Produktentwicklung, Design, Kunst und Technologie und deren Verschmelzung anhand von selbst entwickelten Prototypen Verfasser: Ing. Christian Munk
19. Februar 2013
Diplomarbeit
Diplomarbeit Produktentwicklung, Design, Kunst und Technologie und deren Verschmelzung anhand von selbst entwickelten Prototypen zum Zweck der Erlangung des akademischen Grades Dipl.-Ing. für technisch-wissenschaftliche Berufe am Fachhochschul-Masterstudiengang Digitale Medientechnologien St. Pölten Vertiefungsrichtung Experimentelle Medien
von: Ing. Christian Munk DM101533
Erstbegutachter und Betreuer: Mag. Markus Wintersberger
Zweitbegutachter: Dipl.-Ing. Thiemo Kastel
St. Pölten, am 12. Februar 2013
Ing. Christian Munk
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Diplomarbeit
Eidesstattliche Erklärung
Ich versichere, dass ich diese Diplomarbeit selbständig verfasst, andere als die angegebenen Quellen und Hilfsmittel nicht benutzt und mich auch sonst keiner unerlaubten Hilfe bedient habe. Ich habe dieses Diplomarbeitsthema bisher weder im Inland noch im Ausland einem Begutachter zur Beurteilung oder in irgendeiner Form als Prüfungsarbeit vorgelegt. Diese Arbeit stimmt mit der vom Begutachter beurteilten Arbeit überein.
St. Pölten, am 12. Februar 2013
Unterschrift:
Ing. Christian Munk
Ing. Christian Munk
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Diplomarbeit
Danksagung Ganz besonders bedanke ich mich bei Markus Wintersberger fßr die Stärkung, den Support und den Glauben an meine kßnstlerischen Fähigkeiten und Umsetzungen.
Danke, Christine Spevak, fßr all die Unterstßtzung, die ich während des Schreibens bekam und die ich noch immer bekomme.
Ich mÜchte mich weiters bei meinen Eltern, Herbert und Renate, und bei meiner Oma, Aloisia Munk, fßr die Unterstßtzung während dieser Arbeit bedanken.
Danke, Harald Hartl, fßr die nächtelangen technischen Diskussionen, die mir neue Perspektiven erÜ neten.
DankeschÜn an Robert Binder fßr die nächtelangen philosophischen Diskussionen und den Input.
Danke, Daniel Werndl, fßr die gemeinsame Entwicklung unzähliger Projekte und speziell die der Thermopapier Sofortbildkamera.
Besten Dank an Martin Grubinger und Andreas Heidegger fĂźr meine und die UnterstĂźtzung der Factory.
Zum Schluss mÜchte ich noch der Open Source Community wie Arduino, Lyx und der Firma Atmel danken, die technische sowie Software Tools erschufen, die diese Arbeit ermÜglichten und Grundlage fßr unzählige meiner Entwicklungen sind.
Ing. Christian Munk
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Kurzfassung Diese Arbeit zeigt den Zusammenhang zwischen Kunst und Technologie im Bezug auf Produktentwicklung. Aus dieser Verschmelzung entstehen in der progressive FACTORY Produkte und Kunst. Die progressive Factory ist virtueller und realer Space um die eigenen Ideen, Experimente und Produkte umzusetzen. Der Erscha ungsprozess ist in den einzelnen Stufen beschrieben und die Zusammenhänge sind zu Beginn dieser Arbeit erläutert. Im Anschluss wird auf das Thema Produktentwicklung näher eingegangen. Das erarbeitete Konzept hat sich aus Erfahrungen und unzähligen abgeschlossenen Projekten entwickelt und ist hier das erste Mal niedergeschrieben. Die heutige Zeit bietet eine Menge Tools, um eigene Ideen im elektronischen Sektor zu realisieren. Die MÜglichkeit zu erscha en ist nur durch die eigenen Gedanken beschränkt. Developer Boards wie das Arduino oder Raspberry Pi bieten Open Source Plattformen die fßr jeden zugänglich und frei verwendbar sind. Dieses o ene System, das nur durch seine aktiven User lebt, hat sich durch das Medium Internet entwickelt und bietet die Basis um Ideen auf schnellst mÜglichem Wege umzusetzen. Nach der theoretischen Auseinandersetzung mit dem Thema sind im Anschluss zwei umgesetzte Entwicklungen, eine Kamerafernsteuerung genannt F O T O M I N D und PXL eine Sofortbildkamera auf Thermopapierbasis in ihren Produktentwicklungsphasen beschrieben.
Ing. Christian Munk
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Diplomarbeit
Abstract This thesis shows the connection between art and technology with the focus on product development.
Out of this fusion progressive FACTORY generates products and art.
progressive FACTORY is a real and virtual space to implement ideas and experiments. The development process with all its relationships is described in beginning of this thesis. In the following chapters is the focus more on the product development process itself. The developed concept is created out of the experiences, the factory got out of their nished projects and is written down for the rst time. These days o er a lot of prototyping tools to realize the own ideas in the electronic sector. The possibility to create is only limited by the own thoughts. Developer boards as the Arduino or Raspberry Pi o er an open source platform, that is available and free accessibly for everyone. This open system lives by his active users and is created through the media Internet. This is the basis to develop real fast. After the theoretical instruction are two developed products, a remote control for cameras called F O T O M I N D and PXL an instant camera based on thermopaper, described in their development states.
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Inhaltsverzeichnis 1
2
3
4
Einleitung
10
1.1
Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
1.2
Motivation (und Zielsetzung)
10
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Erscha ung aus Kunst und Technologie
11
2.1
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
2.2
Erscha ungsprozess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
2.3
INPUT UND OUTPUT
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
2.3.1
INPUT
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
2.3.2
OUTPUT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
2.4
Kunst
2.5
Technologie
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
2.6
Design - Designprozess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
2.7
Entwicklung - Produktentwicklung
15
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
"progressive FACTORY"
20
3.1
Logo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
3.2
Manifest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
3.3
Konzept und Ziel der Factory
22
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Produktentwicklung
24
4.1
Allgemein
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
4.2
Prototyping Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
4.2.1
Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
4.2.2
Arduino Spezi kation
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
4.2.3
Raspberry Pi
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
4.2.4
Raspberry Pi Spezi kation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
4.2.5
3D-Druck
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
4.2.6
Shields
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
4.2.7
Breadboard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
4.2.8
Lochrasterplatte
30
4.2.9
Microcontrollerprogrammierung
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
4.2.10 Leiterplattenkonstruktion mit Eagle CAD . . . . . . . . . . . . . .
32
4.2.11 Gehäusekonstruktion mit Solid Works
32
Ing. Christian Munk
. . . . . . . . . . . . . . . .
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4.3
5
Prozess der Produktentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
4.3.1
Idee
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
4.3.2
Konzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
4.3.3
Technischer, elektronischer und Software Prototyp
. . . . . . . . .
35
4.3.4
Gehäusedesign
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
4.3.5
Gehäuse und Leiterplattenkonstruktion
. . . . . . . . . . . . . . .
37
4.3.6
Prototyp Gehäuse inklusive Gehäuse, Technik und Software . . . .
38
4.3.7
Optimierung
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
4.3.8
Breakout
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
F O T O M I N D
39
5.1
Ăœberblick und Konzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
5.2
Produktname . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
5.3
Funktionen
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
Bedienung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
Anwendungsbereiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
5.4.1
I/O Darstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
Stadien der Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
5.5.1
Technischer, elektronischer und Software Prototyp
. . . . . . . . .
45
5.5.2
Erweiterter Prototype inkl. Transportgehäuse . . . . . . . . . . . .
46
5.5.3
Gehäuse Design
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
5.5.4
Gehäusekonstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
5.5.5
Symbole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
5.5.6
Leiterplattendesign . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49
5.5.7
3D-Druck
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
51
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
52
5.3.1 5.4
5.5
5.6
6
Status
PXL - Thermokamera
53
6.1
Idee
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53
6.2
Bedienung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
56
6.2.1
Bedienelemente und Bedienungsablauf
. . . . . . . . . . . . . . . .
56
6.2.2
E ekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
57
6.2.3
I/O Darstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
59
6.2.4
Funktionsumfang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
61
6.2.5
Gehäuse Design Skizzen
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
66
6.3
Entwicklungsstadien
6.4
Status
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Diplomarbeit
7
Fazit und Ausblick
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1 Einleitung
1.1 Aufbau In der progressive FACTORY wurde ein Konzept fßr die Erscha ung von Kunst und Produktentwicklung erscha en, das im ersten Teil dieser Arbeit analysiert und beschrieben wird. Das Kapitel 2 beschäftigt sich mit dem Erscha ungsprozess aus Kunst und Technologie, der zur Produktentwicklung fßhrt. Praktische Beispiele sind angefßhrt, um den Prozess zu veranschaulichen und fßr den Leser verständlicher zu machen. Der zweite Abschnitt beschreibt im Kapitel 3 die progressive FACTORY als Produktionsstätte fßr Kunst und Entwicklungen. Das Konzept der Produktentwicklung mit ihren Fertigungsstadien, Tools und Prozessen ist die technische Grundlage fßr den Produktionsprozess und wird im Kapitel 4 theoretisch behandelt. In den beiden Kapiteln 5 und 6 sind zwei praktisch umgesetzte Prototypen, wie im Kapitel 4 theoretisch beschrieben, in ihrem technischen Designprozess analysiert. Abschlieÿend wird im letzten Kapitel 7 ein Fazit und ein Ausblick ßber die zukßnftigen Planungen und Ereignisse der Factory gegeben.
