このSTEAMロボット工学とメカニズムプロジェクトでは、学生はLaserMakerを使用してリモコンのまばゆいばかりのライトボックスを設計および構築します。このレッスンでは、ボックス構造の設計、ワンクリックボックスの構築、リングアレイ、装飾的なライトホール、TTモーターの取り付け、LEDライトストリング、2.4Gリモートコントロールコンポーネント、配線、レーザー切断、およびハンズオンアセンブリを接続します。

このプロジェクトは、学生が静的レーザーカットボックスをパワーライトディスプレイに変えるのに役立ちます。学生は、中空のボックス、回転ターンテーブル、LEDライトストリング、モーター、レシーバー、およびバッテリーがどのように連携して、カラフルな夜間照明効果を作成するかを探ります。

1.レッスンの概要

アイテム	詳細
プロジェクト	リモコン眩しいライトボックス
ソフトウェア	LaserMaker
主なスキル	ワンクリックアーティファクト、直角ボックス、ギャラリーグラフィック、リングアレイ、グループ化、コピーとペースト、長方形ツール、ユニオンツール、距離測定ツール、楕円形ツール、トレース、切断、配線、およびアセンブリ
提案された材料	Basswoodラミネート、40 cm × 60 cm × 3mm
教室フィット	ロボット工学とメカニズムのプロジェクト、ライトボックスの設計、メーカー教育、レーザー切断、電動構造、および初心者のリモートコントロール活動

1.1プロジェクトの目標

学生は、装飾的な光透過穴を備えた正方形のライトボックスを設計し、モーター取り付け機能を追加し、サポートフィートを作成し、LEDライトストリングの回転ターンテーブルを描き、部品をレーザーカットし、制御コンポーネントを配線し、動的な照明ディスプレイを作成できます。

1.2推奨される教室の使用

教師の場合:このプロジェクトを使用して、ボックス構造、デジタルパターンアレイ、電動ムーブメント、照明デザイン、配線、および製品スタイルのアセンブリを接続します。

学生のために:このアクティビティを使用して、フラットなレーザーカットパネルがどのように動力付きの3次元ディスプレイになるかを学びながら、カラフルなライトボックスを作成します。

Makerspacesの場合:レーザー切断、LED、TTモーター、およびリモートコントロールコンポーネントを組み合わせた導入プロジェクトとして使用します。

2.学習目的

2.1学生が学ぶこと

LaserMaker One-Click Artifactを使用して、ほぞ穴とほぞ穴のエッジを持つ直角のボックスレイアウトを生成します。

ギャラリーグラフィックとリングアレイで装飾的な光伝送パターンを作成します。

モーター取り付けグラフィック、ねじ切り穴、サポートフィート、およびLEDライトストリング用のターンテーブルを追加します。

モーター参照マーク、穴、ボックスパネル、サポートフィート、およびターンテーブル部品のトレースおよび切断プロセスを設定します。

ライトボックスを組み立て、TTモーター、2.4Gレシーバー、バッテリー、およびLEDライトストリングを接続します。

2.2 STEAMスキル開発

デザイン思考:ランタンや遊び場の照明機能のアイデアを、装飾的な穴とダイナミックな照明効果を備えたレーザーカットボックスに変えます。

計算思考:ディメンション、ボックス生成設定、リングアレイパラメーター、グループ化、コピー、およびレイヤープランニングを使用して、クリーンなデジタルモデルを準備します。

エンジニアリング思考:モーターの配置、ターンテーブルの半径、LEDの位置、ワイヤールーティング、ボックスの安定性、サポートフィート、ライトボックスの開きやすさを検討してください。

2.3責任あるメイキング

学生は、バッテリー、レシーバー、モーター、LED、および可動コンポーネントを使用する場合は、動力付き部品を注意深くテストし、教師またはラボの監督者の指示に従う必要があります。ライトボックスは、ワイヤが保護され、回転部品がボックスパネルにこすらないように組み立てる必要があります。

3.実世界のコンテキスト: なぜ眩しいライトボックスを作るのですか?

