DIY laserowo wycinany zegar: 4 kroki (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Witam w moim samouczku, jak tworzyć piękne, wycinane laserowo zegary! Inspiracją do tego projektu był fakt, że zeszłego lata musiałam jechać na niektóre wesela i chciałam zrobić spersonalizowane prezenty dla osób biorących ślub. Pomyślałem też, że byłby to dobry sposób na zastosowanie niektórych zasad matematycznych, których się uczyłem, które omówię w pierwszej części tego samouczka. Nie jestem pewien, jak dobrze mogę to opisać, ale tak czy inaczej dostarczę trochę kodu w Pythonie, abyś mógł zrobić tyle projektów, ile chcesz. Dodatkowo posiadam kilka projektów, które stworzyłem, które zostaną zawarte w plikach projektu jako SVG.

Do tego projektu będziesz potrzebować:

• sklejka lub akryl na tarczę zegara
• oprogramowanie do edycji grafiki wektorowej
• dostęp do wycinarki laserowej
• mechanizm zegarowy z wałem 1/4"

Materiały opcjonalne obejmują:

• Biała farba
• Papier ścierny o ziarnistości 120 i 220
• ciemna plama
• klej do drewna
• Śruby 4X3/8"
• uszczelniacz do drewna

Zacznijmy!

Krok 1: Matematyka…

Myślałem, że to jedna z najciekawszych części tego projektu, jednak nie będę miał ci za złe pominięcia tej sekcji. Mam nadzieję, że dobrze opisuję, co się dzieje, ale proszę zapoznać się z książką „Tworzenie symetrii: Artful Mathematics of Wallpaper Patterns” autorstwa Franka Farrisa. Wykonuje naprawdę świetną robotę, opisując, jak powstają te symetrie. Aby uzyskać krótszy, ale bardziej „falujący” wygląd, sprawdź tę zagadkę Quanta Magazine i jej rozwiązanie. Właściwie stworzę rozwiązanie problemu z Quanta Magazine i przygotuję je do użycia w kodzie, który zamieszczam poniżej.

Aby zrozumieć, w jaki sposób uzyskujemy symetrię, najpierw musimy wiedzieć, że e^(i * 2 pi * C) = 1 dla dowolnej liczby całkowitej C. Pochodzi to z tożsamości Eulera, o której nie będę tutaj mówić, ale jest to bardzo ważne i wszyscy myślą, że jest najwspanialszy, więc sprawdź to. Wykorzystałem powyższy fakt, aby wyprowadzić krzywą „A” z problemu kwantowego (patrz zdjęcie), o którym trochę mowa w rozwiązaniu problemu kwantowego. W wyprowadzeniu „k” to liczba symetrycznych składowych, które chcemy umieścić w naszej krzywej. Podobnie jak „m” i „n”, „k” musi być liczbą całkowitą, aby mieć symetryczną krzywą. W poniższym kodzie widzimy, że C1 = 1 i C2 = -3 z mod = 5 w celu uzyskania krzywej z problemu. Zmienna mod oznacza „moduł” i powinna mieć tę samą liczbę co „k”. (Uwaga: aby uruchomić kod, należy zainstalować biblioteki numpy, matplotlib i sympy).

importuj numer jako np

import matplotlib.pyplot jako plt z sympy import exp, I, re, im, symbols, lambdify t = symbols('t') fig = plt.figure(figsize=(6, 6)) # Dla mod = 12 reszta może być tylko [1, 5, 7, 11] reszta = 1 mod = 5 l = reszta m = 1*mod + reszta n = -3*mod + reszta coeffs = np.array([1, 1/2, I/ 3]) exps = np. tablica([exp(l*I*t), exp(I*m*t), exp(I*n*t)]) f = (coeffs*exps. T).sum() x = lambdify(t, re(f)) y = lambdify(t, im(f)) xarray = [x(t) dla t w np.linspace(0, 2*np.pi, 5000)] yarray = [y(t) for t w 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'ścieżka\do\folderu\test.svg') plt.show() print('\t\t\t' + str(f))

Ale dlaczego przeszedłem przez te wszystkie kłopoty? Cóż, myślę, że to całkiem fajne, ale też chciałem się tego wszystkiego nauczyć, żeby robić zegary z 12-krotną symetrią. W ten sposób nie ma potrzeby umieszczania brzydkich liczb na twarzy, a ludzie nadal mogą łatwo zobaczyć, która jest godzina. Wspaniałe jest to, że wszystko, co musimy zrobić, aby stworzyć krzywe z 12-krotną symetrią, to zmienić mod na 12 w powyższym kodzie! Następnie spróbuj zmienić niektóre współczynniki mod dla n i m oraz liczby w wektorze coeffs i zobacz, jaki rodzaj krzywej to tworzy. Należy zauważyć, że jeśli zmienisz resztę, możesz otrzymać krzywe o 2, 3, 4 lub 6-krotnej symetrii. To bardzo dziwne, ale wynika to z faktu, że liczby całkowite mają znaczenie! Spójrzmy na przykład:

