Ρολόι DIY Laser-Cut: 4 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Καλώς ορίσατε στο σεμινάριό μου για το πώς να φτιάξετε υπέροχα ρολόγια κομμένα με λέιζερ! Πήρα την έμπνευση για αυτό το έργο από το γεγονός ότι έπρεπε να πάω σε κάποιους γάμους το περασμένο καλοκαίρι και ήθελα να κάνω μερικά εξατομικευμένα δώρα για τους ανθρώπους που παντρεύονται. Σκέφτηκα επίσης ότι θα ήταν ένας καλός τρόπος να εφαρμόσω κάποιες μαθηματικές αρχές που μάθαινα, τις οποίες θα καλύψω στο πρώτο μέρος αυτού του σεμιναρίου. Δεν είμαι σίγουρος πόσο καλά μπορώ να το καλύψω, αλλά με κάθε τρόπο θα δώσω κάποιον κώδικα Python, ώστε να μπορείτε να κάνετε όσα σχέδια θέλετε. Επιπλέον, έχω ένα σωρό σχέδια που έχω δημιουργήσει και θα συμπεριληφθούν στα αρχεία του έργου ως SVG.

Για αυτό το έργο, θα χρειαστείτε:

• κόντρα πλακέ ή ακρυλικό για τον επιλογέα ρολογιού
• λογισμικό επεξεργασίας διανυσματικών γραφικών
• πρόσβαση σε κόφτη λέιζερ
• κίνηση ρολογιού με άξονα 1/4"

Τα προαιρετικά υλικά περιλαμβάνουν:

• λευκή μπογιά
• Χαρτί άμμου 120 & 220 κόκκων
• σκούρο λεκέ
• ξυλόκολλα
• 4 βίδες 3/8"
• στεγανωτικό ξύλου

Ας αρχίσουμε!

Βήμα 1: Τα μαθηματικά…

Νόμιζα ότι αυτό ήταν ένα από τα πιο ενδιαφέροντα μέρη αυτού του έργου, ωστόσο δεν θα το αρνηθώ γιατί παραλείψατε αυτό το τμήμα. Ας ελπίσουμε ότι θα κάνω μια καλή δουλειά στην περιγραφή του τι συμβαίνει, αλλά ανατρέξτε στο βιβλίο Δημιουργώντας συμμετρία: Τα έντεχνα μαθηματικά των ταπετσαριών μοτίβων του Φρανκ Φάρις. Κάνει πολύ καλή δουλειά περιγράφοντας πώς συμβαίνουν αυτές οι συμμετρίες. Για μια πιο σύντομη αλλά πιο "κυματιστή" εμφάνιση, δείτε αυτό το παζλ του Quanta Magazine και είναι η λύση του. Στην πραγματικότητα θα παράσχω μια λύση στο πρόβλημα του περιοδικού Quanta και θα την έχω έτοιμη για χρήση στον κώδικα που δημοσιεύω παρακάτω.

Για να καταλάβουμε πώς αποκτούμε συμμετρία, πρέπει πρώτα να γνωρίζουμε ότι e^(i * 2 pi * C) = 1 για κάθε ακέραιο C. Αυτό προέρχεται από την ταυτότητα του Euler, για την οποία δεν θα μιλήσω εδώ, αλλά είναι εξαιρετικά σημαντικό και όλοι πιστεύουν ότι είναι το καλύτερο, οπότε δείτε το. Χρησιμοποίησα το παραπάνω γεγονός για να αντλήσω την καμπύλη "A" από το πρόβλημα Quanta (βλέπε εικόνα), για το οποίο μιλάμε λίγο στη λύση του προβλήματος Quanta. Στην παράγωγη, "k" είναι ο αριθμός συμμετρικών συστατικών που θέλουμε στην καμπύλη μας. Όπως και το "m" και το "n", το "k" πρέπει να είναι ακέραιος για να έχει συμμετρική καμπύλη. Στον παρακάτω κώδικα, βλέπουμε ότι C1 = 1 και C2 = -3 με mod = 5 για να παραχθεί η καμπύλη από το πρόβλημα. Η μεταβλητή mod σημαίνει "modulus" και πρέπει να είναι ο ίδιος αριθμός με "k". (Σημείωση: για την εκτέλεση κώδικα, πρέπει να εγκατασταθούν οι βιβλιοθήκες numpy, matplotlib και sympy.)