1.2 Motivation (und Zielsetzung) Ziel dieser Arbeit ist die Dokumentation aller Geschehnisse im Bereich Kunst, Design, Kunst und Technologie und deren Verschmelzung in der progressive FACTORY . Das Konzept fßr die Produktentwicklung ist aus unzähligen Experimenten und Erfahrungen der letzten Jahre entstanden und wird in dieser Arbeit behandelt und dokumentiert. Der evaluierte und entwickelte Prozess ist Grundlage fßr zukßnftige Entwicklungen der Factory in den Bereichen Kunst und Produktentwicklung. Weiters soll die Arbeit als Grundlage fßr andere dienen, die sich mit der Thematik auseinandersetzen und sich im Bereich Kunst in Kombination mit Prototyping weiterentwickeln mÜchten.
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Diplomarbeit
2 Erscha ung aus Kunst und Technologie
2.1 Einleitung Seit Beginn der Menschheit diente die Technik als Verlängerung des menschlichen KÜrpers, wie sie bereits in Form von Steinwerkzeugen von Hominiden genutzt wurde. Der Mensch befreit sich durch den Gebrauch von Werkzeugen von der Natur und herrscht ßber sie. Mit der Kunst geht er ßber die Materie hinaus. Entsprechen der Hypothese von Rafael Endhoven kÜnnte als Beginn unserer Menschheit die Kunst angesehen werden, die Technik zur Erscha ung von Transzendenz einsetzt. Ein Beispiel dafßr seien erste Instrumente, z.B. Knochen Üten, die eigene Klangwelten erzeugen. HÜhlenmalereien hätten keinen rein funktionalen Zweck, sie wßrden nur imaginäre Räume erscha en. Kunst sei also vom menschlichen Geist belebte Technologie. An diesem Konzept habe sich bis heute nichts geändert, die technischen Hilfsmittel seien natßrlich komplexer und vielfältiger und die kßnstlerische Vielfalt grÜÿer geworden. Industriepalast[7]
1 Fritz Kahn sieht den menschlichen KĂśrper als
2 , der hier 3 als Animation dargestellt ist. Vom Menschen erscha ene
Maschinen dienen dem eigenen Organismus als Erweiterung. Ein entwickeltes Produkt kann in seinen Funktionen durch und durch beschrieben und der Aufbau aus technischer Sicht bis ins letzte Detail erklärt werden. Bei einem Kunstwerk ist diese Dokumentation des Bauplans nicht so einfach zu erfassen. Diese philosophischen Gedankengänge sind eine gute Einleitung fßr die folgende Beschreibung ßber die Scha ung aus Kunst und Technologie in der progressive FACTORY .
2.2 Erscha ungsprozess Die Abbildung 1, zeigt wie Kunst und Technologie im Erscha ungsprozess verschmelzen. Dabei stehen Kunst und Technologie im Mittelpunkt der progressive FACTORY . Design und Optimierung dienen als Prozesse fßr die Entwicklung. Der Designprozess der hier als technisches Design verstanden wird, setzt mit der Wahl des Werkzeugs die Grenzen der Technologie und ist Grundlage. Wenn beispielsweise ein Audioprogramm fßr die Bearbeitung einer Audiodatei als Werkzeug gewählt wurde, sind die technologischen MÜglichkeiten durch das gewählte Programm vorgegeben. Der Designprozess entspringt der Kunst, wird von der Technologie bestimmt und dient als praktische Umsetzung fßr
1 2 3
http://www.youtube.com/watch?v=pPEakGhempY, http://www.youtube.com/watch?v=GcoIFgZCXcU, letzter Besuch 22.1.2013 - Arte Philosophie - Raphael Enthoven Ăźber Kunst und Technik Fritz Kahn, Der Mensch als Industriepalast
http://www.youtube.com/watch?v=J4z0FeAQAuo,
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letzer Besuch 13. August 2012
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die Produktentwicklung. Der kßnstlerische Designprozess entsteht bei der Produktentwicklung. Er wird als Verschmelzung von Kunst und Technologie angesehen. Beispiele sind das Design der Thermokamera in Kapitel 6. Dabei tri t der kßnstlerische Designentwurf des Gehäuses auf die technologischen Systeme, die in diesem Prozess miteinander vereint werden. Entwicklungen und gescha ene Kunst sind Outputs. Die Bereiche des Outputs sind: Fotogra e, akustische Sounds, Mapping, Prototypen und Entwicklung. Als Input und somit als Inspiration dient Kunst, alte und neue technologische Entwicklungen und Forschung. Die Produkte, die entstehen, erscha en als Output Kunst und haben wiederum Ein uss auf die Kunst.
Abbildung 1: Die Verschmelzung von Kunst und Technologie
2.3 INPUT UND OUTPUT Input sind gesammelte Erfahrungen, aktuelle und vergangene, neu entdeckte technologische Entwicklungen, konsumierte Kunst und angeeignetes Wissen, die auf kßnstlerischer und technologischer Ebene in das System ein ieÿen und aufgenommen werden. Output ist das gescha ene, der Ö entlichkeit präsentierte Werk das entstandene Produkt oder der geschehene kßnstlerische Prozess. Praktische Beispiele sind folgend angefßhrt
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und in den Kapiteln 2.4 und 2.7 beschrieben sowie in den Abbildungen 2 und 3 zu sehen.
2.3.1 INPUT Allgemeine Beispiele fĂźr den Input der Factory: Input
ˆ
Skills und Wissen
ˆ
Weiterbildung
ˆ ˆ ˆ
Audio
andere Kunst
Forschung / Forschungsergebnisse
ˆ
Entwicklungen
ˆ ˆ
Technologie
experimentelle Medien
2.3.2 OUTPUT Allgemeine Beispiele fĂźr den Output der Factory: Entwicklungen/Produktentwicklung
Kunst/Gra k
ˆ
Midi Tapper
ˆ
Gra k
ˆ
Arduinoboy
ˆ
Design
ˆ
PXL Cam
ˆ "F O T O M I N D" ˆ
ˆ ˆ
Homepage
Kunst/Akustik/Performances
ˆ ˆ ˆ
Circuit Bending Gebäudemapping
Audio Video Performances
Produktdesign
Lightboxes
2.4 Kunst Sie steht unmittelbar mit der Technologie auf einer Ebene und ist Basis fßr die Entwicklung. Die Kunst hat Ein uss auf das Design der Technologie und generiert auch selbst Output. In den folgenden beiden Abbildungen 2 sind einige Beispiele des kreativen Scha ensprozesses angefßhrt. Kunst entsteht aus Ordnung und Chaos, reicht von experimenteller Fotogra e bis zu experimenteller Soundgestaltung. Sie kann nicht kategorisiert werden, da das Spektrum der Factory viel zu breit gefächert ist.
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2.5 Technologie In der Entwicklung der progressive FACTORY war die Technologie vor der Kunst, aber noch in unkontrollierter Form vorhanden. Unkontrolliert bedeutet in diesem Fall, dass die Technologie in ihrer Rohform noch keinen Verwendungszweck hatte. Eine Idee setzt durch den Ein uss der Kunst einen Scha ensprozess in Gang, der mit der gewählten Technologie verwirklicht wird. Die Technologie ist reine Grundlage und hat keinen eigenständigen Output, sie ist Basis fßr Entwicklungen, unumgänglich und kann nur in Kombination mit Kunst durch den Designprozess Neues scha en. Die Technologie setzt sich aus Elektrotechnik, Mechanik, Mechatronik, Physik, Mathematik, Programmierung, und den technologischen Komponenten und Systemen, sowie Technologien fßr Entwicklungen zusammen.
2.6 Design - Designprozess Der Designprozess wird hier aus technischer Sicht als Konstruktionsprozess und aus kßnstlerischer Sicht als Formgebung verstanden. Jede technologische Entwicklung benÜtigt einen technischen Designprozess, der der Kunst entspringt. Aus kßnstlerischer Sicht werden durch den Designprozess mit der Wahl der Technologie Grenzen gesetzt und somit wird die Kunst in ihrer Freiheit beschränkt. Technisch de niert der Designprozess mit der Wahl des Werkzeugs den Konstruktionsprozess. Werkzeuge kÜnnen aus Soft- und Hardwarebasis bestehen. Ein Beispiel dafßr ist die Wahl eines Werkzeugs, das sich im nalen Produkt widerspiegelt. Diese Wiedererkennung ist im gesamten Designprozess zu nden. Ein praktisches Beispiel ist ein Softwarepaket wie Eagle
4 . Hier ist man auf eine
vorde nierte Leiterbahnform beschränkt. Durch die Wahl eines 3D-Druckers kann nur in der fßr den Drucker vorgesehenen Au Üsung gedruckt werden, die sich im fertigen Produkt genauso widerspiegelt. Durch die Wahl eines Synthesizers kann im nalen fertig gemischten Song der Synthesizer ßber seinen Klang identi ziert werden. In der Abbildung 3 sind praktische Beispiele von technischen Designprozessen und in Abbildung 4 von kßnstlerischen Designprozessen zu sehen.
