полосе и равномерно распределялись по краю. Важно разместить отверстия ближе к верху полосы, как показано ниже, чтобы свет падал только на край Lexan, а НЕ на камеру ниже. Отметьте расположение четырех отверстий примерно на расстоянии 1, 3, 5 и 7 дюймов по краю одной 8-дюймовой полосы разделителя плитки. Поскольку разделитель плитки сделан из мягкого пластика, вам необходимо просверлить отверстия в нескольких размерах, чтобы избежать чрезмерного изгиба или деформации пластика. Сначала просверлите небольшое отверстие (1/16 дюйма), затем просверлите отверстие немного большего размера (9/64 дюйма). Наконец, просверлите отверстие диаметром 3/16 дюйма - идеального размера для светодиода.

Шаг 4. Подготовьте поверхность Lexan Touchsurface

На этом этапе рассматривается шлифовка и полировка сенсорной поверхности Lexan для максимального распределения света.

Чтобы обеспечить максимальное попадание света на сенсорную поверхность, один из 8-дюймовых краев сенсорной поверхности Lexan должен быть очень гладким (здесь светодиоды будут контактировать с сенсорной поверхностью). В идеале вы будете использовать три материала: наждачную бумагу с зернистостью 400, наждачную бумагу с зернистостью 800 и полироль для латуни. Если у вас нет полировки для латуни, вы можете использовать только наждачную бумагу с зернистостью 400 и 800, но результаты будут менее впечатляющими. Сложите кусок наждачной бумаги с зернистостью 400 на деревянный брусок (или даже на небольшую книгу в мягкой обложке) и проведите им взад и вперед три или четыре раза вдоль одного 8-дюймового края сенсорной поверхности Lexan. Вы должны увидеть небольшие белые хлопья. Повторите это с наждачной бумагой зернистостью 800. После каждого прохода наждачной бумагой вы должны увидеть, что царапины и пятна на краю лексана становятся все меньше и меньше: это указывает на то, что вы делаете свою работу правильно (и это не очень обнадеживает!). После шлифования пятен и неровностей отполируйте край лексана (только край!) С помощью лака для латуни (следуйте инструкциям на контейнере для латуни). Полюбуйтесь, насколько гладкой и блестящей стала ваша кромка из лексана.

Шаг 5. Установите рамку на сенсорную поверхность, установите светодиоды

На этом этапе рассматривается установка сенсорной поверхности Lexan и светодиодных фонарей в раму, построенную на этапе 3 данного руководства.

Перед тем, как навсегда прикрепить раму к Lexan, убедитесь, что рама подходит для сенсорной поверхности Lexan размером 8 на 10 дюймов, сдвинув полосы разделителя плитки (из шага 3) по краям сенсорной поверхности: она должна хорошо прилегать и плотно прилегать его счастливый новый кадр. Кроме того, убедитесь, что в разделителе плитки не осталось пластиковых заусенцев от просверливания отверстий для светодиодов, так как они могут плохо подобрать раму. После того, как вы проверили посадку, самое время склеить раму и лексан в единое целое. Снимите раму разделителя плитки и снимите защитное покрытие примерно на один дюйм от краев Lexan, стараясь не снимать его полностью. Затем надвиньте раму обратно на Lexan без покрытия между ними. Убедитесь, что часть рамы с отверстиями для светодиодов прилегает к кромке Lexan, которая была гладко отполирована! Когда все стороны рамки будут подогнаны по вашему вкусу, используйте какой-нибудь безумный клей (или любой другой клей), чтобы приклеить углы рамки друг к другу. Старайтесь приклеивать секции каркаса друг к другу, а не к лексану. Если клей попадет на лексан, это не имеет большого значения и не должно повлиять на вашу сенсорную поверхность. Теперь, когда рама установлена на Lexan, пришло время установить светодиоды на раму. Перед тем, как навсегда вклеить светодиоды в отверстия в раме, попробуйте выполнить несколько пробных запусков, чтобы убедиться, что вы правильно расположили их. Для получения «капель» наилучшего качества светодиоды не должны быть направлены прямо на край Lexan, их необходимо устанавливать под небольшим углом к краю Lexan: около 20-30 градусов от горизонтали (см. Изображение для получения дополнительной информации). деталь). Угол поможет сделать световые лучи в местах сжатия лексана ярче и четче. Чтобы расположить светодиоды для облегчения подключения позже: обязательно установите все светодиоды так, чтобы они были повернуты так, чтобы контакт заземления (более длинный контакт) находился сверху. Как только вы будете удовлетворены углом наклона и положением светодиодов, закрепите их в рамке, удерживая светодиод на месте и нанося сумасшедший клей вокруг внешней стороны светодиода в том месте, где он касается рамки. Удерживайте эти светодиоды на месте, пока они полностью не высохнут! (Вот почему мы рекомендуем использовать сумасшедший клей). Теперь, когда светодиоды на месте, пора приступить к электромонтажу.

