Pixel Auto Flip

Flip Book을 모티브로 하여 아날로그와 디지털을 접목시켜 만든 Auto Flip Art Wall입니다.

Step 1: 배경

이 프로젝트는 다양한 재질에 따라 다양한 반사를 극대화하여 사람들에게 표현하고 싶었기 때문에 탄생했습니다. 이것은 일상에서 보고 지나치던 반사에 대한 매력을 표현하기 위해 개발되었습니다.

우리가 처음으로 생각했던 문제는 다양한 반사를 어떻게하면 다양하게 표현할 수 있는가에 대한 것이었습니다. 우리는 이 아이디어를 위해 여러가지 형태를 참고했습니다.

우리는 우연히 플립북 애니메이션을 발견했습니다. 손으로 작동되는 아날로그 플립북과는 달리 모터가 장착된 오토 플립북은 디지털 속에서 아날로그를 느낄수 있었습니다. 플립북이 돌아갈 때, 다양한 재질을 사용한다면 흥미로울 수 있다고 생각했습니다.

우리는 또한 플립북 애니메이션을 어떻게하면 더 응용할 수 있을지에 대해 생각했습니다. 우리가 발견한 플립북은 정사각형이지만, 1개의 플립북만을 사용해 그것을 통해 애니메이션을 하는 구조가 일반적이었습니다. 여러개의 플립북을 사용하여 인터렉티브 요소를 포함한 벽을 만들면 어떨까 생각했습니다.

단순하게 벽이 움직인다는 느낌이 아니라, 그 벽을 이용하여 우리가 원하는 이미지를 표현한다면 재질에 따른 다양한 반사와 아날로그와 디지털을 동시에 느낄 수 있는 흥미로운 체험을 선사할 수 있다고 생각했습니다.

우리는 이러한 목표를 가지고 작업을 진행하였습니다.

- 아날로그와 디지털을 접목

- Flip Book 구조를 활용

- 인터렉티브 벽 구현

Step 2: 재료

- 내부 재료

1. 카플링 25개 coupling

2. 3mm 황동봉 25cm*25개 brass bar

3. 3T 아크릴 3mm 3t 30cm*30cm acrylic

4. 3mm 나무봉 200개 3mm Wood Bar

5. 케이블 클램프 400개 5mm cable clamp plastic

-플립북 재료

6. PP 반투명 판 200개 pvc book cover sheet

7. 벨벳 시트지 검정 black velvet sheet

8. 스펭글 천 sliver splanges

9. PET 홀로그램 시트지white hologram sheet 30cm*30cm

10. 크라이런 메탈 스프레이 9mm 실버 스팽글 krylon metallic silver spray

-외부 재료

11. 아두이노 우노 R3 호환보드 arduino uno

12. 5V 스텝모터 (DC 5V 4-phase 5-wire stepper Motor) 5v stepper motor + ULN2003 Driver Board for Arduino

13. ULN2003 모터드라이버 (ULN2003 Stepper Motor Driver Board)

14. DPLC-485HCA DPLC-485HCA

15. 5V SMPS computer power supply

16. 20mm 프로파일 20mm Profile

17. 유전원 USB HUB usb hub

18. ㄱ자 경첩 L Hinge

19. 평면 ㄱ자 경첩 L flat hinge

20. 볼트 bolt

21. 너트 nut

22. 육각렌치 wrench

23. 에폭시 epoxy

24. 3M 스프레이 3m spray adhesive

Step 3: 제어보드 선택

Arduino는 사용할 수 있는 오픈소스와 라이브러리가 많아 우리가 쉽게 사용할 수 있었고, Processing도 같은 언어를 사용하고 있기 때문에 호환에 무리가 없을 것이라고 판단하였습니다. 그 후에 이 프로젝트를 진행하기 위한 요구 사항을 점검했습니다.