ライトボックスやランタンスタイルのディスプレイは、遊び場、お祭り、教室、メーカーイベントでよく使用され、明るい視覚的な雰囲気を作り出します。装飾的な穴が箱に切られるとき、ライトは周囲のスペースに通り、パターンを突き出すことができます。

このプロジェクトでは、LEDライトストリングが移動して変化するライト効果を生み出すことができるように、学生はボックス内に回転モーターを追加します。その結果、構造、光、動き、制御を組み合わせた小型のパワードディスプレイができます。

まばゆいばかりのライトボックスプロジェクト紹介画像 — プロジェクトの課題は、夜間の遊び場を表示するためのカラフルなライトボックスを作成することです。

眩しいライトボックスのコンセプトと回転モーター分析 — ライトボックスは、装飾的な穴と内部回転モーターを使用して、変化する光の効果を生み出します。

眩しいライトボックスコンポーネント構造の概要 — 完成したライトボックスは、ボックスシェル、シャーシ、照明システム、モーター、および制御システムとして分析できます。

4.材料と部品の計画

4.1装置リスト

ライトボックスをモデル化する前に、学生はプロジェクトで使用される電子部品、構造材料、照明部品、およびハードウェアを特定する必要があります。

いいえ。	名前	数量
1	バッテリー付き2.4Gリモコン	1
2	2.4Gレシーバー	1
3	TTモーター、1:120	1
4	ケーブル付き18650バッテリー	1
5	Basswoodラミネート、40 cm × 60 cm × 3mm	1
6	M3ネジとナット	いくつか
7	LEDライトストリング	1

眩しいライトボックス装置と电子部品 — このプロジェクトでは、2.4Gリモコンキット、TTモーター、バッテリー、LEDライトストリング、バスウッドパネル、およびハードウェアを使用しています。

4.2構造部品リスト

レーザーカット構造は、ライトボックスパネル、シャーシ、およびLEDライトストリングターンテーブルに編成されています。

部品番号	パーツ名	部品の数	関数
1	ライトボックスパネル	6	装飾的な開口部を通して光を表示する
2	シャーシ	1	モーターを固定し、箱を支えて下さい
3	ターンテーブル	1	LEDライトストリングを保持し、TTモーターで回転します

5.レッスン手順

5.1ライトボックスを生成する

LaserMakerを開き、メニューバーから [One-Click Artifact] をクリックします。このツールは、ボックス構造のフラットレイアウトをすばやく生成できるため、各パネルとジョイントを手動で描画する場合に比べて時間を節約できます。

LaserMakerでワンクリックアーティファクトを開く — [One-Click Artifact] を開き、ライトボックスのレイアウトの生成を開始します。

ポップアップウィンドウで、直角ボックスツールを選択します。ソースワークフローでは、ボックスの長さ、幅、高さがそれぞれ100mm、ノッチサイズが15mmに設定されています。ボックスを作成する前に、フラット表示マップをプレビューします。

まばゆいばかりのライトボックスの直角ボックス設定 — 直角ボックスツールでボックスの寸法とノッチサイズを設定します。

ツールヒント:ノッチサイズは、ボックスレイアウトのほぞ穴とほぞの長さです。ソースワークフローでは、レーザー補償設定は、ノッチサイズが15 mmに設定されている場合、実際に生成されるほぞの長さが約14.4mmであることを意味します。

[OK] をクリックして、描画領域に6つのボックスパネルを生成します。生成されたパネルは、設計および組み立て中に有用な方向ラベルを含む。

LaserMakerで生成された6パネルのライトボックスレイアウト — 描画エリアにライトボックスの6面を生成します。

方向ラベルをパネルの外側に移動して、中央の領域が装飾的なパターンと透過穴のために明確に保たれるようにします。

パネル外のボックス向きラベルの移動 — 装飾的なグラフィックを追加する前に、パネルラベルをボックス面の外側に移動します。

5.2星型のライトホールを追加

ギャラリーパネルを開き、Basic Graphicsからペンタグラムグラフィックを選択します。キャンバスにドラッグして、15mm x 15mmにサイズを変更します。