εισαγωγή numpy ως np

εισαγωγή matplotlib.pyplot ως plt από sympy import exp, I, re, im, σύμβολα, lambdify t = σύμβολα ('t') fig = plt.figure (figsize = (6, 6)) # Για mod = 12, τα υπόλοιπα μπορούν να είναι μόνο [1, 5, 7, 11] υπόλοιπο = 1 mod = 5 l = υπόλοιπο m = 1*mod + υπόλοιπο n = -3*mod + υπόλοιπο coeffs = np.array ([1, 1/2, I/ 3]) exps = np.array ([exp (l*I*t), exp (I*m*t), exp (I*n*t)]) f = (coeffs*exps. T). Άθροισμα () x = lambdify (t, re (f)) y = lambdify (t, im (f)) xarray = [x (t) for t in np.linspace (0, 2*np.pi, 5000)] yarray = [y (t) for t in np.linspace (0, 2*np.pi, 5000)] plt.plot (xarray, yarray) plt.axis ('off') plt.gca (). set_position ([0, 0, 1, 1]) #plt.savefig (r'path / to / folder / test.svg ') plt.show () print (' / t / t / t ' + str (f))

Γιατί όμως πέρασα όλο αυτό το πρόβλημα; Λοιπόν, νομίζω ότι είναι αρκετά δροσερό, αλλά ήθελα επίσης να τα μάθω όλα αυτά για να φτιάχνω ρολόγια με 12πλή συμμετρία. Με αυτόν τον τρόπο, δεν χρειάζεται να βάζετε άσχημους αριθμούς στο πρόσωπο και οι άνθρωποι μπορούν ακόμα να δουν τι ώρα είναι εύκολα. Αυτό που είναι υπέροχο είναι ότι το μόνο που χρειάζεται να κάνουμε για να κάνουμε καμπύλες με συμμετρία 12 φορές είναι να αλλάξουμε το mod σε 12 στον παραπάνω κώδικα! Μετά από αυτό, δοκιμάστε να αλλάξετε μερικούς από τους συντελεστές του mod για n και m και τους αριθμούς στο διάνυσμα των συντελεστών και δείτε τι είδους καμπύλη κάνει. Ένα πράγμα που πρέπει να σημειωθεί, αν αλλάξετε το υπόλοιπο, μπορεί να λάβετε καμπύλες με συμμετρία 2, 3, 4 ή 6 φορές. Είναι πολύ περίεργο, αλλά προέρχεται από το γεγονός ότι οι ακέραιοι έχουν σημασία! Ας ρίξουμε μια ματιά σε ένα παράδειγμα:

Αν k = 12, και m = 1 * k + 2 = 14, τότε (m - 2)/k = m/k - 2/k = 14/12 - 2/12 = 1 2/12 - 2/12 = 1 1/6 - 1/6 = 1 k = 6, υπόλοιπο = 1

Βλέπουμε ότι επειδή δύο διαιρούνται δώδεκα, παίρνουμε την ίδια απάντηση σαν να είχαμε ένα μέτρο 6 και το υπόλοιπο 1! Στην πραγματικότητα, με k = 12 και υπόλοιπο = 2, το μόνο που κάνει το πρόγραμμα είναι να εντοπίσει την καμπύλη για k = 6 με το υπόλοιπο = 1 δύο φορές, το ένα πάνω στο άλλο! Επομένως, για 12 συμμετρικά συστατικά το υπόλοιπο μπορεί να είναι μόνο ένας αριθμός που δεν διαιρεί το 12, οι οποίοι είναι [1, 5, 7, 11] έως 12, αλλά και οποιοσδήποτε άλλος πρώτος αριθμός μετά το 12. Αρκετά δροσερό!

Ελπίζω ότι αυτό για το οποίο μίλησα εδώ έχει κεντρίσει το ενδιαφέρον όλων για το θέμα. Και πάλι, το παραπάνω βιβλίο του Frank Farris είναι ένας εξαιρετικός πόρος και ελπίζω ότι οι άνθρωποι θα διασκεδάσουν κάνοντας μερικές ωραίες καμπύλες με το σενάριο python μου. Τώρα, πίσω στο έργο που έχουμε!

