Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

19 Schritt:Schritt 1: Warum die Mühe machen? Schritt 2: Inspirationen für die Kabel Iris Schritt 3: Wie es funktioniert Schritt 4: Das Experimentieren mit verschiedenen Mechanismen für iris Dreh Schritt 5: Design-Rollenlager, um den Innenring unterstützt - Radiallager Evolution Schritt 6: Design-Rollenlager, um den Innenring unterstützt - Axial Kugellager Schritt 7: Seilspannverfahren - Elastische Kordel, Blattfedern, Compoundbogen und Torsion Spring Spulen. Schritt 8: Durchführen der Torsion-Rollen zu halten die Saiten straff Schritt 9: Motion Control: 100-Watt-DC-Servomotor-Controller für $ 120 oder für $ 30 + einige Codierung. Schritt 10: Motion Getriebe: eine einfache, kostengünstige, Kabel-Laufwerk Schritt 11: Luftblasen-Saft Rezept Schritt 12: Flüssig Lieferung: eine kleine Schlauchpumpe und Kupferrohr Schritt 13: Schutz des Motors vor Spritzern: 3D-Druck ein Gehäuse. Schritt 14: Design-Anhänge für Ultraschall-Sensor und Fan Schritt 15: Schneiden Sie den rotierenden und feststehenden Aluminiumringe Schritt 16: Erstellen einer Edelstahlauffangwanne Schritt 17: Position Registration Schritt 18: Machen Sie einen Stand für die Iris Schritt 19: Arduino-Code

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Die CNC-Blase Iris macht große Seifenblasen auf eine neue Weise, durch Weben Seifen Fäden zusammen und heraus mit motorisierte Iris. Es wurde so konzipiert, dass große Seifenblasen automatisch mit großer Reproduzierbarkeit hergestellt werden, eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten für Kunst, Wissenschaft und Technik mit On-Demand-Seifenblasen kontrollierter Größe und Timing.

Menschen reagieren auf riesige Blasen in wunderbarer Weise. Wirbelnde mit Farben, glänzend und schwebend, Blasen zeigen ein Mikrokosmos der umgebenden Welt spiegelt sich auf ihren Oberflächen. Wenn größere Blasen zu falten und drehen, durch Wirbeln mit Fäusten, verzerren sie in phänomenal interessante Weise zu, und kann man sich als airborn, irridescent gedacht werden, verwandeln fun-house Spiegel. Die Menschen sind begeistert und inspiriert durch riesige Blasen wie nichts anderes. Wie leicht und substanzlos sie auch sein mögen, materiell, große Seifenblasen tragen eine ehrfürchtige Nutzlast der Inspiration, Schönheit und Wunder.

In der folgenden instructable, ich teile meine Erfahrungen ausgehend von der ursprünglichen Inspiration dieser Erfindung durch eine Handvoll von frühen Prototypen und Mechanismen, die ihren Höhepunkt in der hier gezeigten Version.

Schritt 1: Warum die Mühe machen?

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    Sie fragen sich vielleicht, warum ich so gebaut, apparativen Aufwand, wenn ein Seil-Schleife mit Dübeln gehalten großen Blasen viel einfacher machen kann? Die Konstruktion dieses Instruments ist Teil mehrere ehrgeizige Projekte, die derzeit im Gange ist, die eindeutig von der Konsistenz profitieren, Automatisierung, oder Liquid Handling dieses Instruments.