LaserMakerギャラリーから五芒星のグラフィックを選択する — 五芒星のグラフィックを選択します。

ペンタグラムのグラフィックを15mm × 15mmにサイズ変更する — ペンタグラムを15mm × 15 mmにサイズ変更します。

ペンタグラムを選択し、高度なツールからリング配列ツールを開きます。配列プレビューは、学生が中心点の周りに繰り返される星のパターンを作成するのに役立ちます。

五芒星パターンのリングアレイツールを開く — リングアレイを使用して、複数のペンタグラムを円形のパターンに配置します。

ソースワークフローでは、リングアレイの設定は開始角度6 ° 、ステップ角度50 ° 、コピー数7、およびセンターX 30です。これらの設定は円形の星のパターンを作成します。

まばゆいばかりのライトボックススターパターンのリングアレイ設定 — リング配列パラメーターを調整して、円形の星のパターンを作成します。

円形の星パターンの中心に別の五芒星を追加し、星のグラフィックをグループ化して、それらをコピーして1つのパターンとして配置できるようにします。

LaserMakerでスターパターンをグループ化する — 星のパターンをグループ化します。

コピーとペーストを使用してグループ化されたスターパターンを複製し、そのパターンをライトボックスパネルに配置します。

グループ化されたスターパターンのコピーと貼り付け — グループ化されたスターパターンをコピーして貼り付けます。

スターパターンをフロントパネルと他の表示パネルに配置します。下部パネルはモーターの設置に使用されるため、円形のスターパターンは必要ありません。

ライトボックスのフロントパネルにスターパターンを配置する — ライトボックスのパネルに星のパターンを置きます。

ライトボックスのレイアウトに完成した星のパターン — モーターとベースの機能を追加する前に、光伝送パターンのレイアウトを確認してください。

5.3モーターの位置とワイヤー穴を追加する

ギャラリーでOpen Source Roboticsセクションを開き、OSROBOTモーターグラフィックを選択します。キャンバスにドラッグして、モーターの取り付け穴を下部パネルに追加できるようにします。

ライトボックスのデザインにOSROBOTモーターグラフィックを追加する — ギャラリーからOSROBOTモーターグラフィックを追加します。

TTモーターがデザインで垂直に配置されるように、モーターグラフィックを90度回転させます。

OSROBOTモーターグラフィックを90度回転させる — 必要な向きに合わせてモーターグラフィックを回転させます。

モーターグラフィックを下部パネルに移動します。モーターシャフトの穴は、LEDターンテーブルがライトボックス内で回転するのに十分なスペースを持つように、下部パネルの中央に実用的な限り配置する必要があります。

ライトボックスの下部パネルにモーターグラフィックを配置する — モーターを下部パネルの中央近くに配置します。

レシーバーとバッテリーはソースワークフローのライトボックスの外側にあるため、背面パネルに小さな糸穴を開けます。ソースワークフローでは、穴は7.5mm × 5.5mmの長方形です。

7.5mm x 5.5mmワイヤーホールの長方形を描く — ワイヤーホールの長方形を描きます。

ライトボックスの背面パネルにワイヤー穴を配置する — ワイヤー穴をリアパネルに置きます。

5.4サポートフィートを追加

モーターとハードウェアはライトボックスの下に余分な高さを作り出すので、安定性を向上させるためにサポートフィートが追加されます。ギャラリーの [基本グラフィックス] セクションから丸みを帯びた四角形を選択します。