Шаг 6: Подключение светодиодов

В этом разделе описаны все необходимые подключения и подключение светодиодов к источнику питания.

Мы рекомендуем использовать светодиоды на 1,5 В, 100 мА, и для целей данного Руководства предположим, что вы используете источник питания постоянного тока на 200 мА 3,3 В (например, «настенное сусло» или источник питания для хобби). Возможно, вам придется отрегулировать проводку ваших светодиодов в зависимости от того, какой у вас источник питания - посоветуйтесь с кем-нибудь, кто знаком с электроникой, если вы не знаете, как отрегулировать проводку. Припаяйте светодиоды вместе, как показано на рисунке ниже… если вам нужно попрактиковаться в пайке, сделайте пробный запуск, используя несколько светодиодов, которые НЕ вклеены в раму. Чтобы проверить проводку светодиодов, подключите источник питания и направьте их на веб-камеру (с ИК-фильтром). Запустите программное обеспечение веб-камеры: если веб-камера улавливает инфракрасный свет, вы должны увидеть ярко-красный свет на дисплее веб-камеры (хотя вы не увидите никакого света, исходящего от самих светодиодов, потому что он инфракрасный!). Теперь вернемся к мини-мультитач-дисплею. После того, как вы подключили светодиоды с помощью паяльника (в соответствии со схемой ниже), направьте веб-камеру с ИК-фильтром на мини-мультитач-блок сверху. Запустите программное обеспечение веб-камеры прямо сейчас, если оно еще не запущено: вы должны увидеть свечение на дисплее веб-камеры вдоль рамки, когда установлены инфракрасные светодиоды (но, опять же, вы не увидите никакого света от самих светодиодов!). Если вы не видите свечения, вам нужно будет проверить проводку и, возможно, проконсультироваться с кем-нибудь, кто знаком с электроникой, если вы не знаете, как исправить подключение светодиодов. Небольшое примечание: описанное выше свечение является утечкой света, и оно нежелательно: мы позаботимся об этом на следующем шаге, чтобы единственный инфракрасный свет, излучаемый сенсорной поверхностью, был светом, который исходит от прикосновения к ней. Но пока это хороший способ проверить правильность подключения светодиодов. Вы так близки к мини-мультитач-дисплею!