    Porträtmalerei: Als Fotograf, ich bin fasziniert von aufrichtig und unbewacht Mimik der Neugier und Wunder, und riesige Blasen bringen diese aus leicht. Ich habe begonnen, an einer Reihe von Porträts, in denen meine Themen sind im Moment gesehen, kurz bevor eine sehr große Luftblase im Gesicht trifft. Nicht nur sind die Ausdrucksformen der Menschen unter diesen Umständen äußerst interessant, offen, und in der Regel begeistert, aber die Reflexionen ihrer Ausdrücke wie in der Blase gesehen zeigen ihnen, von einem zweiten und sehr interessante Perspektive. Die Fähigkeit, eine sehr große Blase in einer kontrollierten Position zu erstellen, wie dieses Objekt zulässt, ist ein nützliches Werkzeug für diese Arbeit Sculpted Flüssigkeit Membrane Fotos:. Ich bin fasziniert von der Idee der bewusst die Gestaltung frei schwebenden großen Einzelblasen, durch auf der Membran eines Blasen mit Einflüsse wie Luft und Wasserstrahlen, elektrostatische Kräfte und hohe Intensität elektrischer Entladungen handelt. Dieses Genre ist völlig unerforscht; es ist noch nicht vorhanden. Ich habe einige Arbeit in diese Richtung bereits getan, wie diese Fotos, die ich von Blättern, Blüten und Wassertropfen vom Blitz getroffen . Die Fähigkeit, eine große Blase in wiederholbaren Position und mit bekannten Zeit produzieren ermöglicht es mir, durchlaufen und zwicken die auf die Membran wirkenden Einflüsse Sicherheit:. Auch hoher Spannung und hoher Energiesysteme sind sehr gefährlich, und Seifenblase Saft ist so leitfähig wie Salzwasser- . Die Luft zu sprengen Blasen sich in Gegenwart von Hochspannungsstrom würde einladen. Diese Maschine kann große Blasen machen, wann und wo ich will, fern bubbes-on-Bikes Gruppenfahrt:. Ich genieße die Organisation von Gruppen von Menschen auf Fahrrädern und blubbern, während der Fahrt zu reiten. A phallanx von Fahrrädern in der Bewegung mit einem Gefolge solcher Verwirbelung irridescent Perlen ist ein unvergesslicher Anblick! Durchbrennenluftblasen aus einem Fahrrad in Bewegung ist eine offensichtliche Paarung, da der Wind hinter dem Fahrrad heißt, Sie müssen nur halten Sie den Zauberstab, um eine Blasenstrom auszugeben. Ich war inspiriert, dieses Gerät die sichere Anwendung auf dem Fahrrad ermöglichen würde, ohne dass die Hände vom Lenker, und die auch immun gegen Schwappen oder Spritzwasser Probleme wäre Soap Film-Kondensator-Mikrofon:. Ich bin ziemlich sicher, dass ich einen Kondensator bauen Mikrofon aus einer Seifenschicht, indem eine isolierte leitende Netz parallel die Seifenhaut. Es könnte sehr groß, und daher empfindlich gemacht werden. Es würde wahrscheinlich nicht die höchste Wiedergabetreue, aber es wäre sehr interessant, und haben DC-Empfindlichkeit bis zu lächerlich niedrigen Frequenzen grenzender circadian Luftdruckänderungen. Es wäre auch leisten, die Gelegenheit, "Blow-out" Ihr eigenes Mikrofon in ein lives, zB Flip das Mikrofon herum und Schlagluftblasen mit dem, was früher war, und in Kürze wieder, Ihr Mikrofon. Es ist ein Mikrofon mit einem regenerierbaren Membran und daher bei Erfassen Schallpegel, die möglicherweise eine Gefahr für ein anderes Mikrofon sein würde. Schließlich, ich bin gespannt, wie die Ströme einer Flüssigkeit Membran würde den Klang und das Eigenrauschen eines solchen Sensors 3D-Druck auf den Wind. Farbe: Mit der Fähigkeit, um eine Blase zu sehr kontrolliert mal loslassen, wird eine neue Möglichkeit geboren: 3D- Druckmuster der freefloating Blasen auf den Wind. Ein 2D-Array von solchen Mechanismen wird die Windrichtung hin und die dritte Dimension wird durch den Zeitpunkt, an dem Blasen entstehen gesteuert werden. Muster der frei schwebenden Blasen in Windrichtung zusammen bewegen. Von besonderem Interesse ist die Metamorphose der solche Muster wie divergierende Luftströmungen dekorrelieren die schwimmende Muster. Die Künstlerresidenz bei Autodesk und Instructables ist eine große Ehre und Inspiration für Extreme zu erreichen. Die Zugang zu einem der leistungsfähigsten und gut ausgestatteten Werkstätten in der Welt, was ist die fantastischste Sache, die Sie würde in wenigen Monaten zu bauen? Das ist meine Antwort.
    Design Ziele:
    machen individuelle bubbles - einschließlich sehr großen Blasen - auf ein Stichwort betreibbar von einem Fahrrad ohne zu spritzen / verschüttetes: erfordert keine stehenden Flüssigkeitsbecken Anpassung an variable Windgeschwindigkeit: arbeiten können (Release Blasen) in einem Bereich von Windgeschwindigkeiten freizugeben oder "kneifen Sie" Blasen mit genaues Timing. ferngesteuert werden, so können Sie einen Sicherheitsabstand bei der Verwendung von Blasen um Hochspannung. sehen super aus.

Schritt 2: Inspirationen für die Kabel Iris

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    Die Blase iris Idee ist eine Synthese aus zwei mechanischen Inspirationen: der Physiker Maarten Rutger die Verfahren zur Herstellung von großen Blasen durch Auseinanderziehen parallel benetzt Kabel, und die Iris Endeffektor auf dem Space Shuttle und ISS Roboterarm, der "Canadarm", auf Satelliten und Raumfahrzeuge erfassen.

    Das Space Shuttle und ISS benutzen ein Roboterarm namens Remote Manipulator System oder Canadarm, auf Satelliten und Raumfahrzeuge erfassen. Am Ende des Roboterarms ist ein Greifblendenmechanismus ähnlich dem einer Kamera Irisblende, aber mit flexiblen Kabeln gemacht, die für die Auseinandersetzung. Hier ist ein Video von der Iris des Endeffektors der canadarm. stieß ich einem Wissenschaftsmuseum Website beschreibt, wie ein Modell dieser Iris konnte mit Einwegbecher, Klebeband und Schnur gemacht werden , und baute das Modell aus Neugier. Die Schwarz-Weiß-Abbildungen auf dieser Stufe aus dem oben verlinkten Tutorial kommen. Später, als ich kam über Maarten Rutger Apparat, um große Seifenhäute durch Benetzen Parallelkabel, dann Auseinanderziehen zu machen, der Keim des CNC bubble iris Idee gebildet.

    Maarten Rutgers ist ein Physiker, der Riesenseifen Membranen durch Benetzen parallele Kabel und Auseinanderziehen mit Hilfszeichenketten angelegt wurde. Hier ist ein Papier das Gerät schuf er beschreibt im Juli 2001 Review of Scientific Instruments (Vol. 72 Nr. 7). Indem man einen kontinuierlichen Fluss von Seifenlösung nach unten die Saiten unter der Schwerkraft, er war in der Lage, 20 Meter hoch und 4 Meter breite (65 Fuß durch 13 Fuß) Seife Membranen zu schaffen! Derzeit die beste Dokumentation eines solchen Mechanismus online, meines Wissens ist an der Verwandtschaft Ingenieur / bubble Enthusiasten Paul Carlisles Ort , von dem aus das bunte Seifenfilm Foto oben wird mit Genehmigung geteilt.
    Zusammen bilden diese Elemente machen Blasen durch Auseinanderziehen benetzt Saiten, und die Verwendung einer Irisauseinander die Fäden zu ziehen, sind die wesentlichen Elemente der Schaffung von großen Blasen unter Computersteuerung.

    Wooden 1 Stunde Prototyp:


    Um das Beste aus meiner Forschung, niemand eine Iris-Mechanismus wie folgt verwendet wurde, um zu erstellen oder zu dehnen Seife Filme.