Jeśli k = 12 i m = 1 * k + 2 = 14, wtedy (m - 2) / k = m/k - 2/k = 14/12 - 2/12 = 1 2/12 - 2/12 = 1 1/6 - 1/6 = 1 k = 6, reszta = 1

Widzimy, że ponieważ dwa dzieli dwanaście, otrzymujemy taką samą odpowiedź, jak gdybyśmy mieli moduł 6, a resztę 1! W rzeczywistości, gdy k = 12 i reszta = 2, program tylko wykreśla krzywą dla k = 6 z resztą = 1 dwa razy, jedna nad drugą! Dlatego dla 12 składowych symetrycznych reszta może być tylko liczbą, która nie dzieli 12, czyli od [1, 5, 7, 11] do 12, ale także każdą inną liczbą pierwszą po 12. Całkiem fajnie!

Mam nadzieję, że to, o czym tu mówiłem, wzbudziło zainteresowanie wszystkich tematem. Ponownie, powyższa książka Franka Farrisa jest doskonałym źródłem informacji i mam nadzieję, że ludzie będą się dobrze bawić robiąc fajne krzywe za pomocą mojego skryptu Pythona. A teraz wróćmy do aktualnego zadania!

Krok 2: Przygotowanie do cięcia laserowego

Kształty, które wycinamy, aby wykonać zegary, w rzeczywistości nie są trudne do przygotowania. Dołączyłem kilka krzywych, które osobiście lubię, więc nie krępuj się ich używać. Materiałem może być wszystko, co można bezpiecznie umieścić pod wycinarką laserową, ale wybrałem sklejkę 1/4" z ładną powierzchnią z laminatu z drewna brzozowego. Tarczę zegara wykonałem z 10-calowego dysku narysowanego w twoim ulubionym wektorze program graficzny. Następnie można łatwo przeskalować krzywą na dysku, aby uzyskać ładną tarczę. Wziąłem też inną krzywą, którą można było wyciąć w obramowanie dla mojego zegara, co bardzo polecam, ponieważ naprawdę wiele dodało. Jedną rzeczą, o której musisz wiedzieć przed cięciem, jest rodzaj mechanizmu zegara, którego będziesz używać. Amazon ma kilka tanich, a Michael ma je również, jeśli wolisz wyjść i kupić teraz. Będziesz chciał znać średnicę wału, która moim zdaniem dla większości wynosi 5/16".

Gotowa tarcza powinna być dyskiem 10" z krzywą, którą chcesz wykreślić, i otworem pośrodku na wałek ruchu o średnicy 5/16". Należy pamiętać, że im bardziej linie na projekcie krzyżują się ze sobą, tym głębiej laser będzie wcinał się w materiał! Jeśli spróbujesz wyciąć skomplikowany wzór, możesz przypadkowo przeciąć tarczę.

Projekt, którego użyłem, zawierający obramowanie i projekt, to pierwszy plik.svg.

Krok 3: Wytnij tarczę

Teraz bierzesz plik i ładujesz go do wycinarki laserowej. Będziesz chciał mieć projekt i dwa koła na osobnych ustawieniach. Jeśli chodzi o projekt, jedną z technik, których użyłem, aby go prześledzić, było przesunięcie stołu nieco poza ostrość z wycinarki laserowej. W ten sposób linia jest wcinana grubiej w powierzchnię.

Ta część jest naprawdę fajna. Możesz zobaczyć, jak laser śledzi twój projekt na tarczy, co jest całkiem miłe, gdy się to dzieje.

Krok 4: Zakończ swój zegar

Jeśli użyłeś drewna, drewno, które jest cienkie, łatwo się wypacza, więc dobrym pomysłem byłoby jego minimalne uszczelnienie. Jedną z rzeczy, które zrobiłem, było pomalowanie projektu na biało, a następnie zeszlifowanie farby z twarzy. To nadało projektowi ładny akcent w stosunku do drewna, jednak musisz być ostrożny podczas szlifowania, ponieważ ładny drewniany laminat jest dość cienki i łatwo go przeszlifować.

Poszedłem też po próbkę ciemnej plamy z Home Depot na obramowanie tarczy zegara. Następnie nałożyłem trochę kleju do drewna na obramowanie i przymocowałem go za pomocą 4 śrub 3/8 . Dodatkowe śruby miały utrzymać granicę przymocowaną pod naprężeniem wypaczania. Następnie uszczelniłem całość błyszczącym uszczelniaczem zewnętrznym. Następnie wykonaj instrukcje na pakiecie z mechanizmem zegara, aby zainstalować mechanizm i obserwować, jak nowy zegar zaczyna tykać!

Byłem bardzo zadowolony z wyniku, a ludzie, którym go podarowałem, też go pokochali. Mam nadzieję, że znalazłeś tę pouczającą zabawę i interesującą, i proszę daj mi znać, jakie fajne zegary tworzysz!