4
http://www.cadsoftusa.com/,
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letzer Besuch 13. August 20123
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2.7 Entwicklung - Produktentwicklung Aus technologischer Sichtweise sind heutzutage bei Entwicklungen fast keine Grenzen gesetzt. Allein die unendlichen Möglichkeiten alles geistig Vorstellbare zu entwickeln sind erstaunlich. Es ist eine Frage der zur Verfügung stehenden Zeit, Umsetzungskraft und Durchhaltevermögen. Die Entwicklungen, also der Outpu t der Factory, reichen von akustischen Instrumenten bis über MIDI-Interfaces, experimentelles Sounddesign, visuelle Gestaltung - alles ohne Grenzen. In Abbildung 1 ist das Wort Entwicklung angeführt. Dabei ist nach dem angeführten Konzept für die progressive FACTORY im speziellen Produktentwicklung gemeint. Das Konzept kann für viele Anwendungsbereiche verwendet werden. In der Fotogra e ist der künstlerische Designprozess die Wahl des Bildausschnitts. Das technische Design ist die gewählte Kamera. Unter dem Output ist das fertige Foto zu verstehen. Die Möglichkeiten sind NUR durch die eigenen Ideen begrenzt. In Abbildung 5 sind einzelne Entwicklungen der progressive FACTORY angeführt. Die Factory möchte mit ihren Prototypen und ihrer Produktentwicklungen mehr als nur industrielle Produkte entwickeln. Der Fokus liegt auf künstlerischen noch nie dagewesenen spannenden Projekten.
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Abbildung 2: Kunst
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Abbildung 3: Design
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Tecnisches Design - Max Msp
Technisches Design - Eagle Abbildung 4: Technisches Design
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Abbildung 5: Technologie und Produktentwicklung
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3 "progressive FACTORY" Die progressive FACTORY
5 ist ein Gesamtwerk, das aus sich selbst entspringt und sich
selbst weiterentwickelt. Neue, noch nie dagewesene Systeme werden dabei erscha en, neu angeordnet und kombiniert, dies sind die Ziele der Factory. Der Erscha ungsprozess basiert einerseits auf einer neuen Anordnung und Kombination einzelner Komponenten und Systeme sowie andererseits auf der eigentlichen Erscha ung von Kunst und Technologie selbst. Dieser zyklische Prozesses ist als Eigenart und Qualitätsmerkmal der Factory im Gegensatz zu einem linearen Prozess zu sehen, da er kreativeren Output liefert. Dabei werden Ressourcen verschiedenster Art kombiniert und neu angeordnet mit dem Ziel etwas Spannendes, Neues, noch nie Dagewesenes zu erscha en. Bei Entwicklungen wird die Kunst mit Technologie kombiniert um Output zu generieren. Die progressive FAC-
6 und einen
TORY ist in ihrer Präsenz im World Wide Web aufgeteilt in einen Blog
Entwicklungsbereich 5. Die Plattformen machen den Output der Ö entlichkeit zugänglich. Inspirationen und Ideen werden dabei aus den Ein ßssen und aus dem Geschehen in und rund um die Factory genommen und haben unmittelbaren Ein uss auf aktuelle Entwicklungen. Ganzheitlich betrachtet entstehen als Output Kunst und technologische Entwicklungen. Das Logo, das progressive FACTORY widerspiegelt, ist in Abbildung 6 zu sehen und im Punkt 3.1 beschrieben. Die Factory wurde 2008 in einer Garage gegrßndet.
3.1 Logo Die Abbildung der Fabrik spiegelt den Space wider, den die Factory fßr ihre Entwicklungen benÜtigt. Eine Fabrikshalle, die symbolisch fßr den Raum des Erscha ungsprozess zur Verfßgung steht, wird exibel genutzt und ist dabei im ständigen Wandel. Der Raum ist dabei real und digital zu verstehen. Der reale Raum ist begrenzt, der digitale unendlich. Das Logo soll auch eine Anlehnung an eine Produktionsstätte sein, in der rund um die Uhr experimentiert, produziert und erscha en wird. Wird technologisch entwickelt, ist die Serendipität Kunst und umgekehrt. Das ist der zweite Punkt des progressive FACTORY Manifestes, das im nächsten Punkt beschrieben ist.
5 6
www.progressivefactory.com , letzter Besuch 22.1.2013 www.progressivefactory.com/blog, letzter Besuch 22.1.2013
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Abbildung 6: "progressive FACTORY" Logo
3.2 Manifest Ein Manifest ist eine Ü entliche niedergeschriebene Erklärung mit grundsätzlichen Regeln, Zielen und Absichten in einer Gruppe. Das älteste bekannteste Manifest ist die
7 genannt werden.
Bibel. Als weiteres Beispiel wird hier noch das futuristische Manifest
Das progressive FACTORY Manifest ist in englischer Sprache verfasst um die universale Verständlichkeit zu fÜrdern. Die Urversion wurde erscha en von Christian Munk und Robert Binder. 1. Everything is art is technology. 2. We develop art. Out of serendipity originates technology and vice versa. 3. The physical, transmedial and virtual space is endless as art. 4. The cause is always improvable and never nished. 5. The cause is to be viewed as a whole and it is to be realized from start to nish. 6. Work and endurance lead to the result and vice versa. 7. Money serves as fuel and must not be exploited. 8. Less presentshrinking and more deceleration. 9. New technology elds open new elds of ideas. 10. New elds of ideas are explored by experiments.
7
http://www.futurismus.org/pageID_8904974.html,
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letzter Besuch 22.1.2013
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11. New experiments lead to new technologies. 12. 1+1=11 13. Communication is an interface between equal and di erent systems. (Human Human, Human - Machine, Machine - Machine, Machine - Human) 14. Idea - vision - execution - re ection - an endless circle. 15. Everyone is an individual and has its own areas of expertise. 16. Ideas are restless and must be promoted to advance. 17. Mankind grants technology a soul. 18. Mankind, art & technology want to be intertwined. 19. Digital and human networks expand the cause. 20. Humans are ideas. 21. A free spirit is active. 22. Makes humans happy 23. Chaos promotes happiness, order is convenient and vice versa. 24. Chaos and order creates art and vice versa. 25. The system is organic and in an ongoing process of change. It's ENDLESS & OPEN MINDED! 26. The future originates from the past and is in the present.
3.3 Konzept und Ziel der Factory Ziel der Factory ist Kunst, Technologie und deren Verschmelzung, um durch den Prozess Neues noch nie Dagewesenes zu scha en. Die Ideen und Konzepte reichen von experimenteller Fotogra e und Soundkreation Ăźber Consumerprodukte bis zu Performances ohne Grenzen. Es handelt sich um eine Gratwanderung zwischen frei kĂźnstlerisch erscha enen und kommerziellen Grundgedanken und Realisierungen und deren Kombination. Die Realisierungen, die hinter kommerziellen Entwicklungen stecken, nden wieder Anwendung in der Kunstszene und dienen in erster Linie keinen industriellen Zwecken. Der Focus liegt am Experiment und der neuen Anordnung und Kombination von alten und neuen Systemen, um als Output Kunst und Produktentwicklung zu generieren. Die Produkte und Prototypen, die die Factory entwickelt, sind wiederum Tools fĂźr andere KĂźnstler,
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wobei die entstandene Kunst als Inspiration f체r andere Menschen dienen soll. It's ENDLESS & OPEN MINDED! Ziel dieser Arbeit ist es, zwei Entwicklungen in den einzelnen Stufen ihrer Entstehung zu beschreiben und dem Leser dadurch n채her zubringen.
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4 Produktentwicklung
4.1 Allgemein In den letzten Jahren sind viele Raid Prototyping Produkte im Bereich elektronische und technische Entwicklungen auf den Markt gekommen. Mit Rapid Prototyping ist gemeint, dass Ideen einfach und auf raschem Wege umgesetzt und verwirklicht werden kĂśnnen, ohne komplette Studien in den einzelnen Bereichen absolvieren zu mĂźssen. Dabei ist durch das Internet eine Community entstanden, die Know-How frei im Netz und fĂźr jeden zur VerfĂźgung stellt. Komplette Programmcodes und Hardwareanleitungen kĂśnnen Out of the Box frei verwendet und weiterentwickelt werden. Die MĂśglichkeiten, Produkte, Installationen oder Entwicklungen selbst mit eigenen Mitteln zu erscha en, sind durch diese Tools rapide gestiegen und die eingesetzten Bereiche sind unendlich. Entwicklerboards wie das Arduino Board (vgl. Kapitel 4.2.1 ) oder Raspberry Pi (vgl. Kapitel 4.2.3 ) ermĂśglichen dies kostengĂźnstig und ausgehend von der Idee, Projekte selbst mit eigenen Mitteln zu realisieren. Die elektronischen Komponenten sind fĂźr jeden sehr kostengĂźnstig zu bescha en, entscheidend ist das Wissen und das DurchhaltevermĂśgen, um ein Projekt umzusetzen. Mit jedem Projekt steigt die eigene Erfahrung, die im folgenden Projekt erneut die Basis ist. In den folgenden Kapiteln werden Produktentwicklertools vorgestellt, die in der Factory Anwendung nden.
4.2 Prototyping Tools Hardware 4.2.1 Arduino Die Abbildung 7 zeigt den Mikrocontroller mit seinen Anschlßssen. Die Programmierung erfolgt ßber die gratis Arduino Software und basiert auf Java und C++. Nachdem der Code via USB ßber das Board auf den Mikrocontroller gespielt wurde, reicht eine externe Stromversorgung und das Programm wird selbstständig ohne zusätzlichen Computer ausgefßhrt. Die 13 digitalen und 8 analogen Anschlßsse bieten unendliche Anwendungsund KombinationsmÜglichkeiten. Arduino bietet ein umfassendes Hilfspaket mit Forum
8
und Open Source Code Beispielen.