Schritt 3: Wie es funktioniert


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    Das Funktionsprinzip eines Kabels Iris ist, um eine einstellbare dimensionierte Öffnung in der Bindung von drei oder mehr Kabeln, die mit Seifenblase Saft benetzten bilden. Oben gezeigt 3-Kabel-und 5-Kabel-Iris. Durch die Öffnung vollständig zu schließen, wird ein Seifenfilm begonnen, die dann geöffnet, indem Sie die Kabel weiter auseinander gedehnt werden kann. Im stetigen Wind, wird die Blase spontan aufblasen, wenn die Membran einen bestimmten Durchmesser erreicht. In ruhiger Luft, eine Quelle von bewegter Luft - ein Gebläse, Druckluft, Lungen einer Person oder der Bewegung der Iris selbst durch die Luft - kann verwendet werden, um die Membran aufgeblasen werden. Das Schöne an diesem Mechanismus ist, dass es auch kneifen Sie eine Blase, bevor sie spontan reißen frei. Dies bedeutet, daß die Blasen auf-cue in möglichst kurzer Zeit freigesetzt, wie es dauert, um die Blende zu schließen.

    Die interessantesten und symmetrische Mechanismus zu bewirken Kabel näher oder weiter auseinander zu bewegen, ist ein Blendenmechanismus: drei oder mehr Kabeln zwischen zwei verschachtelte Ringe, die relativ zueinander rotieren können gestreckt. Da die Ringe wechseln Winkel relativ zueinander, Länge der einzelnen Kabel und Abstand von den Mittelpunkt ändert. Die einzigen anderen kritischen mechanischen Elemente benötigt ein Mittel zum Spannen der Kabel, wenn die Länge der Sehne sie Veränderungen zu verfolgen, und ein Mittel, das Benetzen der Kabel.
    Funktionale Anforderungen, um ein Kabel Iris machen
      Einige Weg von beweglichen oder rotierenden ein Satz von Kabel-Endpunkte bezüglich der andere Satz von Kabel Endpunkte. Dies wird durch einen Drehzapfen, Achsen oder einer anderen rotierenden Lagerträger wie ein Ring oder Momentenlager erreicht. Oder, im vorhergehenden Beispiel, selbst verschachtelt Styroschaumschalen. Einige Mittel, um den Durchhang in den Kabeln und Pflege eine gewisse Spannung, wie die Befestigungspunkte der Kabel gehen Sie näher und weiter während der obigen Bewegung. Dies stellt sicher, dass die Kabel legen in der gleichen Ebene, in Kontakt miteinander. Einige mittels Netz- Kabel optional: eine Einrichtung zum Sammeln tropfte Saft (um zu vermeiden, ein Chaos unten). optional: ein Mittel zum Aufblasen einer Blase: Umgebungsluft, ein zusätzliches Gebläse, oder bewegen Sie die Blende durch die Luft.

    Hier ist eine frühe primitive Prototypen. Als ich wurde ausgewählt, um ein Artist in Residence am Pier 9, wählte ich, um ihre wirklich schöne CNC-Ausrüstung verwenden, um eine viel höhere Qualität, bessere engineered-Ausführung aus.
    [Youtube] uGo1Z6XumrA [/ youtube]

Schritt 4: Das Experimentieren mit verschiedenen Mechanismen für iris Dreh

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    Diese Blendenmechanismus erfordert einige rotierende Hälfte der Kabelbefestigungspunkte. Ich experimentierte mit zahlreichen Mechanismen, wie ich klargestellt, meine Ideen, wie dies zu bauen. Schließlich ließ ich mich auf ein Momentenlager Konstruktion, bei der die Dreh "Rotor" Ring wurde von Rollenräder mit dem festen äußeren "Stator" Ring gebunden unterstützt. Die gröbsten Prototyp einfach verwendet Sperrholz Schwenken um eine Schraube in einem Loch - siehe Video unten. Die erste automatisierte funktionsfähiger Prototyp verwendet einen abgefangen Steuerrohr und Lenksäule von einem weggeworfenen Fahrrad. (. Dies kann die zugänglichste Weg für einen Bastler folgenden zusammen mit diesem Projekt sein) Während meines Aufenthalts in Autodesk Pier 9 Anlage, Leveraged ich die Werkzeuge gibt: erstklassige 3D-Drucker, einen Wasserstrahl, und CNC-Fräse.

    Um die ersten Funktionskabel iris Seifenblasenmaschine von einem Fahrradsteuerrohr machen, I geschnitten und geschliffen aus dem Rest der Rahmenrohre aus dem Lenkrohr, Boden von der Farbe, und auf drei Metallstäbe, um sowohl die Außen- und Innenrohre geschweißt .

    Erster Prototyp: Testen der Weberei Kabel Iris mit einem einfachen Schraubendreh

    Der zweite Prototyp verwendet Lenksäulenlager ein Fahrrad, ausgeschnitten aus einem verschrottet Fahrrad.


