Negli ultimi anni, la combinazione di open data, stampa 3D ed elettronica open-source ha dato vita a progetti straordinari. Uno di questi è la mappa 3D interattiva della metropolitana di Manhattan, realizzata dall’utente Bicapitate su Reddit.
Questa mappa utilizza fibra ottica e LED RGB per visualizzare in tempo reale la posizione dei treni della metropolitana di New York, grazie ai dati forniti dalla MTA (Metropolitan Transportation Authority). Il cuore del sistema è un Raspberry Pi 4, che gestisce le informazioni provenienti da API pubbliche e aggiorna la visualizzazione ogni 30 secondi.
In questo articolo analizzeremo in dettaglio:
- Il funzionamento della mappa
- Il processo di realizzazione, dalla progettazione 2D alla stampa 3D
- L’hardware e il software utilizzati
- Le sfide affrontate durante lo sviluppo
- Le possibili evoluzioni future del progetto
Come funziona la mappa interattiva della metropolitana
L’idea di base è semplice ma geniale: trasformare i dati della MTA in una rappresentazione fisica della metropolitana, utilizzando LED RGB e fibra ottica per visualizzare la posizione dei treni in tempo reale.
Le caratteristiche principali del sistema includono
- Aggiornamenti in tempo reale: la posizione dei treni viene aggiornata ogni 30 secondi grazie ai dati pubblici della MTA.
- Illuminazione basata sul treno, non sulla linea: i LED cambiano colore in base al treno e non alla linea, permettendo di vedere quando un treno opera su un binario diverso dal solito.
- Personalizzazione avanzata: è possibile isolare singoli treni, nascondere quelli fermi e modificare la visualizzazione in base alle preferenze.
- Doppia illuminazione per stazione: ogni stazione ha due punti luminosi per indicare la direzione di movimento del treno.
Dati in tempo reale dalla MTA e aggiornamenti ogni 30 secondi
Il Raspberry Pi si connette ai server della MTA utilizzando le API pubbliche, scaricando e processando i dati ogni 30 secondi.
Risorse utili: API della MTA
I dati vengono forniti in formato GTFS (General Transit Feed Specification), uno standard utilizzato per i dati di trasporto pubblico. Il codice scritto in Go estrae le informazioni più rilevanti e aggiorna la mappa fisica.
Per la gestione dei LED, il progetto utilizza la libreria open-source ledctl di Jon Bright: Libreria LEDctl su GitHub
Realizzazione del progetto: dalla mappa digitale alla stampa 3D
1. Creazione della mappa digitale
Per ottenere una base accurata, l’autore ha utilizzato strumenti GIS e fonti di dati open-source:
- Coastline di Manhattan → OpenStreetMap
- Stazioni della metropolitana → Query con Overpass API
- Linee della metropolitana → File centerline (precedentemente disponibile sul sito open data di NYC)
Dopo aver raccolto questi dati, sono stati combinati in QGIS e poi esportati in formato DXF per l’editing.
Risorse utili:
L’editing finale è stato fatto in Adobe Illustrator, dove sono state:
- Rimosse le linee superflue
- Rese più spesse le linee delle strade e dei binari
- Aggiunti cerchi per le stazioni (per ospitare le fibre ottiche)
2. Creazione dei modelli 3D con OpenSCAD
Per trasformare la mappa in un modello stampabile in 3D, sono stati provati vari software CAD, tra cui OnShape e Fusion 360, ma entrambi hanno fallito a causa dell’elevato numero di poligoni.
Risorse utili:
L’autore ha usato OpenSCAD, suddividendo la mappa in 14 modelli STL separati:
- 5 sezioni della mappa di Manhattan
- 8 linee della metropolitana (una per colore)
- 1 modello per l’allineamento delle sezioni
Alcune operazioni sono state automatizzate con lo strumento vpype, usato per semplificare e correggere gli SVG prima dell’importazione in OpenSCAD.