8
http://www.arduino.cc,
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Basierend auf diesen vorhandenen Skills, ergeben sich mit Geschick und programmiertechnischen Grundkenntnissen unendliche Möglichkeiten [10]
9 für die Umsetzung eines
Konzepts nach einer eigenen kreativen Idee. Für elektrotechnische Fragen wird Mathematik für Elektroniker [1] herangezogen. Es existieren verschiedene Bauarten des Arduinos mit unterschiedlichen Spezi kationen und Anwendungsgebieten. Im folgenden Kapitel ist die Spezi kation des Arduino Duemilanove angeführt.
4.2.2 Arduino Spezi kation Microcontroller Atmel ATMega328 Operating Voltage 5V Input Voltage (recommended) 7-12V Input Voltage (limits) 6-20V Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output) Analog Input Pins 6 DC Current per I/O Pin 40 mA DC Current for 3.3V Pin 50 mA Flash Memory 32 KB (ATmega328) of which 0.5 KB used by bootloader SRAM 2 KB (ATmega328) EEPROM 1 KB (ATmega328) Clock Speed 16 MHz Software: Arduino / Java / C++ Preis: 30¿
Abbildung 7: Arduino Duemilanove
9
O'Reillis, Making Things Talk bietet eine gute Grundlage für Einsteiger
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4.2.3 Raspberry Pi Das Raspberry Pi ist ein Developer Board, besitzt die herkömmlichen PC Schnittstellen für Tastatur, Maus, Monitor und basiert auf einem LINUX Betriebssystem, das auf einer SD-Karte betrieben wird. Ein Minicomputer mit Ubuntu ist hier die Basis für die eigenen
10 ist in Abbildung 8 mit seinen Funktionen dargestellt.
Entwicklungen. Das Raspberry PI
4.2.4 Raspberry Pi Spezi kation Model B Kreditkartengröÿe: 85,60 mm
Ö
53,98 mm
Ö
17 mm
SoC: Broadcom BCM2835 CPU: ARM1176JZF-S 700 MHz GPU: Broadcom VideoCore IV Arbeitsspeicher (SDRAM): 256 MB 512 MB USB 2.0 Anschlüsse: 2 Videoausgabe: Composite, HDMI - Full HD Tonausgabe: 3,5 mm-Klinkenstecker, HDMI Nicht- üchtiger Speicher: SDSDHC und SDXC Kartenleser Netzwerk: 10/100 MBit Ethernet-Controller Schnittstellen: Bis zu 16 GPIO-Pins, SPI, I²C, UART Stromversorgung:5V Micro-USB-Anschluss, alternativ 4
Ö
AA-Batterien 5V, 700mA
Betriebssysteme: GNU/Linux (Debian, Fedora, Arch Linux), RISC OS, Plan 9 Preis: 35¿
10
www.raspberrypi.org/,
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Abbildung 8: Raspberry PI
4.2.5 3D-Druck Eine weitere technische Revolution die zurzeit im Entstehen ist, sind 3D-Drucker. Bis Mitte der Neunzigerjahre waren diese Verfahren nur den groÿen Industriekonzernen vorbehalten. Nun ndet der 3D-Druck langsam Zugang fßr die breite Masse. Der 3D-Druck in Verbindung mit Rapid Prototyping Mikrocontroller Boards hat fßr die Produktentwicklung fast unbegrenzte MÜglichkeiten gescha en. Diese Verfahren dienen der Erstellung eines Prototypen, einer Installation oder Einzelanfertigung und sind nicht fßr eine Serienproduktion geeignet. Fßr eine Serienproduktion sind Marktforschung und Marktanalysen zusätzlich in der Entwicklungsphase notwendig. ErhÜhte Kosten entstehen, wie zum Beispiel die Spritzgussform, die fßr die Gehäusefertigung noch bevor die eigentliche Produktion beginnt mehrere tausend Euro verschlingt. 3D-Drucker bieten eine kostengßnstige Alternative fßr die Herstellung von Einzelstßcken. Im angefßhrten Link
11 wird
ein Stop Modion Video eines 3D-Drucks gezeigt.
11
http://www.youtube.com/watch?v=Q6Uj_BgvthY,
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Abbildung 9: 3D-Drucker; Maker Bot Replikator 2
Abbildung 10: 3D-Druck 2012 von Eschers Relativity, 1953
Die Abbildung 9 zeigt den Makerbot Replicator 2. Ein Open Source 3D-Drucker, der maximale Objektvolumen von Länge 28,5 cm x Breite 15,3 cm x Höhe 15,5 cm mit einer Schichtau ösung von 100 Mikronen 0,0099 cm drucken kann. Abbildung 10 demonstriert ein gedrucktes 3D-Modell von Eschers Relativity [4] aus 1953.
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4.2.6 Shields Shields bieten Erweiterungsmöglichkeiten für Rapid Prototyping Entwicklerboards. Im
12 die käu ich erworben werden können. Dabei
Netz kursieren viele verschiedene Shields
sind die Anwendungsbereiche breit gefächert. Motortreiber, LED, Display Shields können frei miteinander kombiniert und programmiert werden. Lötarbeiten sind dabei oft keine notwendig. Die Shields werden direkt auf den Mikrocontroller gesteckt.
Abbildung 11: Shields: Arduino und Raspberry Pi
4.2.7 Breadboard Diese erste Stufe des Hardware- und Softwaretests dient zur Funktionsbestätigung und wird für erste Funktionstests herangezogen. Die Hardware wird mit Rapid Prototyping Hilfsmittel wie zum Beispiel dem Arduino Board oder Raspberry Pi
13 aufgebaut und
softwaremäÿig getestet. Das Breadboard ist ein Hilfsmittel bei dem die Bauteile ohne feste Verbindung aufgesteckt und mit dem Mikrocontroller verbunden werden. Dieser erste Versuchsaufbau ist nur für die lokale Verwendung geeignet. Beim mobilen Betrieb würden die Vibrationen die Verbindungen im Breadboard lockern. Mathematik für Elektroniker
12 13
http://shieldlist.org/, letzer Besuch 13. http://www.raspberrypi.org, letzer Besuch
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Abbildung 12: Breadboard
4.2.8 Lochrasterplatte Ist der Funktionstest mit dem Breadboard abgeschlossen, kann die Schaltung auf einer Lochrasterplatte aufgelÜtet werden. Diese Leiterplatte ist wegen ihrer starren und permanent gelÜteten Verbindungen fßr Prototypen im mobilen Betrieb geeignet. Diese Art der Entwicklung beweist sich als sehr kostengßnstig. Um den kompletten Funktionsumfang abzudecken, wird meist ein selbst designtes und gebautes Shield eingesetzt. Dieses Shield wird mit einer Lochrasterplatte realisiert. Die elektronischen Komponenten sind auf der Platte verlÜtet, die ßber die Pinleisten mit dem Mikrocontrollerboard verbunden sind. Nach dem Einbau der Elektronik in ein provisorisches Gehäuse kÜnnen erste Benutzertests gestartet werden. Geeignet sind hierfßr Kunststo gehäuse, da das Material leicht zu bearbeiten ist. In dieser Phase der Produktentwicklung, sind Änderungen wie Erweiterungen oder Minderungen von Features ohne weitere Folgen mÜglich. Am Ende dieses Stadiums muss das Konzept xiert und nalisiert sein. Wird in den folgenden Stufen der Produktentwicklung eine Konzeptänderung vorgenommen, steht diese nur mit erhÜhtem Aufwand beziehungsweise hÜheren Kosten in Verbindung. Die Abbildung 13 zeigt als Beispiel eine gelÜtete Schaltung auf einer Lochrasterplatte.
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Abbildung 13: Lochrasterplatte gelötet
4.2.9 Microcontrollerprogrammierung Als Grundlage für die Mikrocontroller Programmierung verwendet die Factory das ATMEL Studio
14 Softwarepaket. Als Basis für das Arduino UNO dient der Mikrocontroller
der Familie ATMEGA 8: ATMEGA 328P -PU. Mit dem ATMEL Studio Software Paket ist maschinennäheres Programmieren als mit der Arduino Software möglich und der Programmcode kann dabei auf die notwendigsten Codezeilen reduziert werden. Dies führt unmittelbar zu einer Performancesteigerung. Die Programmierung ist im Vergleich zur Arduinosoftware aufwendiger, aber dafür verlässlicher und stabiler im Betrieb und basiert auf C und C++. In der folgenden Abbildung 14 ist der ATMEGA 8 Mikrocontroller abgebildet. Der IC wird über einen ISP Programmer via USB mit dem PC verbunden und programmiert. Der Mikrocontroller kann so frei in jedes selbst entwickelte Embedded System integriert werden.
Abbildung 14: Arduino Pinmapping
14
http://www.atmel.com/microsite/atmel_studio6/,
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Software 4.2.10 Leiterplattenkonstruktion mit Eagle CAD
15 ist ein Softwarepaket um Leiterplatten zu konstruieren. Der Schaltplan wird
Eagle CAD
verknüpft mit der Leiterplatte erstellt und kann nach Fertigstellung selbst geätzt oder käu ich erworben werden. In der folgenden Abbildung 15 wird ein Screenshot gezeigt.
Abbildung 15: Eagle
4.2.11 Gehäusekonstruktion mit Solid Works Solid Works 2010
16 wird für Konstruktion von Bauteilen in der progressive FACTORY
herangezogen. Die folgende Abbildung 16 zeigt einen Screenshot der Software. Die 3DModelle werden nach der Konstruktion exportiert und an den 3D-Drucker geschickt.