    Dies funktionierte gut genug, um fortzufahren, um die erste automatisierte Version, hier vor meinem Büro gezeigt in Pittsburgh zu machen:

    Als ich zum Pier 9, entschied ich mich, dass ich die hervorragende Bearbeitungs Ressourcen dort zu verwenden, eine verbesserte Iris mit großen Ring oder Momentenlager, dh zu machen. ein Paar von verschachtelten, mit großem Durchmesser, konzentrischen Ringen. Dies würde es dem Seifenfilm in der Mitte der Ringe ohne Hindernis für einen direkten Blick durch das Gitter erzeugt werden.
    Ich ging durch mehrere Konzepte für die Herstellung von solchen Ringlager:
    , einen tiefen V-Rillenlager von Grund auf (Schnitt auf der 5-Achs-Wasserstrahl), Kauf eines billigen lazy-susan Momentenlager, mit Reibung Dias oder Durchführungen mit Rollenräder, um den rotierenden Innenring unterstützt. Dieser Ansätze, wählte ich Rollenräder, eigentlich Edelstahl Skateboard Lager, weil sie billig, modular, einfach zu ersetzen, und einfach zu machen sind.
    Dieser Optionen sind Walze Radlagerung leicht verfügbar, preiswert, fest und erfordern ein Minimum an zusätzlichen Komponenten, in erster Linie nur die Länge der Welle und gedruckten 3D-Blöcke, um die Welle zu unterstützen. "608" Kugellager sind vielleicht die Serienlager allgemein verfügbar und kann bezogen werden, auch in Edelstahl, für weniger als 2 € je in Packungen von 8 auf Amazon und Ebay. Diese billige Lager sind manchmal nicht so "Edelstahl", wie in der Werbung, aber die niedrigen Kosten und die einfache ersetzen bilden für einige made-in-china-itis.

Schritt 5: Design-Rollenlager, um den Innenring unterstützt - Radiallager Evolution

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    Die Rotation von konzentrischen Ringen beherrscht die Funktionalität der Iris, so dass ich gewählt zu entwerfen die Lagerungen für die Drehung, erste. Auf der Abbildung oben sind die Radiallager, das die Ringe koaxial zu halten. (Die "axial" Lageranordnungen beschränken die Ringe coplanar sein.)
    Nach der Überprüfung viele Optionen, um den Drehring unterstützt, ließ ich mich auf dem preiswerten und starken Verfahren der Verwendung Edelstahl Skateboard Radlager . Diese Lager, die als "608" Lagern, kann für weniger als 2 je € gekauft werden, in den Sätzen von 8 auf Ebay. und 7 mm breit, haben eine 8 mm Innendurchmesser und 22 mm Außendurchmesser.

    Diese Lager passen perfekt auf 8 mm Edelstahlwelle , die etwa 7 € / ft von mcmaster.com gekauft werden können. Die Welle kann problemlos mit einer Metallsäge oder Bandsäge geschnitten werden.

    Um die Lagerwellen unterstützt, I 3D gedruckt Stützblöcke, um die 8mm Welle zu halten. Diese wurden auf Stratasys Objet Connex 3D-Drucker, die sehr dicht machen und starke Teile mit sehr hoher Genauigkeit gedruckt, und die meisten der hier gezeigten Teile dauerte weniger als 2 Stunden zu drucken. Nach dem Druck, habe ich eine 8mm-Reibahle, um die Bohrung des Lochs, das die Welle würde zum Einfügen reinigen, da entdeckte ich, dass der Kunststoff spröde, und die Welle durch zwingen könnte sonst Expansion, die den Teil knacken würde verursachen. Die hier gezeigten Axiallager über ausreichende Reibung nach dem Einsetzen, dass keine zusätzlichen Wellenzurückhaltung notwendig, um sie in Position zu halten war.

    Nach der Gestaltung des Lagerstützblock und die Löcher, durch die sie zur Aluminiumringbolzen, habe ich Inventor die Fähigkeit zu Teilen in einer Baugruppe zu bearbeiten, und die "Projekt-Geometrie" -Funktion, um den Lochkreis von der Lagerbock auf die Aluminium übertragen ring. Ich habe auch übergeben die Form des erhöhten Teil des Lagerblocks, und machte eine Tasche in der Aluminiumring, so dass die beiden Teile würden perfekt zusammenpassen. I versetzt die Tasche in alle Richtungen etwa 0,005 "größer, so dass ich ein wenig Spielraum zu haben, da das Wasserstrahlschneiden oft etwas über oder unter Größe.

    Ich Testschnitt einen kleinen Teil des Rings mit dem Lochkreis und Ausschnitt für den Lagerblock, um die Passform (dargestellt) Es passt wie angegossen zu überprüfen. In späteren Iterationen von Design I integriert die Welle unterstützt sowohl für axiale und radiale Lagerrollen in eine einzige Montage von 3D gedruckt Lagerblock
    Ich habe eine 2 mm dicke Lauffläche aus Delrin zur Walzoberfläche jedes Radiallager (einem 26mm OD, 21.9mm ID, 7 mm breiten Ring aus Delrin), die eingepresst würde über die Lager und reduzieren Lärm, eine ausfallsichere rutschigem Untergrund bei das Lager beschlagnahmt auf und elektrisch isoliert, die rostfreien Lagern aus dem Aluminiumring, um galvanische Korrosion zu vermeiden. Ich habe den Lagerblock in zwei Hälften, die zusammen um das Lager auf jeder Seite des Rings geklemmt.

Schritt 6: Design-Rollenlager, um den Innenring unterstützt - Axial Kugellager

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    Der Drehring auch erforderlich, um auf unterstützte es ebenen Flächen, vorne und hinten, halten Sie es mit dem Gehäuse oder Statorring koplanar sein. Ich habe drei Paare der Laufräder auf jeder Seite des Rings. Erstentwürfe hatte die Axial- und Radiallager, wie verschiedene Mechanismen auf den Rahmen. Die letzte Revision einheitliche axiale und radiale Lagerstützblöcken.