3. Assemblaggio e installazione della fibra ottica
Dopo la stampa 3D, la mappa è stata assemblata in due parti:
- Strato superiore con le linee della metropolitana e gli edifici
- Strato inferiore che ospita i LED e le fibre ottiche
La fibra ottica da 1 mm di diametro è stata inserita manualmente nei fori delle stazioni, un processo lungo e complesso. Una volta posizionate tutte le fibre, la parte superiore è stata abbassata progressivamente sulla base, regolando ogni fibra prima del fissaggio definitivo.
Hardware e software utilizzati
1. Hardware
- Raspberry Pi 4 (o modello 3B+)
- 2 matrici LED WS2812B 8×32
- Fibra ottica da 1 mm
- Alimentatore esterno per i LED
- Stampa 3D con Bambulab X1C
2. Software
- Go per il parsing dei dati e il controllo dei LED
- OpenSCAD per i modelli 3D
- Illustrator e QGIS per la mappa
- VPype per la pulizia dei poligoni SVG
Il software scarica i dati della MTA, estrae le informazioni sui treni e aggiorna i LED. Ogni 10 millisecondi, una funzione aggiorna lo stato delle luci in base ai dati disponibili.
Sfide affrontate durante lo sviluppo per la mappa di Manhattan
- Difficoltà con i CAD tradizionali → risolto con OpenSCAD
- Rigidità della fibra ottica → installazione manuale e test iterativi
- Gestione dei treni su binari diversi → colori assegnati ai treni, non alle linee
Possibili sviluppi futuri
L’enorme interesse su Reddit ha portato molti utenti a chiedere una versione commerciale della mappa. Possibili sviluppi futuri includono:
- Kit fai-da-te per assemblare la mappa a casa
- File STL open-source per la stampa 3D
- Espansione del progetto ad altre città
L’autore ha dichiarato che, al momento, non è interessato a vendere il progetto, ma potrebbe valutare un kit DIY.
Se vuoi realizzare un progetto simile, puoi trovare i dati in tempo reale della MTA direttamente sul loro portale per sviluppatori, MTA Developers. Per quanto riguarda l’hardware utilizzato, il modello esatto di Raspberry Pi non è stato specificato, ma qualsiasi versione a partire dal Raspberry Pi 3 dovrebbe essere sufficiente per gestire il sistema.
Molti utenti si sono chiesti se questa mappa sia acquistabile, ma al momento non è in vendita. Tuttavia, l’autore sta valutando l’idea di rendere disponibile un kit fai-da-te per chi volesse replicarla autonomamente. Il controllo dei LED sulla mappa avviene grazie alla matrice WS2812B, che permette di indirizzare ogni LED singolarmente, il tutto gestito da un codice scritto in Go.
Infine, chi è interessato a modificare o migliorare la mappa potrebbe chiedersi se OpenSCAD sia difficile da usare. Questo software si basa su codice piuttosto che su un’interfaccia grafica tradizionale, quindi potrebbe risultare meno intuitivo per chi è abituato ai CAD classici. Tuttavia, per la progettazione parametrica, rappresenta una soluzione estremamente efficace e versatile.
Conclusione
Questo progetto dimostra come open data, stampa 3D e Raspberry Pi possano creare strumenti innovativi e funzionali. La mappa 3D interattiva della metropolitana di Manhattan è un eccellente esempio di ingegno, design e tecnologia open-source.
Vorresti realizzare una mappa simile per la tua città? Scrivilo nei commenti!
Fonte completa del progetto: Hackaday – Manhattan Subway Map
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Simone Candido
Simone Candido è un ragazzo appassionato del mondo tech nella sua totalità. Simone ama immedesimarsi in nuove esperienze, la sua filosofia si basa sulla irrefrenabile voglia di ampliare a 360° le sue conoscenze abbracciando tutti i campi del sapere, in quanto ritiene che il sapere umano sia il connubio perfetto tra cultura umanistica e scientifica.