ライトボックスサポートフィート用の丸い長方形を選択する — 丸みを帯びた長方形を選択して、ライトボックスのサポートフィートを作成します。

丸みを帯びた長方形をリアパネルの右下に配置し、幅が近くのほぞ領域と一致するようにサイズを変更します。

丸みを帯びた長方形のサポートフットのサイズ変更 — サポート足のサイズを変更します。

サポートの足をリアパネルのtenonに合わせる — サポートの足をパネルの端に合わせます。

2番目の丸い長方形をコピーして貼り付けてから、背面パネルの左下に置きます。

ライトボックスパネルに2番目のリアサポートフットを追加する — 2番目のサポートフットをリアパネルに追加します。

背面パネルと2つの丸い長方形を選択し、ユニオンツールを使用してそれらを1つの接続された部分に結合します。

ユニオンの前にリアパネルとサポートフィートを選択する — 背面パネルとサポートフィートを選択します。

サポートフィートが付いている結合された後部パネル — ユニオンを使用してサポートフィートをマージします。

フロントパネルとリアパネルのテノール構造が一致するため、生徒はフロントパネルで同じプロセスを繰り返すか、リアパネルをコピーしてねじ切り穴を取り外し、サポートフィート付きのフロントパネルとして使用できます。

ライトボックスのためのサポートフィートが付いている完成したフロントパネル — フロントパネルのサポートフィートを完了します。

5.5 LEDライトストリングターンテーブルを描く

LEDライトストリングは、TTモーターシャフトに取り付けられた丸いターンテーブルの上にあります。距離測定ツールを使用して、ライトボックス内の利用可能な半径を推定します。ソースワークフローでは、ターンテーブルの半径は35mmに設定されているため、円の直径は70mmです。

ライトボックス内の利用可能なターンテーブル半径を測定する — LEDライトストリングターンテーブルの利用可能なスペースを測定します。

オーバルツールを使用し、Ctrlを押しながらターンテーブルに直径70mmの円を描きます。

LEDライトストリングターンテーブル用に70 mmの円を描く — ターンテーブルに70mmの円を描きます。

ギャラリーの機械部品からTT穴を選択し、ターンテーブルの中央にグラフィックを配置して、TTモーターシャフト穴を追加します。

ターンテーブルにTTモーターシャフトの穴を追加する — ターンテーブルの中央にTTモーターシャフト穴を追加します。

不要になった補助ラベル、赤いテキスト、または作成行を削除してから、ファイルを保存します。

削除のための補助テキストとガイドラインの選択 — 不要なラベルとガイドラインを選択します。

保存する前にライトボックスの図面をきれいにしました — 保存する前にきれいにされたデッサンを見直して下さい。

6.レーザー加工

6.1セットのトレースと切削プロセス

ライトボックスの描画は、トレースとカットという2つの主要なプロセスを使用します。ソースワークフローでは、OSROBOTモーターの輪郭がトレースに使用され、残りの構造部品、穴、装飾的な開口部、およびターンテーブルがカットされます。

製造する前に、学生は選択したレーザー切断機の速度と電力の設定を確認し、プロセスシーケンスをシミュレートし、必要に応じて切断する前にトレースが行われることを確認する必要があります。

完成したレーザーカットのまばゆいばかりのライトボックス部品 — トレースとカットの後に完成したレーザーカット部品。

7.配線とアセンブリ

7.1回路配線

アセンブリの前に、配線図を確認してください。 TTモーター、18650バッテリー、2.4Gレシーバー、およびLEDライトストリングは、プロジェクトの配線計画に従って接続する必要があります。

眩しいライトボックス回路配線図 — 配線図を使用して、モーター、レシーバー、バッテリー、およびLEDライトストリングを接続します。

7.2構造アセンブリ

まず、モーター、シャーシ、および一致するハードウェアを見つけます。ネジとナットを使用して、モーターをシャーシに固定します。

次に、ライトボックスの前面パネルと背面パネルを見つけます。シャーシでフロントパネルとリアパネルを組み立て、ワイヤーを接続するTTモーターをリアパネルのねじ込み穴に通します。

