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Arduinoで自作HUD⑦ コンバイナを作ったけど失敗した

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2015/11/05 9:30 am
Blog Category / 制作ログ
 

アクリルの加工
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前回はArduinoのケース・シールド・本番の配線を済ませていた。残る作業は虚像を投影させるコンバイナの制作。手始めにアクリルを切り出してみる。アクリルの切断は専用のアクリルカッターで溝を掘り、溝を支点として一気に力を加えればシャープに切り離すことができる。
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切ったままのアクリルをそのまま用いてもいいんだけど、曲面になるように加工してレンズ効果を持たせて少しでも投影距離を伸ばしたい。曲面加工はスカルピー焼成に使っているオーブントースターで温めて、アクリルが柔らかくなった頃を見計らって取り出して曲げるようにした。
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これは曲げすぎて失敗。
ここまで曲げると虚像がまともに投影できなくなってしまう。曲げる量はほんの少し、一見すると曲がってるかどうか判別できない程度でいい模様。
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これが成功パターン。極わずかしか曲がっていないけど、LEDディスプレイの数字を投影させてみると狙い通りレンズ効果が出て虚像感が倍増してくれた。やったぜ。
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そして曲げたアクリルをハーフミラー化させるべく、自動車用のミラーフィルムを水張りした。
コンバイナユニットの出力と仮設置、投影テスト
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いきなりだけど、ユニット完成。
3Dプリンタで出力したユニット一式。このユニットに反射用のミラーとハーフミラーを設置する。ハーフミラーは角度が調整できるように設計した。
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組付けて完成。実際に車に持ち込んでテストしてみよう。
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色々と駄目だった。。
実際に虚像を投影してみると、虚像としての振る舞いは素晴らしく、自分の目の位置から4〜5m先に数字が浮かび、これは運転中の視認性良すぎだろ…と興奮した。しかし、ユニットの設計が良くないせいで数字を投影する高さが写真の位置から上に調整できない。ハーフミラー・反射用ミラーの角度、上方のLEDユニットの前後位置、それぞれが丁度の場所で決まらないと虚像の見え方が悪く、なかなか調整がシビアだ。他にもハーフミラーを挟んでいるアームの存在感が強すぎてうざったい。ハーフミラーの透過率が低すぎるのも気になった。
改良する点
・反射用ミラーの角度を調整できるようにする
・ハーフミラーのアームを目立たないようにする
・ハーフミラーの透過率を上げる
「あと少し」がなかなか仕上らない。GIGAZINEでスマートフォンを用いたHUDのキックスタータープロジェクトが紹介されていたりして、こんな面倒臭い方法を取っている自分の事が馬鹿らしくなってくるけど、DIYの精神は試行錯誤にあると思うのでめげずにゴールまで進みたい。

Arduinoで自作HUD⑥ Arduinoケースとシールドの制作

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2015/10/19 9:30 am
Blog Category / 制作ログ
 

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前回の記事で裸のArduinoとブレッドボードでのテストが邪魔臭いと書いた。Arduinoを実際に車内に設置する為のケース、本番の為の配線をほどこす必要が出てきたので制作に取り掛かった。
Arduinoケースの制作
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いきなり完成。
Arduinoケースは3Dプリンタのネタ的にはスタンダードで、thingiverseなどでは多くのデータが公開されているけど、シールドを装着して更に全体を蓋で覆うような形状のデータは見つからなかったので自分で設計、出力した。
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OK、カッチリと収まった。
シールドの制作
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ブレッドボード上の配線をArduino用のシールドに実装。LEDディスプレイ、OBD2中心ユニットの配線、圧電ブザー、抵抗等をハンダ付け。端子を使ってスマートに処理してもよかったけど、材料を持ちあわせていなかったのでコードを直接ぶっ刺した。見た目は悪いけどケースで覆うわけだし、一度設置したら何度も触るような性質の物では無いのでこれで良しとする。
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これで配線が必要なユニットが全て揃った。少しずつ制作を進めているので時間はかかってしまっているけど、脳内に描いた想像をこうして具現化すると俄然楽しくなってくるね。
Arduinoケースの完成図
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蓋を被せてみたら…でけえな。天面が反ってしまったけど、車内の見えない箇所に固定するので、もうこれでいいや。機能的には問題無いし。
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こちら側から配線が出る。
これで自作HUDの制作は終盤へと差し掛かった感。残る課題はコンバイナの設計・出力と、OBD2ユニットの電源を常時電源からアクセサリー電源に切り替える改良といったところ。

Arduinoで自作HUD⑤ LEDディスプレイの車内用マウンタ制作

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2015/10/18 9:30 am
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huds8
前回はLEDディスプレイのカバーを完成させていた。そして今回はそのLEDユニットを車内に固定する為のマウンタをCADで設計し、3Dプリンタで出力した。写真がそのマウント一式。上のアームは車内のサンバイザーに固定するためのパーツで、もう片方はLEDユニットをアームに固定するためのもの。
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Tの字になった凹凸を嵌め合わせる事でスライドし、位置を調整することができる。位置決め後は写真には写っていないけど、下部にM4ボルトサイズの穴にタップを切っていて、ボルトを締めることで固定ができる。
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LEDユニットには固定用の突起があり、これをマウンタの穴に合わせてM4ボルトで締め込んで固定。この箇所もタップを切っている。
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本来は上下の向きが逆
OK。前後位置、角度が調整できるマウンタが完成した。これを車内に持ち込んでみよう。
車内への設置テスト
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サンバイザーと天井のカバーにマウンタの爪を引っ掛けて固定。黒くてゴツくてけっこう目立つな。いかにもDIYといった雰囲気を醸し出している。この後はLEDを点灯し、ミラーやレンズ、アクリルの切れ端に投影させてコンバイナの構想を練った。
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ブレッドボードと裸のArduinoでのテストは取り回しが悪いしショートさせる危険性もあるので、次はArduinoのケースを作るようにする。

Arduinoで自作HUD④ LEDカバーへのマウント・ボタン操作と照度調整実装

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2015/09/28 9:30 am
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3Dプリンティング
自転車にのるはずが雨だったのでDIYヘッドアップディスプレイの制作を進める。前回の記事でマトリクスLEDマウントの設計を失敗していたが、設計のミスを直し、続けてLEDのカバーを3Dプリンタで作った。
マトリクスLEDカバーの仕様
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面が汚いのは3Dプリンタベッドの掃除をサボった結果です
内部の出っ張りはマトリクスLEDを固定する用。側面の2つの穴はタクトスイッチと光センサ(CDS)を固定する穴。天面の穴は配線を通す穴となる。
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マウントに固定したLEDを静かに挿入。
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LEDマウントとカバーは少しの抵抗がある程寸法がピッタリなので、ネジや接着剤で固定しなくても大丈夫だった。
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心配なので後から排気用の穴を電動ドリルで空けた
配線のハンダ付け
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苦手なハンダ付けに進む。まずはスイッチの端子に配線をハンダ付け。後から熱収縮チューブでハンダ付けした箇所を覆った。
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続けて光センサも処理。
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あまり配線の数が増えると鬱陶しいので、スイッチと光センサのマイナス線はマトリクスLEDのマイナスへ合流させる。
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ハンダ付けを行ない、絶縁テープで保護。
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2mm厚のカバーをM4ボルトで固定。
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最後に配線をチューブで覆い、ディスプレイ部が完成した。無骨でかっこいい。
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