    Das Design der Axiallager war komplexer als die Gestaltung der Radiallager, da der Lager muss von der Seite des festen Rings zu freitragend. Tragwelle des Lagers kann nur dann an einem Ende gestützt werden, und so könnte die Lager abrutschen das andere Ende der Welle ist. Um das Lager Abgleiten vom anderen Ende der Welle zu halten, habe ich eine Halteklammer . Halteklammern erfordern eine umlaufende Nut für die Halteklammer in der Hand. . Ich habe diese Nut mit einem improvisierten Schleifen Drehmaschine, mit einer Handbohrmaschine und einem Dremel-Werkzeug mit einer dünnen Trennscheibe gemacht.
    Trennscheibe Der Dremel-Tool ist genau die richtige Breite - ca. 1,5 mm - für die erforderliche Nut, würde aber von selbst schwierig, eine glatte und gleichmäßige Nut mit zu machen. Ich improvisierte einen Weg zu leicht drehen die Welle beim Schneiden der Nut: Ich habe eine Akku-Bohrmaschine, um die Welle zu halten und drehen Sie sie langsam, während der dremel Schneidscheibe geschliffen eine dünne Nut. Das machte hervorragende dünne gleichmäßige Rillen und dauerte nur etwa 1 bis 2 Minuten pro Nut. Die Halteklammern geknallt direkt und wurden leicht entfernt und in den wenigen Fällen, die ich brauchte, um ein Lager zu ersetzen.

Schritt 7: Seilspannverfahren - Elastische Kordel, Blattfedern, Compoundbogen und Torsion Spring Spulen.

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    Die Iris-Kabel müssen in Spannung gehalten werden, da ihre Längen zu ändern, während die Ringe zu drehen. Für einen 3-Kabel Iris, ist die Menge an Leitungslänge Änderung zwischen vollständig geschlossenen und vollständig geöffneten Stellungen um 14% der maximalen Öffnungsdurchmesser. Die Verwendung von mehr Facetten erfordern größere Anteile des Kabellänge bis, eingenommen werden, da stärker facettierten Polygone kürzeren Seiten, relativ zu ihrem Durchmesser.

    Ich überlegte, vier Möglichkeiten, um die Spannung der Kabel und den Durchhang beseitigen: elastische Schnur, Blattfedern (von einem Wasserstrahl geschnitten aus einem Federstahlblech ), Blattfedern mit einer Verbindung Scheiben l ike einem Compoundbogen (auf Federweg und das Ausmaß zu reduzieren über den Rahmen), hängende Gewichte. und Edelstahldrehfedern . Tipp: Wenn einfach deine eigenen Iris, Anhänger Gewichte oder elastische sind wohl die einfachen Methoden halten die Spannung auf den Kabeln.
    I begünstigt Herstellung von 3D-gedruckten Scheiben, die durch Stahlfedern aufgrund der kleinen Größe verdreht werden würde.

Schritt 8: Durchführen der Torsion-Rollen zu halten die Saiten straff

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    Ich war wirklich genießen die Geschwindigkeit, mit der ich entwerfen und fabrizieren rotierenden Lagerträger mit skate Lager, 8mm Schaft und 3D-gedruckten Welle unterstützt, wie an anderer Stelle in diesem Projekt wie die Rollen, die den Drehring unterstützt sehen konnte. Also beschloss ich, eine kompaktere Methode der Spannen der Seile zu bewerten: die Auflösung der überschüssigen auf der Scheibe, die durch eine Feder angezogen wurde. Eine Riemenscheibe ist an einer Welle, die in der Mitte von zwei benachbarten Rollschuh sitzt Lager montiert. Eine Torsionsfeder sitzt zwischen der Riemenscheibe und der Lager. Ein Arm der Feder ist in Gefangenschaft in der Riemenscheibe ist der andere Arm in Gefangenschaft in dem Montageblock. Redundante Nuten erlauben die Position, an der die Feder, um sich auszuruhen, um in Stufen eingestellt werden kommt.

    Dieses Verfahren des Wickelns der Saiten auf einer Riemenscheibe ist kompakt, und mit der richtigen Federkonstante und Riemenscheibendurchmesser kann jede gewünschte Spannung in der geschlossenen Position erreicht werden. Es gibt jedoch ein paar Nachteile, ich sollte auch beachten:
    Potenzial für Kabel kommen aus der Riemenscheibe. Richtete ich dies durch Hinzufügen einer Festanschlag (mit Endschalter-Sensor), um die Blende zu weit öffnen, und machen die Seilrillen in der Iris tief genug, um die gesamte Kabeldicke in sitzen müssen verhindern, die Riemenscheibe. Ändern Spannung auf Kabel in offenen / geschlossenen Position der Iris. Die Federkraft ist annähernd proportional zu dem Grad der Verdrehung an der Riemenscheibe (und damit, wie viel des Kabels aufgenommen wird) und so rampenförmig von Null auf maximale Über der Hub der Feder (in diesem Fall 3/4 Umdrehung). dies bedeutet, dass die Spannung während der Öffnung der Blende verändert. Spannung wirkt sich auf die Saugfähigkeit des Strings: Strings wird entweder Squeeze-out oder absorbieren zusätzliche Saft wie sie gemacht werden mehr straff oder locker sind. Ich überlegte, was eine unrunde Riemenscheibe oder Nocken, zum Ausgleich von Spannungen über den gesamten Zyklus, aber blieb aus, um zu sehen, wie die gleichmäßige Riemenscheiben in der Praxis funktionieren.

    Diese Rollen kostet etwa 6 € zzgl 3D-Druck-Harz, jede. Hier ist die Aufteilung:

    1 € Torsionsfeder .
    4 € für zwei rost skate Lager , "608"
    1 € für 2 Zoll von 8 mm Edelstahlwelle.
    3D-Druck-Harz (oder Faden)

    Die Vorgehensweise, um die Lagerböcke machen:
      Design-Riemenscheibe und Halter in Inventor CAD. 3D-Druckgehäuse / Block saubere 3D-Druck, und Ries Löcher präzise Durchmesser geschnitten Welle auf Länge zu korrigieren. machen eine Nut in der Nähe von einem Ende der Welle für die Halteklammer mit Dremel und Handbohrer, um die Welle zu drehen. Epoxy-Welle auf die Riemenscheibe, um sicherzustellen, kein Epoxy wird an anderer Stelle auf der Welle halten Welle senkrecht zur durch Einfügen Welle in Lagern in Stützblock und hält Scheibe bündig Block (und damit senkrecht zur Welle) Riemenscheibe. warten Epoxid, um zu trocknen. entfernen Scheibe-Wellenanordnung, installieren Frühjahr und Befestigungsschrauben in Riemenscheibe, dann auf Rahmen montieren. Installieren Sie die Halteklammer am unteren Ende der Welle zu verhindern,

Schritt 9: Motion Control: 100-Watt-DC-Servomotor-Controller für € 120 oder € 30 + einige Codierung.

