Акустическая Левитация Позволила Создать Псевдодисплей

Британские и испанские инженеры создали псевдоголографический дисплей, работающий на основе акустической левитации. В нем левитирует акустически прозрачная ткань с прикрепленными по краям полистирольными шариками, выполняющими роль якорей, удерживаемых на своих местах ультразвуковыми излучателями. На ткань можно проецировать изображение, причем при ее повороте изображение можно адаптировать соответствующим образом, рассказывают авторы статьи, представленной на конференции UIST 2019.

Звук представляет собой распространяющиеся механические колебания, из-за которых в определенной точке давление периодически повышается и понижается. Акустическая левитация работает благодаря тому, что интерференция когерентных акустических волн при определенных параметрах может приводить к образованию в воздухе стоячей волны. Из-за этого в воздухе образуются стабильные области с повышенным и пониженным давлением. Если в область с пониженным давлением поместить легкий и небольшой предмет по размеру сопоставимый с длиной стоячей волны, он останется в воздухе, несмотря на силу тяжести.

На основе этого явления инженеры уже давно пытаются разработать различные прикладные устройства, к примеру, дисплеи. Как правило, в них используется массив из нескольких десятков отдельных шариков, которые могут перегруппировываться и собираться в нужную форму. Инженеры под руководством Диего Мартинеса (Diego Martinez) из Университета Сассекса создали левитирующий экран, в котором шарики используются лишь в качестве поддерживающих элементов, а за вывод информации отвечает акустически прозрачный кусок ткани.

Инженеры создали установку для левитации, состоящую из двух расположенных напротив друг друга массивов из 16 на 16 ультразвуковых излучателей. Кроме того, в установку входит система для отслеживания положений шариков. В качестве программного обеспечения авторы выбрали свободную систему управления акустическими левитаторами Ultraino, а также дописали к ней плагин. В нем пользователь может задать форму левитирующего предмета, а также разметить примерное расположение шариков и границы, в рамках которых программа может сдвинуть их при расчете. Кроме того, пользователь может задать ось вращения предмета. После этого программа произведет расчет и выдаст конечную схему, по которой можно вырезать из ткани предмет и приклеить к нему полистирольные шарики.

Авторы показали несколько примеров работы системы. На некоторых из них кусочек ткани просто вращается, а другие демонстрации были более интерактивны. К примеру, инженеры показали, что систему можно использовать для подвешивания в воздухе «заметок», а также для имитации игры в пинг-понг.

Акустическую левитацию используют и в других областях. Например, в 2017 году латвийская компания показала прототип паяльного аппарата для сборки микросхем, в котором чипы перемещаются по плате с помощью акустической левитации, а затем аппарат припаивает их к плате с помощью лазера. Источник