15 16
http://www.cadsoftusa.com/, letzter Besuch 25.1.2013 http://www.solidworks.at/, letzter Besuch 25.1.2013
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Abbildung 16: Solid Works 2007
4.3 Prozess der Produktentwicklung Im folgenden Kapitel wird der Prozess der Produktentwicklung in den einzelnen Schritten beschrieben und erl채utert. Diese beschriebene Vorgangsweise ndet in der progressive FACTORY Anwendung und hat sich aus praktisch umgesetzten, und abgeschlossenen Projekten sowie aus Erfahrungen entwickelt. Die Abbildung 17 zeigt das Konzept der progressive FACTORY f체r Produktentwicklung. Es handelt sich um eine unendliche Spirale, die in den Schritten zu einer Perfektionierung und Verbesserung eines Prototypen f체hrt.
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Abbildung 17: Zyklen der Produktentwicklung
4.3.1 Idee Die Produktentwicklung startet mit der Idee, die der Kunst entspringt und steht in Kombination mit den eingesetzten Technologien. Lange vor der ersten programmierten Codezeile beginnt zuerst die Planungsphase. Alle Stufen der Produktentwicklung müssen so weit wie möglich vorgeplant werden, um im Nachhinein Kosten für Änderungen zu sparen.
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4.3.2 Konzept Das Konzept ist der Kernpunkt und Ursprung der Entwicklung. Es wird im Anschluss nach der Idee erstellt. Wichtig ist, dass das Konzept so weit wie mÜglich durchdacht ist. Spätere Änderungen in den Phasen der Produktentwicklung sind meist nur mit erhÜhtem Kostenaufwand in Verbindung. Änderungen sind nicht unumgänglich, sollen aber so weit als mÜglich im Vorfeld ausgeschlossen werden. Das System steht mit seiner Umwelt durch verschiedene Faktoren und Parameter in Verbindung. Die Black Box - Darstellung dient als Veranschaulichung fßr die Interaktion des Systems mit seiner Umwelt. Die einwirkenden Attributszustände bewirken Zustandsänderungen des Systems. Als LÜsung gilt es, diese Zustandsänderungen richtig miteinander zu verknßpfen [6]
17 .
Abbildung 18: Black Box
4.3.3 Technischer, elektronischer und Software Prototyp In dieser Phase wird mit Rapid Prototyping Tools, Lochrasterplatte und Breadboard der erste Prototyp erstellt. Dabei liegt die Elektronik frei und ohne Gehäuse. Dieser Schritt dient als Testphase und zur Fixierung des Konzeptes. Wird der erscha ene Schaltplan auf eine Lochrasterplatten gelÜtet kann die Elektronik ein provisorisches Gehäuse aus Kunststo integriert werden. Im Anschluss beginnen erste Benutzertests. Die Resultate der Tests ieÿen in den folgenden Prototypen ein.
4.3.4 Gehäusedesign Beim Gehäusedesign tre en Kunst und Technologie unmittelbar aufeinander. Der kßnstlerische Entwurf verschmilzt im Konstruktionsprozess mit den Komponenten zu einem Produkt. Dabei mßssen einerseits die BauteilgrÜÿen und anderseits der kßnstlerische Designentwurf zusammen ieÿen. Zuerst werden Skizzen und Entwßrfe vom Gehäuse mit
17
Vieweg Handbuch Maschinenbau H3 und folgend
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Papier und Bleistift gezeichnet. Im Kapitel 5.5.3 (vgl. Abbildung 21) und 6.2.5 (vgl. Abbildung 47) sind Handskizzen als Beispiele angefßhrt. Diese kßnstlerischen Entwßrfe kÜnnen auch zum Beispiel als Modell aus Holz oder Kunststo erstellt werden - rein um ein Gefßhl fßr die Ergonomie des entstehenden Produkts zu bekommen. Der Entwurf oder das Modell mßssen nicht unmittelbar auf die BaugrÜÿe der Komponenten abgestimmt sein. Fßr die Verschmelzung mßssen die Abhängigkeiten von BaugrÜÿen, Platzanordnung, Funktion und Bedßrfnisse der einzelnen gewählten Komponenten berßcksichtigt werden, die unmittelbaren Ein uss auf das Design haben. In Abbildung 45 ist eine Funktionsskizze gezeigt. Das Design ist der Technik untergeordnet. Zusätzlich zum Hardware Design ist ein individuell designtes Gehäuse sehr wichtig, da der Erscha er auf den ersten Blick mit dem Produkt in Verbindung gebracht oder auch wiedererkannt wird. Dieser Designprozess spiegelt die Verschmelzung aus Kunst und Technologie wider. Aus dem Design des Gehäuses leitet sich die Konstruktion der Leiterplatte ab und umgekehrt. Die Abbildung 33 zeigt eine Leiterplattenkonstruktion abgestimmt auf das Gehäuse. Die GrÜÿe des Gehäuses ist also wiederum abhängig von der GrÜÿe der Leiterplatte im Zusammenhang mit den eingesetzten Komponenten. Zusätzlich haben folgende Bereiche auf das Produktdesign Ein uss: Interface Anordnung, Ergonomie und Useability. Diese Abhängigkeit der einzelnen Komponenten und Systeme muss in ein gegenseitiges Gleichgewicht gebracht werden. Das ist aber keine Grundregel, da Produktgehäuse oft auch ohne Berßcksichtigung ihrer BauteilgrÜÿe konstruiert werden und im Gehäuse oder Leiterplattendesign vÜllig ßber- oder unterdimensioniert sind. In 19 ist ein ßberdimensioniertes Gehäuse zu sehen, die Form hat keinen Ein uss auf die Useability oder die Ergonomie des Produkts. Der Nachteil, der hier entsteht, sind erhÜhte Produktionskosten.
Abbildung 19: Ăœberdimensioniertes Gehäuse
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Die Designrichtung, die sich in der Factory bei Produktentwicklung widerspiegelt, ist das Space Age Design. Diese Zuordnung zur genannten Designrichtung haben das entstandene Produktdesign der letzten Produkte sowie gra sche Entwürfe gezeigt, die in der Factory entwickelt wurden. Ende der Fünfzigerjahre startete mit Sputnik und der Erforschung des Weltalls diese Designrichtung und hält Einzug in Produkte und Architektur. Einfache, reduzierte, schlichte Formen, gerade Flächen und Rundungen sind Grundlage dieser Designrichtung.
Abbildung 20: Space Age Design
4.3.5 Gehäuse und Leiterplattenkonstruktion Die Konstruktion und das Design der Leiterplatte und des Gehäuses greifen unmittelbar ineinander. Diese Stufe der Produktentwicklung ist hoch komplex. Alle verwendeten Komponenten und Systeme sind in diesem Stadium voneinander abhängig und haben Ein uss auf- und ineinander. Dieser gravierende Schritt hat zusätzlich Auswirkung auf die Kosten des fertigen Produkts. In Anbetracht auf eine Serienproduktion hat das Fertigungsverfahren und der Zusammenbau des Produkts einen groÿen Ein uss auf die Kosten. Parallel zum Leiterplattendesign beginnt die Konstruktion des Gehäuses. Sie muss auf
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das Leiterplattendesign abgestimmt sein. Die Umsetzung des Prototypen be ndet sich zu diesem Zeitpunkt in einer fortgeschrittenen Phase der Produktentwicklung. Letzte Änderungen sind in diesem Stadion mit erhöhtem Aufwand noch möglich. Die eingesetzten Systeme müssen in ihrer Form und Funktion sehr aufeinander abgestimmt sein. Durch die praktische Fertigung und Umsetzung der am Computer konstruierten Modelle geschieht eine Wandlung und Transformation aus der digitalen in die reale Welt in bestmöglicher Au ösung, Qualität und Funktionalität.
4.3.6 Prototyp Gehäuse inklusive Gehäuse, Technik und Software Dieser Schritt ist als Transformation aus der digitalen in die reale Welt zu verstehen. Die gefertigte Leiterplatte und das 3D gedruckte Gehäuse werden zu einem Produkt zusammengefügt. Es vereint Gehäuse, Mechanik, Elektronik und Software. Der Prototyp ist dem nalen Produkt sehr nahe.
4.3.7 Optimierung Eine Testphase des Prototypen verrät die Schwachstellen und Optimierungspunkte, die im Anschluss in den vorhandenen oder bei groben Änderungen in einen neuen Prototypen eingearbeitet werden. 3D (dreidimensionale) Druckverfahren eignen sich sehr gut um erste Gehäuseprototypen umzusetzen. Es ist hier gröÿtmögliche Flexibilität gegeben. Die gedruckten Formen bieten ausreichende Qualität und Au ösung. Für die Konstruktion stehen verschiedene Softwarelösungen zu Verfügung. Solid Works wurde hier für die Umsetzung herangezogen. Die Durchwanderung dieser Zyklen perfektioniert den Prototypen zu einem serienreifen Produkt. Bei der Perfektionierung gehört auch eine Anpassung der Leistung des Systems hinzu. Es darf keine Über- und keine Unterdimensionierung des Systems statt nden, da diese auf Kosten des Users gehen. Ziel ist ein Mittelweg zwischen Kosten, Design, Qualität und Technologie, um für den User eine maximale Useability und ein langlebig abgestimmtes System zur Verfügung zu stellen.
4.3.8 Breakout Im besten Fall kann nach einer Optimierungsphase die Serienproduktion beginnen. Dieser Schritt ist der Factory bis jetzt noch nicht gelungen, ist aber ihr Ziel.
