Takaisin

Lisätyn todellisuuden lasien valmistaminen vie teorian käytäntöön

Fysiikan kandiopiskelijoiden viime syksyn opintoihin kuului yksinkertaisten lisätyn todellisuuden lasien valmistaminen. Perinteisiä laboratoriotöitä korvattiin näin uudella tavalla. Omatekoiset lasit näyttävät lämpötilan, ilmansuunnan tai etäisyyden katsottavaan kohteeseen.

Fysiikan opiskelijoita

Kuvassa: Fysiikan opiskelijat Maria Aukee, Outi Kaltiainen, Raili Termälä ja Eeva Lana.
 

Uudenlaisen työskentelytavan ideoivat yliopistonlehtori Martti Mäkinen ja laboratoriomestari Tommi Itkonen fysiikan ja matematiikan laitokselta.

— Fysiikan opinnot ovat hyvin teoriapainotteisia. Perinteisiä labratöitä korvattiin nyt jo toista kertaa laitteiden rakentamisella, Mäkinen kertoi.

—Viime vuonna vuorossa oli spektrograafin rakentaminen, sanoi Itkonen, jonka vastuulla olivat käytännön toimet rakentamisessa.

— Opetuksellisena tavoitteena oli antaa opiskelijoille käytännön taitoja, joita he voivat myöhemmin soveltaa muissa yhteyksissä. Fyysikothan joutuvat usein työelämässäkin rakentelemaan erilaisia mittalaitteita, Mäkinen totesi.

—Tässä projektissa rakennettuja laseja voisi parhaiten kuvata lisätyn todellisuuden lasien ja heijastusnäytön risteytykseksi.

Idea sai hyvän vastaanoton kurssin opiskelijoilta.

—Kun lasit rakensi itse, se vei pois mystisyyttä asiasta – nämäkin siis ovat rakennettavissa, eikä se vaadi edes mitään ihmeellistä taitoa, Outi Kaltiainen sanoi.

—Opettajankoulutuksessa puhutaan paljon teknologiakasvatuksesta, mutta todellinen kosketus teknologiaan voi kuitenkin puuttua. Sen vuoksi lasien valmistaminen oli erityisen kiinnostavaa, Maria Aukee lisäsi.

—Tämä on mukavaa vaihtelua teoreettiseen opiskeluun, vaikka pidänkin siitä, että asioita lähestytään teorian kautta, Raili Termälä sanoi.

—Minulle kurssi oli ideaalinen, sillä opin parhaiten tekemällä, Eeva Lana kertoi.

 

Lasien valmistukseen kuuluu monta työvaihetta

Lisätyn todellisuuden lasien valmistukseen kuuluu monta työvaihetta, joten ihan kaikkea ei ehtinyt oppia 30 tunnissa tekemään.

—Kurssin aikana opiskelijat kuitenkin näkivät koko tuotantoketjun, miten laite syntyy, Mäkinen sanoi.

—Opiskelijat saivat valita itse mitkä lasit haluavat valmistaa.

—Minä suunnittelin elektroniikat eli kytkentäkaaviot, ja opiskelijat tekivät niiden pohjalta layoutin eli reaalikomponenttien sijoittelun, ja juottivat sitten levyt valmiiksi, Itkonen kertoi.

 

Kuvassa: — Linssit ovat laitteen kovinta high techiä, ja nekin tulostettiin itse fysiikan ja matematiikan laitoksen 3D-printterillä. Osat maksoivat yhteensä noin 20 euroa. Optisesti nerokasta laitetta voi säätää remmeillä oman pään mukaiseksi. OLED-näyttö on kaksi mikroskoopin lasin puolikasta, ja sen kirkkautta olisi mahdollista säätää pinnoittamalla se puhdastilassa esimerkiksi alumiinilla. Nyt suurin osa valosta menee vielä hukkaan, kertoi Itkonen.

 

Mikroprosessori kytkettiin pieneen näyttöön ja piirilevyn elektroniikkaan, jonka jälkeen ohjelmoitiin prosessori. Muut muoviosat leikattiin laserilla ja myös linssit 3D-tulostettiin kampuksella.

—Työstömenetelmät olivat sen verran karkeita, että esimerkiksi lasien kirkkautta ei pystytty vielä säätämään, Itkonen sanoi.

—Prosessori ohjaa pientä näyttöä, jonka kuva eli esimerkiksi etäisyyslukema heijastetaan silmiin lasilevyjen kautta. Aivot tulkitsevat vasempaan ja oikeaan silmään tulevat kuvat yhdeksi kuvaksi, joka näyttää roikkuvan ilmassa esimerkiksi metrin päässä. Oikeasti lasilevyt ovat vain senttien päässä silmästä, kuvaili Mäkinen.

Kaltiainen ja Aukee valmistivat lasit, jossa ultraäänianturin avulla mitataan etäisyyttä kohteeseen. Eeva Lana rakensi magneettianturin avulla toimivat kompassilasit ja Termälä lämpötilaa mittaavat lasit.

—Lämpötilaa mittaavia laseja voisi hyödyntää koulussa, kun lapsille opetetaan peruskoulussa lämpötilaeroja. Miksei niitä voisi käyttää myös vaikkapa suklaan tai jäätelön teossa, Termälä mietti.

 

Tulevaisuuden työ voi löytyä tieteiden rajapinnoilta

Syksyn opinnot antoivat kandiopiskelijoille ajattelemisen aihetta pidemmäksi aikaa. Heillä kaikilla on taustallaan jo aikaisempaa eri alojen opiskelua tai kymmenien vuosien työkokemusta, joten työllistyminen uudelle alalle mietityttää.

—Tulevaisuus alkaa muuttua mielessäni yhä moninaisemmaksi, Aukee sanoi.

—Opintojen myötä on löytynyt hyvinkin uudenlaisia yhdistelmiä mitä voisi ajatella. Fysiikkaa ja matematiikkaa voisi yhdistää vaikkapa kemiaan tai biologiaan.

—Minua kiinnostaa ihan hirveästi kaikki mahdollinen! On ihan mahtavaa selvittää, miten kaikki toimii, Kaltiainen mietti.

—En vielä tarkemmin miettinyt tulevaisuutta, mutta fysiikan teknologiapuoli kiinnostaisi, Lana sanoi.

—Tulevaisuudesta puhuminen on kyllä hieman kuumottavaa! Minua kiinnostaisi toimia esimerkiksi fysiikan ja lääketieteen rajapinnalla, Termälä kertoi.

—Kävimme viime kesänä tutustumassa Kuopion yliopistollisen sairaalan neurokirurgian osastolle, ja näimme mitä virtuaalilaseja siellä on käytössä. Esimerkiksi kirurgiopiskelijat pystyivät seuraamaan leikkausta 3D-lasien avulla, mikä oli todella kiinnostavaa.

Kuvassa: Kurssilla rakennetut lasit vaativat ehkä vielä pientä tuotekehitystä, ennen kuin ne voi ottaa mukaan käteväksi kompassiksi erävaellukselle.

Teksti ja kuvat: Marianne Mustonen

 
  • Virtuaalilasit (virtual reality glasses) ovat läpinäkymättömät lasit, joissa kaikki nähtävä on keinotekoista.
  • Lisätyn todellisuuden (mixed reality tai augmented reality) lasit ovat läpinäkyvät lasit, joissa oikeaan todellisuuteen lisätään asioita.
  • Heijastusnäytössä (HUD = Heads-up display) kuva heijastetaan silmien edessä olevaan läpinäkyvään levyyn. Esimerkiksi hävittäjälentokoneissa käytetään tällaista tekniikkaa.