- 빛 : 재질의 반사를 극대화 할 수 있는 강한 조명을 사용해야 합니다. - 재질 : 다양한 빛의 반사를 보여줄 수 있는 재질이어야 합니다. - 플립북 구조 : 우리가 원하는 애니메이션을 위해 각도가 자유자재로 컨트롤 될 수 있는 스텝모터를 사용해야 합니다. - 아두이노 : 초기에는 아두이노 하나로 모든 모터를 제어하려고 했으므로 아두이노 메가가 필요했습니다.

하지만 프로세싱은 한개의 아두이노와 통신을 하고 있기에 다른 아두이노가 필요함에 따라 프로세싱이 보낸 데이터가 다수의 아두이노에 보낼수 있는 방법이 필요 했습니다.

이에 따라 1:N 양방향 통신이 가능한 RS485 통신이 포함 된 DPLC485HCA 모듈을 사용하게 되었습니다.

이로써 프로세싱은 한개의 아두이노(Master 아두이노)와 Serial 통신으로 데이터를 전송하며 Master 아두이노는 데이터를 각 Slvae 아두이노에게 보내기위한 전처리 과정을 거친뒤 DPLC-485HCA 모듈을 이용하여 Master-Slave 간 통신을 구성 하였습니다.

Slave 아두이노는 Master 로부터 받은 데이터를 이용하여 각 모터의 돌아갈 각도를 제어하여 이미지가 처리된 결과를 모터의 움직임으로 시각적으로 표현할 수 있습니다.

Step 4: 플립북 재질 선택

이 프로젝트는 다양한 재질에 따라 다양한 반사를 극대화하여 사람들에게 표현하고 싶었기 때문에 빛의 반사가 각각 다른 4가지의 재질을 선택하였고 각도에 따라 다른 재질이 나오도록 하였습니다.

- 홀로그램 : 빛의 반사가 심하여 가장 밝게 보이는 재질입니다.

- 스팽글 : 다수의 스팽글이 반사되어 다양한 반사를 한 눈에 보여주는 재질입니다.

- 무광 메탈 : 재질이 빛을 먹어 반사가 약한 재질입니다.

- 벨벳 : 광택에 의해 빛에 따라 다양하게 색이 변화하는 재질입니다.

Processing을 이용한 모터제어를 통해 위의 재질들을 표현하기 위해서 표현 할 사진을 회색조 필터를 이용하여 흑백 사진으로 변경 후 픽셀 조정을 통한 모자이크 처리를 하여 5X5 픽셀화 한 후에 각 픽셀의 색의 최소값과 최대값을 측정 후 4구간의 색으로 나누고 각 픽셀 값을 모터에 전송하여 모터의 회전에 따라 각 구간의 표현을 홀로그램, 스팽글, 무광 메탈, 벨벳 소재로 나타내었습니다.

Step 5: 구조 설계 및 프로토 타이핑

구조를 결정할 때 고려해야 할 점 :

- 서로의 모터에 충돌이 없어야 함

- 플립북이 원하는 각도에 멈춰야 함

- 플립북과 외곽 프레임간의 간섭이 없어야 함

우리는 비교적 가공이 쉬운, 아크릴판 3T를 사용했고, 아크릴판을 감당할 수 있고 비용 및 가용성 때문에 금속 프로파일을 사용하기로 결정했습니다.

구조는 5*5, 총 25개의 직사각형으로 구성됩니다. 각각의 아크릴판은 아크릴 컷팅기를 사용하여 아크릴을 원하는대로 재단한 다음 경첩과 나사를 이용해서 서로를 조립했습니다.

아크릴판 사이사이에 남겨진 유격은 서로의 모터에 충돌이 일어나지 않고, 케이블들을 보호할 수 있는 장소로 사용했습니다.

Step 6: 스텝 모터 및 구조 설치

우리는 25개의 스텝모터를 사용했습니다.