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    Ich gewählt, um die CNC-Blase Iris mit einem DC-Servomotor zu steuern. DC-Servomotoren sind erheblich höhere Leistung als Schrittmotoren gleicher Leistungsaufnahme: schneller, stärker, genauer und vor allem, in der Lage, um die Genauigkeit trotz Hindernissen zu bewahren. Ein Gleichstromservomotor ist ein Gleichstrommotor, weist eine Einrichtung zum Erfassen seiner Position, insbesondere ein Quadratur optischen Kodierer , an der Welle befestigt. Ein Regler vergleicht, wo es ist, wo es sein sollte, und stellt Drehmoment des Motors als notwendig, um es in die gewünschte Position zu bringen, unter Verwendung eines Algorithmus namens "Proportional-Integral-Derivative" Kontrolle oder "PID-Steuerung". Sie sind komplexer einzurichten und zu steuern, sowohl weil es mehr Draht Verbindungen liegt gemacht werden - typischerweise vier zusätzlichen Leitungen (Strom, Boden, Kanal A, Kanal B, eine Verbindung mit dem Geber), und weil ein eigener Mikroprozessor muss ständig überwachen und Einstellen des Drehmoments an den Motor in Abhängigkeit von seiner Position. Ich habe dies bereits getan und werden unter separaten Abdeckung veröffentlichen ein detailliertes Verfahren eigene für etwa 30 € zu bauen (20 € für ein Arduino oder teensy 3.1 Mikrocontroller läuft ein Arduino-Skript , und für eine LMD18200 H-Brücken-Verstärkermodul 10 € , und mit Hilfe der Open-Source- Encoder-Bibliothek und PID-Bibliothek ) Es ist auch ein großes kommerzielles Produkt, das unter Verwendung von DC-Servomotoren enorm vereinfacht, so dass Sie auf das Laufwerk wie würden Sie auf eine Schrittmotor-Treiber sprechen:. mit Schritt- und Richtungsimpulse. Ich gewählt, um diese Steuerung, die Verwendung GeckoDrive G320X Laufwerk . Nach einer einmaligen Ersteinrichtung ist der Antrieb so einfach wie jeder Schrittmotor-Treiber zu verwenden.
    Hier ist ein Video von ihr Öffnen der Blase Iris zu lächerlichen Geschwindigkeit.

    Glatte Beschleunigung und maximale Step-Geschwindigkeit mit dem AccelStepper Bibliothek

    Die AccelStepper Bibliothek ist ein freies Open-Source-Bibliothek für Arduino kompatiblen Mikrocontrollern auf schnelle Berechnung und den Zeitpunkt der Schrittfolgen zu tun, um eine gleichmäßige Beschleunigung Profile und Trapezgeschwindigkeitsprofile zu erzielen. Es ist nützlich für Schrittmotoren und Servomotoren, die in diskreten Schritten, wie mit dem hier verwendeten Geckodrive befohlen. Ich fand, dass auf ein Arduino Uno läuft bei 16 MHz, war die maximale Schrittrate etwa 1,2 kHz. Dies ist nicht ausreichend Geschwindigkeit für einen Servomotor, die effektiv, 2048 Schritte pro Umdrehung (dies wird durch die Auflösung des optischen Codierers mit dem Servomotor verbunden bestimmt). So mit dem Arduino uno die maximale Geschwindigkeit in diesem Fall etwa 30rpm sein. Um die Geschwindigkeit der Schritte mit dem accelstepper Code ausgegeben zu erhöhen, aufgerüstet ich zum Teensy 3.1 Mikrocontroller, der bei 72 MHz läuft und kann auf 96 MHz übertaktet werden. Ich fuhr die AccelStepper Bibliothek Herstellung reibungslos abgelaufen Schrittketten bis weit über 10 kHz oder ungefähr 300 Upm, die mehr als genug Geschwindigkeit für diese Anwendung (siehe Videos) ist.

Schritt 10: Motion Getriebe: eine einfache, kostengünstige, Kabel-Laufwerk

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    Wählte ich zur Kopplung der Drehung des Motors auf die Drehung der Iris mit einem Seilzugsystem. Das Kabel folgt eine Figur 8 natürlich um die rotierende Blendenring, und die Motorriemenscheibe.
    Zuerst drehte ich eine Riemenscheibe für den Motor auf der manuellen lathe.A Schraube fixiert die Riemenscheibe auf die Welle.
    Ich machte eine Nut am Rotor der Iris durch sandwich verschiedenen Wasserstrahlgeschnittene Ringe aus Aluminium, alle zusammen mit häufigen Maschine # 4-40 Schrauben gehalten.
    Um sicherzustellen, dass das Kabel nicht verrutschen, wickelte ich das Kabel zweimal um den Motorantriebsriemenscheibe und zweimal um die Iris des Rotors. Die freien Enden des Drahtseils wurden dann auf die Iris Rotor durch Schraubzwingen verankert. Ich habe eine Feder, die seitlich an dem Kabel, in das Innere, um zu straffen und die Kabelspannung zu halten.