Βήμα 2: Προετοιμασία για κοπή με λέιζερ

Τα σχήματα που κόβουμε για να φτιάξουμε τα ρολόγια δεν είναι στην πραγματικότητα δύσκολο να προετοιμαστούν. Έχω συμπεριλάβει μια σειρά από καμπύλες που προσωπικά μου αρέσουν, οπότε μη διστάσετε να τις χρησιμοποιήσετε. Το υλικό μπορεί να είναι οτιδήποτε μπορεί να τοποθετηθεί κάτω από έναν κόφτη λέιζερ με ασφάλεια, αλλά επέλεξα ένα κόντρα πλακέ 1/4 "με ωραίο πλαστικοποιημένο πρόσωπο από ξύλο σημύδας. Έφτιαξα το καντράν του ρολογιού από ένα δίσκο 10" που εντοπίστηκε στο αγαπημένο σας διάνυσμα πρόγραμμα γραφικών. Στη συνέχεια, μπορείτε να κλιμακώσετε ξανά εύκολα την καμπύλη μέσα στο δίσκο για να κάνετε μια ωραία κλήση. Πήρα επίσης μια άλλη καμπύλη που μπόρεσε να κοπεί σε ένα περίγραμμα για το ρολόι μου, το οποίο προτείνω ανεπιφύλακτα γιατί πρόσθεσε πραγματικά πολλά. Ένα πράγμα που θα πρέπει να γνωρίζετε πριν από την κοπή είναι τι είδους κίνηση ρολογιού θα χρησιμοποιήσετε. Το Amazon έχει ένα σωρό φθηνά και το Michael έχει επίσης αν προτιμάτε να βγείτε έξω και να αγοράσετε ένα τώρα. Θα θέλετε να μάθετε τη διάμετρο του άξονα, η οποία νομίζω ότι είναι 5/16 "για τους περισσότερους.

Ο τελικός επιλογέας πρέπει να είναι ένας δίσκος 10 "με την καμπύλη που θέλετε να εντοπίσετε και μια τρύπα στο κέντρο για τον άξονα κίνησης που έχει διάμετρο 5/16". Να γνωρίζετε ότι όσο περισσότερο οι γραμμές στο σχέδιο διασταυρώνονται μεταξύ τους, τόσο πιο βαθιά το λέιζερ θα κόψει το υλικό σας! Εάν προσπαθήσετε να κόψετε ένα περίπλοκο σχέδιο, ίσως καταλήξετε να κόψετε κατά λάθος τον επιλογέα σας.

Το σχέδιο που χρησιμοποίησα που περιλαμβάνει το περίγραμμα και το σχέδιο είναι το πρώτο αρχείο.svg.

Βήμα 3: Κόψτε την κλήση σας

Τώρα παίρνετε το αρχείο σας και το φορτώνετε στον κόφτη λέιζερ. Θα θέλετε να έχετε το σχέδιο και τους δύο κύκλους σε ξεχωριστές ρυθμίσεις. Για το σχέδιο, μία από τις τεχνικές που χρησιμοποίησα για να το εντοπίσω ήταν να μετακινήσω το τραπέζι λίγο εκτός εστίασης από τον κόφτη λέιζερ. Με αυτόν τον τρόπο, η γραμμή κόβεται παχύτερη στην επιφάνεια.

Αυτό το μέρος είναι πραγματικά διασκεδαστικό. Μπορείτε να δείτε το λέιζερ να εντοπίζει το σχέδιό σας στο καντράν, το οποίο είναι αρκετά προσεγμένο για να το παρακολουθήσετε όπως συμβαίνει.

Βήμα 4: Τελειώστε το ρολόι σας

Εάν χρησιμοποιήσατε ξύλο, ξύλο που λεπτό σφίγγει εύκολα, οπότε θα ήταν καλή ιδέα να το σφραγίσετε τουλάχιστον. Ένα από τα πράγματα που έκανα ήταν να ζωγραφίσω πάνω στο σχέδιο σε λευκό χρώμα και στη συνέχεια να τρίψω το χρώμα από το πρόσωπο. Αυτό έδωσε στον σχεδιασμό μια ωραία προφορά στο ξύλο, ωστόσο πρέπει να είστε προσεκτικοί όταν τρίβετε, καθώς το ωραίο ξύλινο laminate είναι αρκετά λεπτό και είναι εύκολο να τρίψετε.

Πήγα επίσης και πήρα ένα δείγμα ενός σκοτεινού λεκέ από το Home Depot για το περίγραμμα της όψης του ρολογιού. Έπειτα έβαλα λίγη κόλλα ξύλου στο περίγραμμα και το στερέωσα με 4 βίδες 3/8 . Οι επιπλέον βίδες ήταν για να κρατήσουν το περίγραμμα στερεωμένο υπό την πίεση του στρεβλώματος. Στη συνέχεια σφράγισα ολόκληρο το πράγμα σε ένα γυαλιστερό εξωτερικό σφραγιστικό. Στη συνέχεια, ακολουθήστε τις οδηγίες στο πακέτο κίνησης ρολογιού για να εγκαταστήσετε την κίνηση και να παρακολουθήσετε το νέο σας ρολόι να αρχίζει να χτυπά!

Wasμουν πολύ ευχαριστημένος με το αποτέλεσμα και οι άνθρωποι που το έδωσα το αγάπησαν επίσης. Ελπίζω να βρήκατε αυτό το διδακτικό διασκεδαστικό και ενδιαφέρον και ενημερώστε με τι ωραία ρολόγια φτιάχνετε!