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5 F O T O M I N D
5.1 Ăœberblick und Konzept 18 ist eine tragbare Fernsteuerung fĂźr Spiegelre exkameras. Die Kern-
"F O T O M I N D"
funktionen sind dabei fokussiert auf den gesteuerten und kontrollierten AuslÜsevorgang einer Kamera. Es kÜnnen komplexe Algorithmen fßr den Triggervorgang der Kamera programmiert und mit externen Sensoren erweitert werden, um eine Kamera auszulÜsen. Ein zusätzliches Feature ist der Autofokus der ebenfalls getriggert werden kann. In Abbildung 21 ist das Produkt und in Abbildung 22 sind alle AnschlussmÜglichkeiten dargestellt. Eine genaue Beschreibung der Ein- und Ausgänge ist im Kapitel 5.3 Funktionen angefßhrt.
Abbildung 21: Gehäusekonstruktion "F O T O M I N D"
In folgender Abbildung 22 ist der links äuÿere Stecker (allgemeiner Ausgang) mit einem Laserpointer verbunden. Wird der Laser durch ein Objekt unterbrochen lÜst die Kamera aus. Durch das geschaltete 5Volt Signal kann so der Laser vor der Bildbelichtung der Kamera ausgeschaltet werden. Der Laserstrahl tri t auf Photowiderstand, der am rechten äuÿeren Stecker seinen Eingang hat. Dieses Setup ndet Anwendung in der Highspeed Fotogra e oder bei einer Fotofalle. Als zweiter analoger Sensor am rechten Eingang ist ein Piezoelement eingezeichnet, das sehr emp ndlich auf Vibrationen reagiert.
18
http://progressivess.com/projects/fotomind/,lastvisited13.August2012,
letzter
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12.
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Abbildung 22: Funktionen "F O T O M I N D"
5.2 Produktname Der Produktname "F O T O M I N D" steht für Fotogra e in Verbindung mit Mind, also ein intelligenter Rechner der Fotogra e. Kameras unterschiedlichster Hersteller können verwendet werden. Kriterium ist ein Anschluss an der Kamera für einen externen Auslöser. Die Fernsteuerung ist für den mobilen Einsatz geeignet und kann über das integrierte Interface programmiert werden.
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5.3 Funktionen 5.3.1 Bedienung POTI und Button und display
Interface: 1x Display 2x12 LCD 1x Encoder 1x Button 1x Display Hintergrundlicht 1x Statusled
AnschlĂźsse: Kamera (3 PIN - Digital - Output) Focus und Schutter Externer Blitz (2 PIN - Digital - Output) Sensor (2PIN - Analog - Input) Allgemeiner Ausgang (2 PIN - Digital - Output) Externe Stromversorgung 9-12 Volt
5.4 Anwendungsbereiche "F O T O M I N D" ist als eine Produktentwicklung und Tool fßr Kßnstler und Fotografen gedacht. Die Fernsteuerung ermÜglicht eine breit gefächerte Anwendungspalette an Funktionen und Features. Erweiterte Kamerafunktionen: kreativere Bilder UND Videos
ˆ
RAW Format und JPEG Foto Reihen
ˆ
Fototrap
ˆ
Highspeed Fotogra e in der folgenden Abbildung Highspeed Fotogra e wird dabei in vÜlliger Dunkelheit gemacht. Nach Betätigen der Starttaste auf der Fernsteuerung Ü net die Blende
19
19 . Das gewĂźnschte Objekt in
Wichtig ist, dass die Blendeneinstellung an der Kamera auf SL gestellt ist
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Abbildung 24, zeigt einen CD-Rohling, der beim Fallenlassen den Laserstrahl unterbricht. Die dadurch hervorgerufene Widerstandsänderung am Photowiderstand registriert der Mikrocontroller, deaktiviert den Laser und setzt den Pin für den externen Blitz auf High. Durch das Aufblitzen mit der sehr geringen Belichtungszeit wird das Bild mit sehr hoher Schärfe belichtet. Im Anschluss wird noch die Blende geschlossen und der Belichtungsprozess ist abgeschlossen. Im Menü kann die Delayzeit zwischen der Unterbrechung des Lasers und dem High setzen des Blitzpins variiert werden. Dadurch ist eine exakte Bildkomposition mit gewünschter Positionierung eines Objekts möglich wie in Abbildung 23 und 24 zu sehen ist.
Abbildung 23: Highspeed Belichtung 1 mit "F O T O M I N D"
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Abbildung 24: Highspeed Belichtung 2 mit "F O T O M I N D"
Abbildung 25: Highspeed Belichtung Konzept mit "F O T O M I N D"
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Stop Motion Funktion
20 gedreht. In Abbil-
Um den Prototypen zu testen, wurde ein Stop Motion Video dung 26 ist ein einzelnes Frame davon gezeigt.
Abbildung 26: Stop Motion Frame mit "F O T O M I N D"
Selbstauslöser
Fotofalle
5.4.1 I/O Darstellung In Abbildung 27 ist "F O T O M I N D" als Blackbox dargestellt. Die Blackbox ist als Technikteil der Fernsteuerung mit In- und Output zu verstehen. Ziel ist es, diese In- und Outputs, soft und hardwaremäÿig miteinander richtig miteinander zu verknüpfen. Diese Darstellung dient als Übersicht für die Soft- und Hardwareentwicklung. Mechatronische Systeme Einleitung [6]
20 21
21 ist Basis für diese Darstellungsform.
http://www.youtube.com/watch?v=oF-cKS474Bo&list=UUvov3-_-pHZDNTZ4qAnv53Q&index=7,
letz-
ter Besuch 12. Jänner 2013 Alfred Böge (Hrsg.), Handbuch Maschinenbau, Mechatronische Systeme Beschreibung Seite 588 1.3 Einleitung H3
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Abbildung 27: Black Box "F O T O M I N D"
5.5 Stadien der Entwicklung 5.5.1 Technischer, elektronischer und Software Prototyp Prototyping Tools:
Prototyping Board (vgl. Kapitel 4.2.1)
Breadboard (vgl. Kapitel4.2.7)
Dieser erste Prototyp ist gedacht für einen Funktionstest. Die Kernkomponente werden auf dem Breadboard zusammengesteckt und können quick and dirty getestet werden. In folgender Abbildung 28 wurde das Arduino als Rapid Prototyping Board mit genannten Erweiterungen eingesetzt:
Arduino Board Duemilanove ATMEGA 328 P - PU
2x16 LCD Display
Button
Stereostecker 2,5mm
Potentiometer 10k
Proof of Concept
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Abbildung 28: Funktions Prototyp "F O T O M I N D"
5.5.2 Erweiterter Prototype inkl. Transportgehäuse Prototyping Tools:
Prototyping Board (vgl. Kapitel4.2.1)
Shield (vgl. Kapitel 11)
Leiterplatte (vgl. Kapitel 4.2.8)
Diese nächste Prototypen-Stufe dient der Nutzung des Prototypen im mobilen Betrieb. Durch die gelötete Leiterplatte bleiben die Kontakte stabil und das Produkt somit transportfähig. Mit der Fertigstellung können erste Benutzertests gestartet werden. Die Ergebnisse haben Ein uss auf die weiteren Entwicklungsschritte. Be ndet sich die Elektronik in einem Gehäuse, erscheint das Produkt dem Benutzer viel verständlicher. Erste Benutzerinterface und Ergonomieregeln können zusätzlich in dieser Entwicklungsphase Einzug nden.
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Abbildung 29: Prototyp mit Gehäuse "F O T O M I N D"
5.5.3 Gehäuse Design In der nächsten Abbildung 30 sind Entwurfsskizzen fßr F O T O M I N D zu sehen. Das Produkt muss bei der Betrachtung mit dem Erscha er in Verbindung gebracht und in seiner Existenz einzigartig sein. Von der rechten (groÿen) Skizze wurde die Anordnung vom Interface und die Stecker in die nale Konstruktion mit aufgenommen. Die Skizze links oben dient als Gehäusevorlage. Eine abgerundete Ecke soll das Produkt einzigartig machen und spiegelt das Space Age Design wieder.
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Abbildung 30: Gehäusedesignskizzen F O T O M I N D
5.5.4 Gehäusekonstruktion Prototyping Tools:
Gehäusekonstruktion mit Solid Works (vgl. Kapitel 4.2.11)
Abbildung 21 zeigt das fertig designte Gehäuse.
5.5.5 Symbole Durch die Symbole in Abbildung 31, die auf der linken Seiten äche angebracht sind, ist dem Benutzer nach einmaligem Kennenlernen sofort klar, bei welcher Steckerbuchse er das Kabel für die jeweilige Funktion anschlieÿen muss. Die Symbole und Stecker an der Seite der Fernsteuerung sind für die Kommunikation mit externen Sensoren und Geräten vorgesehen und sollen für jeden einfach verständlich sein.
Abbildung 31: Symbole 1 F O T O M I N D
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Laser: Der für Highspeedaufnahmen gedachte Laser (5V Versorgungsspannung) kann extra an der Fernsteuerung angeschlossen werden. Grund dafür ist, dass er bei der Aufnahme abgeschaltet wird und somit am Bild nicht sichtbar ist.
Externer Blitz: Für Langzeitbelichtungen mit Blitz oder Highspeedaufnahmen ist eine zusätzliche Buchse für einen externen Blitz vorgesehen.