モーターシャーシとライトボックスのフロントパネルとリアパネルの組み立て — モーターをシャーシに固定し、フロントパネルとリアパネルを組み立てます。

次に、左右のパネルを見つけてベースプレートに組み立てます。次に、ターンテーブルとLEDライトストリングを見つけます。ターンテーブルをTTモーターシャフトに固定し、LEDライトストリングをターンテーブルに配置します。

ライトボックス内にターンテーブルとLEDライトストリングを取り付ける — モーターシャフトにターンテーブルを取り付け、その上にLEDストリングを置きます。

18650バッテリーと2.4Gレシーバーを見つけます。 TTモーターとバッテリーをレシーバーに接続します。最後に、上部パネルを見つけ、LEDストリングスイッチをオンにして、上部パネルを覆います。

ライトボックスを閉じる前にバッテリーとレシーバーを接続する — コントロールコンポーネントを接続し、トップパネルを閉じます。

組み立て後、照明効果、回転、配線、およびボックスの安定性を確認して、ライトボックスをデバッグします。

デバッグ中に完成したまばゆいばかりのライトボックス — 完成した眩しいライトボックスをテストしてデバッグします。

8.テスト、デバッグ、および改善

LEDライトストリングがボックスの壁にぶつからずにターンテーブル上でスムーズに回転するかどうかを確認します。

TTモーターがしっかりと取り付けられ、下部パネルの中央近くにあることを確認します。

モーターとネジが下に取り付けられているときに、サポートフィートがライトボックスを安定しているかどうかをテストします。

パネルを強く保ちながら、星型の穴が十分な光を通すかどうかを確認します。

ワイヤー穴が安全なケーブルルーティングに十分な大きさであるが、背面パネルを弱くするほど大きくないかどうかを確認してください。

9.完成したプロジェクトと反射

モデリング、レーザー加工、配線、組み立ての後、学生はリモコンのまばゆいばかりのライトボックスを完成させます。このプロジェクトは、リングアレイ、ワンクリックボックスの構築、ギャラリーグラフィック、グラフィックのサイズ変更、サポートフットデザイン、レーザー切断、回路配線、アセンブリテストなど、完全な設計から製造までの体験を学生に提供します。

まばゆいばかりのライトボックスプロジェクトの概要とLaserMakerツールのレビュー — 学生は、まばゆいばかりのライトボックスを完成させるために使用されるLaserMakerツールとエンジニアリングの決定を振り返ることができます。

10. Extensionチャレンジ

完成したライトボックスでは、LEDライトストリングの明るさを制御するには、ボックスを頻繁に開く必要があります。同時に、レーザー補償としっかりとした指関節のフィットは、繰り返し開くことをより困難にする可能性があります。

エクステンションチャレンジとして、学生は取り外し可能なカバー、ギフトボックススタイルの開口部、よりアクセスしやすいスイッチ位置、またはよりカラフルなライト効果を作成する新しいパターンシステムを備えたライトボックスを再設計できます。

11だ教師向け機器ノート

このプロジェクトは、小型のロボット工学およびメカニズムプロジェクトのシート材料の切断およびトレースをサポートする教室用レーザーカッターに適しています。学校、メーカースペース、初心者のSTEAMラボでは、まばゆいばかりのライトボックス、LEDディスプレイ、電動ターンテーブル、リモートコントロール構造などのプロジェクトを、次のような教室のレーザーカッターで完了できます。雷レーザーボルトシリーズ.

教師は、教室のスペース、材料の厚さ、電子部品、およびプロジェクトのサイズに基づいて、機械と材料のセットアップを選択できます。同じLaserMakerワークフローは、学生がより大きなライトボックスやより高度なパワードディスプレイプロジェクトに移動するときに、他のCO2レーザーマシンにも適合させることができます。

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