    Wie, um die Spannung des Kabels mit einer Feder war eine rätselhafte Herausforderung. Ich hatte Lust Federspannkabelanschlüsse in einigen alten Nadeldrucker gesehen, aber diese waren immer komplexer Drehteile. Ich wollte etwas einfach und schnell (anders als alles andere in diesem Projekt, ich weiß), und dies könnte die einfachste aller Möglichkeiten zum Spannen der Kabel sein. In nautische Terminologie, seitwärts Ziehen an einem Seil, um zu vergrößern die Spannung entlang ihrer Gesamtlänge wird als " Schwitzen Sie die Zeile ". Es bietet einen großen mechanischen Vorteil, so kann das System gespannt wie eine Trommel gehalten werden, und zu beseitigen jede Verrutschen der Irisposition relativ zu der Motorposition. Der Feder Helix anstelle auf einer Strebe fixiert werden oder eine Schraube, um es von Verlagerung oder Knicken zu halten.

    Eine nette Aspekt dieser Konstruktion ist, dass die Feder, die eine Spirale ist, ist es die eigene Schraubeneinstellung. Das Kabel verläuft zwischen Windungen der Feder, und erhöhen oder verringern Spannung braucht man nur drehen Sie den Frühling in die entsprechende Richtung. In der Praxis hält Reibung es lockert sehr gut. Diese Spannvorrichtung wurde hergestellt, indem eine Schraube durch das Zentrum der Feder, um es ausgerichtet zu halten und verhindern, dass es Knicken verbessert.

Schritt 11: Luftblasen-Saft Rezept

  1. Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

    Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

    Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

    Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

    The principal ingredients required to make giant bubbles are dish soap, water, and a lubricant such as astroglide, KY-jelly, or J-lube powder (which I prefer for the smallness of the amount required). Culinary thickeners like Guar gum and Xanthan gum also have been used to make exceptionally large bubbles.

    I mix these recipes up exactly as described and have great results.

    Here's the recipe I used tp make the bubbles in the video:
    Following text copied from the soap bubble wiki linked above:
    Mike's "Stir-&-Go"
    Mike Ashe writes: This recipe which I call "Stir & Go" is a variation of Mike Miller's "Mike's Gooey Mix" found at Soap Bubble Wiki. I did a LOT of experimenting to get these amounts just right. Rezept:
    1 gallon of HOT tap water
    .5 gallon of COLD tap water
    1.25 cups of Dawn Professional Manual Pot and Pan detergent
    2 level teaspoons of Clabber Girl double acting baking powder (Other baking powder should work too)
    .5 level teaspoon (1.5g) of J-Lube (see note)

    Instructions: Fill bucket with 1 gallon of the hottest tap water possible. (Mark your bucket at this level for future mixes so you can fill directly from the sink) Sprinkle in the J-Lube as slowly as possible to avoid clumping while quickly stirring the water with a chopstick. (I use a coated/lacquered chopstick to keep the J-Lube from sticking and accumulating on it, you can probably use a knife or fork)Continue stirring for a minute.Add .5 gallon of cold tap water.(Mark the bucket at this level for future mixes)Pour in the Dawn and let it settle on the bottom of the bucket without stirring.Now, sprinkle in the baking powder while quickly stirring the entire solution. You may feel the solution thicken after a few stirs!Once all the baking powder on top has been mixed in, you're ready to make some awesome bubbles.Don't forget to pray for gentle and steady wind, high humidity, and no bugs!https://www.youtube.com/watch?v=fAUhX0UDlvc IMPORTANT NOTE: The amount of J-Lube you use may have to be adjusted. This recipe is based on full-potency J-Lube. The result will be a slightly string mix. The amount of J-Lube is about 8 times what we call the nominal minimum effective concentration (NMEC) of fresh J-Lube (see PEO). If your mix is not "stringy" (see the PEO article) at all you may need to increase the amount by 2-4 times.

Step 12: Fluid Delivery: a small peristaltic pump and copper tube

  1. Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

    Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

    Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

    I wanted to be able to turn on and off, and modulate, the liquid delivery to the cables, so I used a small electric pump and controlled it with a small MOSFET and one of the Teensy microcontroller's output pins, whose output could be modulated by pulse width modulation (PWM). The liquid is delivered to the uppermost cable by a rigid tube which is anchored securely to the frame with a 3D printed clamp, and bent into precise position manually. Liquid follows gravity and capillary tension to wet all the remaining strings when the iris is closed and in the "inverted Y" configuration.

    The pump is not well protected against splashes of juice and so I printed a small mounting bracket and enclosure for the motor to guard against soapy splashes from getting inside.
    In the version shown here, the pump draws liquid from the liquid-collection trough that surrounds the lower half of the iris. For use on a bicycle I would direct runoff from the trough to a lower collection bottle, from which the pump would pull the needed juice to wet the cables.

Step 13: Protecting the motor from splashes: 3D print an enclosure.

  1. Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

    Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

    Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

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    The optical encoder on the rear of my servo motor would not do well if any splash got into it, and I also needed some means of strain-relieving the cables connecting to the motor and encoder too. Both needs were met by making an enclosure with 3D printed ends, and a thin aluminum tube for the main length. These ends, The flange and cap, both attached to the aluminum tube with O-ring compression seals to keep out moisture. The cables connecting to the sensors and motors on the iris connected to the rear cap through a cable grip with gland seal, further guarding against liquid entry to the sensitive electronics compartment.

Step 14: Design attachments for Ultrasonic Sensor and Fan

  1. Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

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    I wanted to add the option of fan so this could work in still air conditions, and an ultrasonic sensor to detect the presence and distance of the soap membrane. Since both of these work best from an axial position, I unified the mounting assembly for both.
    First, I accurately measured the ultrasonic sensor and fan and modeled them in Inventor CAD. This allowed me to make the housings fit these items perfectly- Note the tight fit. I found some 1/4" diameter aluminum rod stock for the struts, and 3D printed clamps for that diameter.