Kamera: Hier wird die Kamera angeschlossen. Es kann jede Kamera mit externer Auslösemöglichkeit verwendet werden. Aktuelle Spiegelre exkameras besitzen zusätzlich zur Auslösemöglichkeit den Autofokus, der hier ebenfalls integriert ist.
Allgemeiner Eingang: Jeder analoge Sensor, der ein 0-5Volt Signal liefert, kann hier angeschlossen werden. Der Treshold (ab welchem Wert wird ausgelöst) für den Triggervorgang der Kamera wird im Menü eingestellt. Gängige Sensoren sind zum Beispiel ein lichtemp ndlicher Widerstand, ein Piezo-Element oder ein Bewegungsmelder.
Die in Abbildung 32 gezeigten Symbole an der Oberseite der Fernsteuerung stellen interne Einstellungen dar.
Abbildung 32: Symbole 2 F O T O M I N D
Hintergrundlicht Display: Beim Drücken des Buttons wird die Hintergrundbeleuchtung des Displays eingeschaltet. Um im mobilen Betrieb Strom zu sparen, wurde diese Funktion auf einen Button gelegt.
EIN / AUS Schalter: Hauptschalter
Externe Stromversorgung: Anschluss für externe Stromversorgung. 9-15 Volt
5.5.6 Leiterplattendesign Prototyping Tools:
Leiterplattenkonstruktion (vgl. Kapitel 4.2.10)
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Die Maÿe der Leiterplatte in Abbildung 33 ergeben sich aus den Platzverhältnissen des technischen und kßnstlerischen Modell. In Abbildung 34 ist die gefertigte Leiterplatte zu sehen.
Abbildung 33: Leiterplatte 1 F O T O M I N D
Abbildung 34: Leiterplatte 2 F O T O M I N D
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5.5.7 3D-Druck Prototyping Tools:
Gehäusekonstruktion (vgl. Kapitel 4.2.11)
3D Druck (vgl. Kapitel 4.2.5)
Das fertig gedruckte und zusammengebaute Produkt in Abbildung 35 und Abbildung 36 vereint die Leiterplattenkonstruktion und das 3D gedruckte Gehäuse mit all den verwenden Komponenten und Systemen.
Abbildung 35: F O T O M I N D
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Abbildung 36: Zusammenbau F O T O M I N D
5.6 Status Das Projekt wurde eingestellt, weil eine Gruppe genannt dreaminng robots ein Konkurrenzprodukt genannt Cameraaxe
22 zeitgleich mit der Fertigstellung unseres Prototypen
auf den Markt gebracht hat.
22
http://www.cameraaxe.com/,
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6 PXL - Thermokamera
Abbildung 37: "PXL"
6.1 Idee Die grundsätzliche Idee war eine Kamera zu bauen, die Bilder in ASCII ART Format sofort druckt. Bei ASCII Art (vgl. Abbildung 38) wird ein Bild aus Buchstaben und Zahlen dargestellt. Bei der Betrachtung aus etwas weiterer Distanz kommt das Motiv zum Vorschein. Beim Research nach mobilen Ausgabegeräten el der Fokus auf einen Thermodrucker. Das Thermodruckverfahren ist ausfßhrlich in der Diplomarbeit von Daniel Werndl [12] beschrieben
23 . Der Vorteil am Thermodrucker im Gegensatz zum Tinten-
strahldrucker besteht darin, dass kein weiteres Verbrauchsmaterial auÿer dem Thermopapier selbst gewechselt werden muss. Zusätzliche Farbpatronen sind nicht notwendig.
23
Daniel Werndl, Entwicklung einer digital-analog Hybrid Instant-Kamera basierend auf Thermopapier - Seite 9
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Der Thermodrucker, der für die weitere Entwicklung der Kamera verwendet wurde, hat eine Au ösung von 8 Punkten pro Millimeter (vgl. Abbildung 39). Die Eigenschaft der feinen Au ösung ermöglicht die Darstellung von Fotos durch Dithering Algorithmen wie in Abbildung 39 dargestellt. Die genaue Beschreibung über das Thermodruckverfahren ist in der Diplomarbeit von Daniel Werndl - Entwicklung einer digital-analog Hybrid
24 enthalten. Folgender Link bietet die 25 Möglichkeit selbst ASCII Fotos zu generieren. Instant- Kamera basierend auf Thermopapier
PXL wurde gemeinsam mit Daniel Werndl entwickelt.
Abbildung 38: ASCII Konzept PXL
24 25
1.2 Seite 16
http://www.typorganism.com/asciiomatic/,letzterBesuch13.August2012 , letzter Besuch 13.
Au-
gust 2012
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Abbildung 39: Thermodruck PXL
Die Bedienung der Kamera ist so aufgebaut, dass die User, die mit dem Umgang eines herkömmlichen Fotoapparats oder eine Digitalkamera vertraut sind, auch ohne zusätzlichem Aufwand die grundsätzlichen Funktionen der Thermokamera auf einfachstem spielerischen Wege heraus nden, ohne einen Blick in die Anleitung zu werfen. Einschalten, loslegen und experimentieren ist hier die Devise. Um den Umgang beim Kennenlernen trotz der einfachen Handhabung noch zu erleichtern, ist zusätzlich zur herkömmlichen Bedienungsanleitung eine aus Karton direkt an und um die Kamera angebracht. Diese Art der Bedienungsanleitung ist inspiriert von der Alpa Re ex Kamera aus 1945 und wird im Schlafrock genannt (siehe Abbildung 40). Ist der User mit den Funktionen einmal vertraut, kann die Anleitung wie ein Mantel abgelegt werden. Ausstellung Polaroid (Im)Possible , Galerie Westlicht, Wien, Juni 2011
Abbildung 40: Alpa Re ex Kamera 1945 im Schlafrock
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6.2 Bedienung 6.2.1 Bedienelemente und Bedienungsablauf In der folgenden Abbildung wird der AuslÜsevorgang schematisch beschrieben. Dabei wird zwischen 2 Vorgängen unterschieden.
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AuslÜseabfolge neues Foto Im ersten Teil wird beschrieben, wie ein neues Foto geschossen wird. Zuerst wählt der User den gewßnschten E ekt mit dem E ektwheel. Das Foto wird nach dem Betätigen des AuslÜsebuttons und dem ErtÜnen des AuslÜsesounds bei gelb pulsierendem LED in den internen Speicher abgelegt. Das Bild wird generell zuerst ohne E ekt in den Speicher gelegt. Erst nach dem Speichervorgang geschieht die Umrechnung des Bildes auf den gewählten E ekt. Dabei wird mit E ekt zusätzlich in den Speicher abgelegt. Das LED wechselt auf grßn und der Druckvorgang beginnt.
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Ausgabeabfolge: Foto aus dem internen Speicher Zuerst wählt der User den gewßnschten E ekt aus. Im Anschluss drßckt der User den Recall Button. Das letzte Foto wird unbearbeitet aus dem Speicher abgerufen mit dem gewählten E ekt ßberlagert und wieder in den Speicher abgelegt. Dabei pulsiert das LED gelb. Danach wechselt das LED auf grßn und das Bild wird gedruckt.
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Abbildung 41: Bedienungsablauf PXL
6.2.2 E ekte Mit dem E ektwheel (vgl. Abbildung 42) kann der User einen E ekt wählen, der aus dem geschossenen Bild errechnet wird. Das Rad ist an der Rßckseite der Kamera angebracht und muss vor dem Triggervorgang eingestellt werden. Sechs E ekte sind fßr die Kamera in Planung. JHlabs
26 bieten unzählige Beispiele ekte mit Programmcode, die fßr die
Kamera genutzt werden kĂśnnen. Der Fokus der nalen E ekte liegt aber auf simplen Pixel- und Rausche ekten. Daraus ist auf der Name der Kamera entstanden. PXL bezieht sich auf einen einzelnen Pixel der das Druckverfahren der Kamera symbolisiert.
26
http://www.jhlabs.com/ip/filters/index.html,
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27 ist es mĂśglich, selbst Halftone E ekte zu erzeugen und
Mit folgendem JAVA Programm
Vergleiche der einzelnen Algorithmen zu ziehen. Das E ektwheel hat 10 Stellungen, die hier beschrieben sind.
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6 E ekte
Die E ektbeispiele in Abbildung 44 sind aus der Entwicklung des Prototypen entstanden und dienen als Vorlage fĂźr die internen E ekte der Kamera.
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ohne E ekt
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Siehe Abbildung 44 (Ausdruck links oben)
SelbstauslĂśser
Beim DrĂźcken des AuslĂśsers pulsiert das LED fĂźr 10 Sekunden. Danach wird automatisch ausgelĂśst.
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Drucker-Modus
Im Drucker-Modus kann die Ascii Kamera mit einem PC oder MAC als herkĂśmmlicher Drucker verwendet werden.
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Credits
Die Erscha er der Kamera sind x im Speicher abgelegt und kĂśnnen mit dieser Funktion gedruckt werden.
Abbildung 42: E ektwheel PXL
27
http://www.markschulze.net/halftone/halftoner.jar,
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6.2.3 I/O Darstellung In Abbildung 43 ist "PXL" als Blackbox dargestellt. Die Blackbox ist als Technikteil der Kamera mit In- und Output zu verstehen. Ziel ist es, diese In- und Outputs soft- und hardwaremäÿig miteinander richtig zu verknüpfen. Diese Darstellung dient der Übersicht für die Soft- und Hardwareentwicklung. Mechatronische Systeme Einleitung H3 [6]
28 ist Basis dieser Darstellungsform.