Шаг 7: Завершите Touchsurface, установите веб-камеру

Это последний шаг в сборке оборудования. Часть света светодиодов будет светиться вверх и вниз, а не прямо в Lexan, и это дополнительное свечение (утечка света) может вызвать проблемы. Этот дополнительный свет может отражаться от близлежащих объектов, таких как стены, экраны, потолки и т. Д., Создавая области инфракрасного свечения, которые будут отображаться на дисплее веб-камеры как ложные точки касания. Лучший способ решить эту проблему - добавить немного дополнительного непрозрачного материала над и под краями сенсорной поверхности Lexan, чтобы заблокировать это свечение вверх и вниз. Вырежьте из картона плоский коврик для рамки размером 8 на 10 дюймов, толщиной примерно 1 дюйм и размером так, чтобы он умещался чуть ниже сенсорной поверхности. Внутренние размеры этого мата должны быть 6 на 8 дюймов, что делает его в основном прямоугольной рамкой толщиной 1 дюйм, которая плотно вписывается в пространство прямо под Lexan. Если эти направления неясны, взгляните на развернутую диаграмму на шаге 5, которая включает рисунок этого картонного мата. Это позаботится о нижнем свечении. Повторите процесс на верхней стороне сенсорной поверхности, чтобы заблокировать восходящее свечение. Если у вас есть время, будет более профессионально использовать что-то более красивое (например, молдинги на полу или потолке) для блокатора свечения вверх, но мы просто использовали второй картонный коврик, и он отлично работает! На этом этапе у вас есть бутерброд с сенсорной поверхностью с лексаном и рамкой в центре, а также блокираторы восходящего и нисходящего свечения сверху и снизу, которые плотно прилегают к месту и при желании удерживаются там безумным клеем. ваше оборудование, вам просто нужно разместить веб-камеру. Он должен располагаться примерно в 1,5–2 футах от сенсорной поверхности, указывая на «нижнюю» сторону Lexan (например, на ту сторону, к которой не прикасаются). Сделать это можно с помощью картонной коробки. Поднимите коробку так, чтобы ее высота составляла от 1,5 до 2 футов (с какой стороны вы ее ставите, зависит от размера вашей коробки). Ваша веб-камера будет находиться внутри коробки, а ваша сенсорная поверхность будет располагаться сверху коробки, поэтому вам нужно будет вырезать отверстие в верхней части коробки, которое приблизительно по размеру и форме подвергается воздействию открытой части Lexan (только открытая часть, а не весь кадр!). См. Наглядный пример на изображении ниже. Вытащите шнур веб-камеры из коробки, установите сенсорный экран сверху и полюбуйтесь красотой завершенной настройки оборудования! Теперь вы можете снять это защитное покрытие с Lexan, если вы этого еще не сделали. Поздравляем! Вы закончили аппаратную часть своего Mini-Multitouch! Если вы запустите программное обеспечение веб-камеры, вы должны увидеть, как загорается сенсорная поверхность в том месте, где вы нажимаете на нее, в идеале - пальцами. На последнем этапе: программное обеспечение.

Шаг 8: Установите Vvvv Toolkit и играйте

На этом последнем шаге описывается настройка программного обеспечения, используемого для взаимодействия с вашим мультисенсорным дисплеем. Теперь пора начать использовать вашу новую мини-мультисенсорную систему! Самый простой способ начать - использовать набор графических инструментов vvvv. Набор инструментов vvvv доступен бесплатно для некоммерческого использования. К сожалению, поскольку он основан на программном обеспечении Microsoft DirectX (для скорости), vvvv доступен только для Windows. Наши извинения! Чтобы получить копию набора инструментов vvvv, перейдите на страницу загрузки vvvv vvvv и разархивируйте пакет в каталог по вашему выбору (я рекомендую c: / Program Files / vvvv в качестве предпочтительного места). Vvvv не имеет программы установки или установки, вы просто запускаете vvvv.exe, когда хотите запустить vvvv. По умолчанию при запуске vvvv вы увидите демонстрацию качающегося дерева - здесь вы можете запустить учебник и почувствовать, на что способен vvvv и для чего его можно использовать. Мы рекомендуем начать с этого урока! И небольшой совет по устранению неполадок: если вы получаете «ошибку dll» при попытке запустить vvvv.exe, вам, вероятно, нужно обновить DirectX на вашем компьютере до версии 9.0c или новее. После того, как вы прочитали руководство по vvvv, перейдите по ссылкам ниже и выполните первые два (короткие) руководства по vvvv, прежде чем продолжить. Введение в учебное пособие vvvv и учебное пособие Hello World научат вас большинству базовых навыков, необходимых для использования vvvv, и настоятельно рекомендуются. После того, как вы запустите эти два руководства, у вас будет последний шаг перед тем, как испытать магию мини-мультитач! Пришло время проверить, работает ли ваша веб-камера с vvvv. Вы можете проверить, обнаруживает ли vvvv вашу веб-камеру автоматически, используя vvvv VideoIn Tutorial. Это руководство содержит инструкции по тестированию веб-камеры в vvvv: следуйте этим инструкциям! Перед тем, как перейти к последнему шагу, используйте VideoIn Tutorial, чтобы убедиться, что вы получаете изображения и что ваша камера в целом правильно работает с vvvv. Если ваша камера не работает с vvvv, зайдите на форумы vvvv и обратитесь за помощью с установкой и настройкой. Если вы зашли так далеко, у вас, наконец, есть все части, работающие, построенные и установленные: пришло время расплаты. Загрузите файл Touch_demo_3.v4p и robot_image-j.webp