    The ultrasonic sensor I put into a housing to protect it's bare circuit board from any splashes.

Step 15: Cut the Rotating and Fixed Aluminum Rings

  1. Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

    Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

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    After the design is complete for all the parts that attach to the frame and rotating rings - the cable tensioners, ring support bearings, pump fittings, cable terminations - the design can be finalized and cut for the frame and rotating ring of the concentric iris.
    I made a model of the rings based on the desired soap membrane size and minimum ring thickness needed for strength. I then made an assembly, and constrained the various attached parts to lay where I wanted them. Then I used the helpful feature of Autodesk Inventor to edit parts in assembly, and project the geometry of bolt holes and other intruding parts onto the rings. In this way, complex mating assemblies can be built up relatively simply.

    The first concentric iris I made entirely using the waterjet cutter, but the edge-quality of the waterjet cut is rough, and the rolling noise of a metal roller wheel on this rough surface was undesirable. Sanding it manually worked, but since I had access to a HAAS CNC mill, I elected to finish the rings there. This also allowed me to drill and tap many holes automatically, saving several hours of work compared to doing so manually. I cut parts on the waterjet, slightly oversize, and finished them to final dimensions on the HAAS CNC mill.
    To simplify the workflow of roughing a part on the waterjet and finishing it on the CNC mill, I placed registration features in the part to be cut out on the waterjet. These consisted of three 1" circular bores around the perimeter of the large ring, whose center points could be found very accurately using a Renishaw Touch Probe such as our HAAS CNC mill is equipped with . I also made a Jig plate to hold the large flat rings. Much of this process is written up in a separate instructable, CNC it however it lays.

Step 16: Making a stainless steel collection trough

  1. Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

    Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

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    Soap solution flows down the cables during operation, and needs to be collected to prevent a mess, as well as to make efficient use of liquid by recycling. I made a stainless steel collection trough that surrounds the entire lower half of the iris. It attaches to the iris with nylon stand-offs, which electrically isolate the aluminum ring from the stainless steel. (This is necessary to prevent galvanic corrosion of these dissimilar metals.)
    I cut the 16 gauge 304 stainless steel out on the water jet. In total, there were four pieces: the front and back "C" shapes, and the two rectangular strips which unite them.

    A Jig to hold parts while tack-welding together: To TIG weld the stainless together with minimal distortion, I held the front and back "C" shapes at the correct distance from each other with spacers cut from aluminum tubing, and clamped them to these spacers with through-bolts. bolt holes for mounting the trough onto the iris had been cut at the same time as the overall part contours.

    Slip-roll the pieces that will form the bottom of the trough so they approximately fit the curvature of the outside of the "C" face pieces. I pre-bent the rectangular pieces that form the outer edge/bottom of the trough using a slip-roller. First, I applied masking tape to all sides of the stainless to prevent it's smooth finish from becoming scratched. Then I passed it through the rollers until it's curvature closely matched the curvature of the "C" pieces. Final adjustment of the curvature was performed by hand, bending over the edge of a table.
    TIG welding: I used a current of 50 amps with a 1/16" tungsten sharpened to a fine point, and made tack welds every inch or so until the whole assembly fit together well. Then, I stagger-welded alternate 1-inch lengths of the seam, so that heat would not concentrate in any area too much. Stainless steel expands a lot when heated, and also conducts heat very poorly. As a result, it is common for stainless parts to warp a lot during welding. I wanted this to fit very well and so aimed to minimize distortion by the following steps:


    weld fast:
    don't use too low a current, which counterintuitively leads to more heating and warping, because it takes longer to form the puddle and heat is spreading out the whole time. keep the tungsten VERY close to the work piece. Most of this was done with 1/16" distance between tungsten and puddle. you need a steady hand- brace off the part. If the fit-up is good, you won't need to add filler metal: you can just melt the edges together. This is called an endogenous fusion weld. The strength of the weld is less important in this application, compared to having a watertight continuous bead, and low distortion.
    Don't let heat concentrate in the any area
    Weld in short lengths, an inch or two at most at a time. skip around, so heat is spread evenly. let it cool off for 15 minutes every few minutes of welding.

Step 17: Position Registration

  1. Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

    To sense the home position of the iris, I installed a hermetically sealed magnetic sensor. When a magnet on the rotor nears this sensor, a contact is closed which is detected by the microcontroller. This then defines the home position.

    The magnet is held onto the rotor with a 3D printed mount which has long slots to allow fine adjustment of what angle the system sets as 'home'.

Step 18: Make a stand for the iris

  1. Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

    Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

    Die CNC Blase Iris: ein computergesteuertes Riesen Bubble Machine

    I made a simple stand for the iris by welding a 2" tube to a flange. Nylon inserts support an inserted mast / shaft at the top. This mast bolts to the iris.
    Cut a flange with bolt holes to clamp it to a base board, and a hole to insert the tube. TIG-braze the tube to the flange. lathe-turn two collars to insert into the tube, one with no shoulder which will insert some distance down into the tube, and one with a collar which will sit at the top of the tube. Both collars have a central hole for the mounting post attached to the iris. I waterjet-cut the mast for the water jet using Inventor's Project Geometry features in assembly-view. This allowed me to align bolt holes so they would line up when the iris and it's trough were perfectly vertical.

Step 19: Arduino Code


  1. The control of this iris is in two modes, determined by the position of a toggle switch:
    automatic mode - a button press triggers a cycle of cable wetting, iris opening, fan activation, and iris closure. manual mode - motions of the control knob are mapped to the iris position - the iris follows intimately the position of the control knob, with such fidelity as to suggest a mechanical linkage. A button triggers the activation of a fan.