Abbildung 43: Blackbox "PXL"
28
Beschreibung Seite 588 1.3 Mechatronische Systeme Einleitung H3
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Abbildung 44: E ekte PXL
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6.2.4 Funktionsumfang Der Funktionsumfang beschränkt sich auf wesentliche Elemente um ein Foto zu drucken. Die Bedienelemente sollen mit Symbole gekennzeichnet fßr sich sprechen. Elemente wie Display oder Speicherkarte wurde aus ästhetischen Grßnden gänzlich verzichtet. Diese Komponenten Machen das System viel komplexer als es fßr die eigentliche Grundfunktion notwendig ist. Der User soll durch die Bedienung selbst heraus nden wie die Kamera funktioniert. Learning by Doing. Hier sind alle Features der Kamera angefßhrt und in Abbildung 45.
Abbildung 45: Funktionsskizze "PXL"
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Ein Aus Schalter: Hauptschalter Ein / Aus
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AuslĂśser: AuslĂśsekopf zum SchieĂżen eines Fotos
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E ektrad: (Drehschalter) Zum Einstellen des gewĂźnschten E ekts
E ekt 1,2,3,4,5,6
SelbstauslĂśser
Credits
Printer
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Recall Button: Druckt das letzte Foto ein weiteres Mal. Der E ekt kann ßber den E ekt Button geändert werden.
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Okular: Zeigt dem User den Bildausschnitt
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ACC Sensor: Beschleunigungssensor X,Y,Z (intern)
Durch Schßtteln der Kamera (ca. 2 Sekunden) wird ein Zufallse ekt ßber das Foto gelegt. Dabei wird aus der E ektpalette Abbildung 44 vom E ekt Button plus zusätzlichen hidden E ekts gewählt.
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RGB LED: Das RGB LED zeigt den Status der Kamera an.
grĂźn: Kamera einsatzbereit, bei SelbstauslĂśsefunktion frequenziell steigerndes grĂźnes Blinken
gelb pulsierend: Bild in an den Speicher Ăźbergeben oder vom Speicher geladen
grĂźn pulsierend: Bild wird gedruckt
rot blinken: Software/Hardware Fehler
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Blitz: bei Unterbelichtung kann ein integrierter LED Blitz zugeschaltet werden.
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Flashlight: Switch ON / OFF: Blitzschalter Ein / Aus
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Speaker: um den User nicht nur ein visuelles Signal Ăźber den aktuellen Status der Kamera Ăźber das LED zu vermitteln, ist ein Lautsprecher integriert, der einen Sound beim AuslĂśsevorgang abspielt
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Batteriefach,Thermo lmmagazin,USB-Anschluss
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Abbildung 46: Features "PXL"
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6.2.5 Geh채use Design Skizzen
Abbildung 47: Geh채usedesign "PXL"
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6.3 Entwicklungsstadien Abbildung 48 zeigt eine frĂźhe Entwicklungsphase von PXL . LEGO bietet in diesen Fall eine praktische LĂśsungsmĂśglichkeit fĂźr die mechanischen Komponenten des Druckers. Dabei ist die PapierbahnfĂźhrung und Spannvorrichtung der Thermopapierrolle mit LEGO realisiert.
Prototyping Tools:
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Prototyping Board (vgl. Kapitel4.2.1)
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Shield (vgl. Kapitel 4.2.6)
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Leiterplatte (vgl. Kapitel 4.2.8)
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LEGO
Abbildung 48: Prototyp I PXL
In einer späteren Phase der Entwicklung wird die o ene Elektronik in ein Holzgehäuse integriert. Dieser Prototyp ist fßr den mobilen Testbetrieb und Demonstrationszwecke geeignet. Abbildung 6.3 zeigt Einblicke in das Innenleben der Entwicklung.
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Prototyp II "PXL"
6.4 Status Der kommende Prototyp dient zur Steigerung der Performance. Weiters ndet das konstruierte Gehäuse aus Abbildung 46 im zukünftigen Prototyp Anwendung. Als Mikrocontroller wird das Arduino Due eingesetzt. Es besitzt 84 Mhz, einen erweiterten Speicher und benötigt weniger Strom. Beigefügt ist die Spezi kation. Summary Microcontroller AT91SAM3X8E Operating Voltage 3.3V Input Voltage (limits) 6-20V Digital I/O Pins 54 (of which 12 provide PWM output) Analog Input Pins 12 Analog Outputs Pins 2 (DAC) Flash Memory 512 KB all available for the user applications
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SRAM 96 KB (two banks: 64KB and 32KB) Clock Speed 84 MHz Das Raspberry Pi bietet sich zusätzlich als Mikrocontrollerlösung für den kommenden Prototyp an. Es besitzt eine abgestimmte optionale externe Kamera hat aber mit seinen 700 Mhz im Vergleich zum Arduino einen höheren Stromverbrauch. Die kommenden Tests und Experimente werden entscheiden, welcher Mikrocontroller eingesetzt wird.
7 Fazit und Ausblick Die progressive FACTORY wird in den Bereichen Kunst und Technologie weiterarbeiten und die zukünftigen Projekte werden laut dem in der Arbeit erläutertem Konzept entwickelt und umgesetzt. Neue Erfahrungen ieÿen wieder in das Konzept ein und erweitern es. Der Fokus wird in Zukunft weiter auf Produktentwicklung, Installationen und Einzelanfertigungen im künstlerischen Bereich liegen. Weiters wird die Factory mit Tools erweitert, die die Arbeit erleichtern. Ein Server soll den Work ow auf den verschiedenen Systemen vereinfachen und die Arbeitsprozesse auf der digitalen Ebene näher zusammenbringen.
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Literatur [1] Mathematik für Elektroniker. EuropaLehrmittel, 11. Au age, 2006. [2] Herders Kleines philosohisches Wörterbuch. Herder - Bücherei, 1963. [3] Generative Gestaltung: Entwerfen. Programmieren. Visualisieren. Schmidt Hermann Verlag;, 2009 Erstau age. [4] M.C. Escher Pop-Ups. 2012. [5] ATMEL. ATMEGA 328 P Microkontroller Manual. ATMEL, 2012. [6] Alfred Böge (Hrsg.). Handbuch Maschinenbau. Vieweg, 11. Au age, 2007. [7] Kritz Kahn. Fritz Kahn MAN MACHINE. Springer Wien, 2009. [8] Marshall McLuhan. Das Medium ist die Massage. Ginko Press, 2011. [9] Sepehr Naimi Muhammad Ali Mazid, Sarmad Naimi. the avr microcontroller and
embedded system using assembley and c. 2011. [10] O'Reilly. Making Things Talk. Dale Doughtery, 2007. [11] Larry O Cull Richard Barnett and Sarah Cox. Embedded C Programming and the
Atmel AVR. Delmar, Cengage Learning, 2. Au age, 2007. [12] Daniel Werndl. Entwicklung einer digital-analog Hybrid Instant-Kamera basierend
auf Thermopapier. Fh St. Pölten, 2012.
Ing. Christian Munk
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Copyright aller Abbildungen: Christian Munk Ausgenommen: 7,8,9,10,11,14,20,40
Abbildungsverzeichnis 1
Die Verschmelzung von Kunst und Technologie
. . . . . . . . . . . . . . .
12
2
Kunst
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3
Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
4
Technisches Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
5
Technologie und Produktentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
6
"progressive FACTORY" Logo
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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7
Arduino Duemilanove
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25
8
Raspberry PI
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
9
3D-Drucker; Maker Bot Replikator 2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
10
3D-Druck 2012 von Eschers Relativity, 1953 . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
11
Shields: Arduino und Raspberry Pi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
12
Breadboard
30
13
Lochrasterplatte gelötet
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
14
Arduino Pinmapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
15
Eagle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
16
Solid Works 2007
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
17
Zyklen der Produktentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
18
Black Box
35
19
Überdimensioniertes Gehäuse
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
20
Space Age Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
21
Gehäusekonstruktion "F O T O M I N D" . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
22
Funktionen "F O T O M I N D"
40
23
Highspeed Belichtung 1 mit "F O T O M I N D"
. . . . . . . . . . . . . .
42
24
Highspeed Belichtung 2 mit "F O T O M I N D"
. . . . . . . . . . . . . .
43
25
Highspeed Belichtung Konzept mit "F O T O M I N D" . . . . . . . . . .
43
26
Stop Motion Frame mit "F O T O M I N D"
. . . . . . . . . . . . . . . .
44
27
Black Box "F O T O M I N D" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
28
Funktions Prototyp "F O T O M I N D"
46
29
Prototyp mit Gehäuse "F O T O M I N D"
. . . . . . . . . . . . . . . . .
47
30
Gehäusedesignskizzen F O T O M I N D . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
Ing. Christian Munk
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Diplomarbeit
31
Symbole 1 F O T O M I N D
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
32
Symbole 2 F O T O M I N D
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49
33
Leiterplatte 1 F O T O M I N D
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
34
Leiterplatte 2 F O T O M I N D
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
35
F O T O M I N D
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
51
36
Zusammenbau F O T O M I N D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
52
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"PXL" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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38
ASCII Konzept PXL
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39
Thermodruck PXL
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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40
Alpa Re ex Kamera 1945 im Schlafrock
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
55
41
Bedienungsablauf PXL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
57
42
E ektwheel PXL
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
58
43
Blackbox "PXL"
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
59
44
E ekte PXL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
60
45
Funktionsskizze "PXL" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
61
46
Features "PXL" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
63
47
Gehäusedesign "PXL"
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
64
48
Prototyp I PXL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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