- 아두이노 1개당 2개의 스텝모터 사용

- 정사각형 오른쪽 가운데에 스텝모터 설치

- 스텝모터를 고정시키기 위해 나사를 사용

- 스텝모터에 신주봉을 연결하기 위해 카플링을 사용

- 신주봉 밖에 나무봉을 연결하고 그곳에 클램프로 재질을 연결

Step 7: 내부 구조 설치

Step 8: 버튼 설치

우리는 플립북을 이용하여 이미지를 표현하면서 인터렉티브 효과를 극대화하기 위해 이미지별로 각기 다른 키보드 버튼을 선택했습니다. 사용자가 키보드를 누르면 모터와 플립북이 작동하면서 키보드별 이미지가 나타납니다.

Step 9: 8단계 : 와이어링

정사각형에는 25개의 스텝모터와 14개의 아두이노, DPLC-485HCA 14개를 사용했습니다. Processing과 Master 아두이노는 서로 연결되어 있어야 합니다.

우리는 브레드 보드를 이용하여 연결했습니다. 브레드보드에서 +와 -부분을 나누어서 모터와 연결해 전력을 충분히 공급하려고 했습니다.

Master 아두이노
1. DPLC-485HCA의 ①번은 통신선으로 POWER인 +와 연결

2. DPLC-485HCA의 ②은 아두이노 2번핀과 연결

3. DPLC-485HCA의 ③은 아두이노 3번핀과 연결

4. DPLC-485HCA의 ④은 아두이노 3번핀과 연결

5. DPLC-485HCA의 ⑤은 아두이노 5V핀과 연결

6. DPLC-485HCA의 ⑥은 통신의 GROUND로 BREADBOARD에서 아두이노의 GND선과 연결

Slave 아두이노
- MOTOR 1 1. ULN2003 모터드라이버1의 IN1과 아두이노 12번 핀과 연결

2. ULN2003 모터드라이버1의 IN2와 아두이노 5번 핀과 연결

3. ULN2003 모터드라이버1의 IN3와 아두이노 6번 핀과 연결

4. ULN2003 모터드라이버1의 IN4와 아두이노 7번 핀과 연결

5. ULN2003 모터드라이버1의 -와 BREADBOARD의 -와 연결

6. ULN2003 모터드라이버1의 +와 BREADBOARD의 +와 연결

- MOTOR2

1. ULN2003 모터드라이버2의 IN1과 아두이노 8번 핀과 연결

2. ULN2003 모터드라이버2의 IN2과 아두이노 9번 핀과 연결

3. ULN2003 모터드라이버2의 IN3과 아두이노 10번 핀과 연결

4. ULN2003 모터드라이버2의 IN4과 아두이노 11번 핀과 연결

5. ULN2003 모터드라이버2의 -와 BREADBOARD의 -와 연결

6. ULN2003 모터드라이버2의 +와 BREADBOARD의 +와 연결

-DPLC-485HCA

1. DPLC-485HCA의 ①번은 통신선으로 POWER인 +와 연결

2. DPLC-485HCA의 ②은 아두이노 2번핀과 연결

3. DPLC-485HCA의 ③은 아두이노 3번핀과 연결

4. DPLC-485HCA의 ④은 아두이노 3번핀과 연결

5. DPLC-485HCA의 ⑤은 아두이노 5V핀과 연결

6. DPLC-485HCA의 ⑥은 통신의 GROUND로 BREADBOARD에서 아두이노의 GND선과 연결

- COMPUTER POWER SUPPLY

1. BREADBOARD의 +,-을 COMPUTER POWER SUPPLY의 5V의 +,-에 연결

Step 10: 전력 공급

Processing은 컴퓨터와 연결이 되어야 작동하기 때문에 전력이 부족하지 않은 유전원 USB HUB를 사용하여 전력을 공급하였습니다. 하지만 유전원 USB HUB만으로 전력이 부족하여 아두이노 하나에 연결된 모터 2개 중 하나의 모터를 5V SMPS에 연결하여 전력이 부족하지 않게 하였습니다.

Step 11: Play!

Step 12: Underconstruction....

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    Discussions

    0
    None
    Dominik_S

    8 hours ago

    You must have had a hard time. Interesting!