基于Arduino的花瓶

实物图：

一、项目材料

材料：

• 白色PLA线材
• 1/8英寸厚的亚克力板
  硬件：
• 16x16像素网格的Neopixel灯带
• Arduino Uno开发板
• 面包板
• 电线
  软件：
• Fusion 360
• Rhino+Grasshopper
• Prusa切片软件
  制作：
• 3D打印机
• 激光切割机。

二、扩展项目展示

我受到了maketvee的Neopixel花瓶的启发，他们3D打印了一个可以插入LED灯环的花瓶，并使用透明的PETG线材引导光线围绕它。我想做一些也能沿着结构引导光线的东西，但要有更复杂的图案。最初，我考虑使用透明线材打印类似树状的结构，但在担心层间可能会变得模糊，不利于光线传输后，我转而使用了透明亚克力，这导致我设计了一个平面结构。

三、框架设计

根据我已有的LED网格的尺寸，我尝试了一些排列方式，并决定每个亚克力片上放两个像素点，这样每边就有五个片，总共二十个。我草绘了底座的形状，使其可以嵌入网格中并且不会滑动。

四、最初图案设计

起初，我尝试使用Rhino Grasshopper中的教程来创建视觉上复杂的生成性图案。我的意图是从这些复杂图案中提取线条，用作亚克力片的轮廓。然而，我发现这非常具有挑战性，因为我对线条的属性控制不多，并且很难将它们制作成可用的形状。在我的同伴评审中鼓励我使用原始形状和布尔运算来创造新的图案，尽管这种方法需要从头开始，但最终会更容易。

五、改进图案设计

在与Devon进行了同行评审后，我着手在Rhino Grasshopper中创建可用于亚克力条的图案。这些图案是在Python节点中制作的，但我使用了Grasshopper节点来创建每个面的尺寸和亚克力片需要适配的位置的指导轮廓。我对Grasshopper中创建的图案进行了一些轻微的手动调整，以确保它准备好进行制造，比如从块状图案中移除细小的锯齿状部分。

六、组装测试

为了确保我的花瓶能够正常工作，我进行了两个主要的测试。第一个测试是查看我心目中的形状是否能够很好地适配到Neopixel网格中。第二个测试是关于亚克力片装入PLA凹槽的公差测试。插槽测试效果相当好，尽管后来我意识到这是因为它是一个柔性件而帮了大忙，公差测试表明0.25毫米的公差会留下一个松散但可以接受的配合。后者的测试因为打印多次失败而被推迟了。

七、组装花瓶

在Fusion 360中，我首先创建了像素网格，以便我直观地检查一切是否对齐。然后我挤出了基本的墙体形状。接下来是为每个透明件的底部制作凹槽，像素将与亚克力的底部对齐——虽然每件的形状都不同，但它们接触像素的插槽是一致的。最后是将图案的DXF文件从Fusion中取出，并将它们挤出到墙体中。一切都参数化了，以便后续调整，尽管我确实在草图中的操作没有保存在时间线上，并且没有响应后续的参数变化。

我还使用Fusion将图案取出，使用移动或偏移工具（取决于图案）来创建0.25毫米的公差，并导出用于激光切割的文件。

八、LED组装

我的Neopixel灯网格由Arduino Uno和一个简单的面包板设置控制。代码在通过亚克力暴露的像素上运行彩虹图案。

九、打印和切割

激光切割的部件制作迅速，没有出现问题。尽管之前在3D打印早期部件时遇到了许多问题，但最终（非常长）的打印尝试第一次就成功了。在打印接近尾声时，轴发生了偏移，导致打印件的两侧出现了一条线，但幸运的是，这并没有影响到部件的装配。有趣的是，尽管之前的压配合测试表明0.25mm的公差会导致配合松动，但最终打印出的部件配合非常紧密，甚至有些难以装配。两侧支撑结构留下的印记可能是导致这种情况的原因之一，此外，测试件与最终件的打印方向不同也可能有所影响。

十、最终结果

我对最终效果感到满意。亚克力片与Neopixels的顶部配合并不完美，有些亚克力片也很难装进去，但整体形状还是实现了预期效果。我最喜欢的图案是波浪形的尖刺（它们从塑料结构的顶部伸出，使轮廓变得有趣）和打孔图案（那些小小的激光切割矩形扩散了很多光线）。我发现这些发光的部件是一个非常有趣的挑战，看到这些图案的效果，我对涉及LED和透明结构的未来项目有很多想法。

希望你喜欢这个项目，并在构建过程中找到乐趣！如果你有任何问题或需要帮助，欢迎在评论区交流。

作者：Svan.

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