DIY Laser-Cut Clock: 4 na Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Maligayang pagdating sa aking tutorial sa kung paano gumawa ng mga kaibig-ibig, laser-cut na orasan! Nakuha ko ang inspirasyon para sa proyektong ito mula sa katotohanan na kailangan kong pumunta sa ilang mga kasal nitong nakaraang tag-init at nais kong gumawa ng ilang mga isinapersonal na regalo para sa mga taong ikakasal. Naisip ko rin na magiging isang mahusay na paraan upang mag-apply ng ilang mga prinsipyo sa matematika na natututunan ko, na sasakupin ko sa unang bahagi ng tutorial na ito. Hindi ako sigurado kung gaano ko kakayanin saklaw iyon, ngunit sa alinmang paraan ay magbibigay ako ng ilang Python code upang makagawa ka ng maraming mga disenyo hangga't gusto mo. Bilang karagdagan, mayroon akong isang bungkos ng mga disenyo na nilikha ko na isasama sa mga file ng proyekto bilang mga SVG.

Para sa proyektong ito, kakailanganin mo ang:

• playwud o acrylic para sa dial ng orasan
• software ng pag-edit ng vector graphics
• pag-access sa isang laser cutter
• isang paggalaw ng orasan na may 1/4 "baras

Ang mga opsyonal na materyales ay may kasamang:

• puting pintura
• 120 & 220 grit na papel ng buhangin
• madilim na mantsa
• Pandikit ng kahoy
• 4 X 3/8 "mga tornilyo
• tatak ng kahoy

Magsimula na tayo!

Hakbang 1: Ang Matematika…

Akala ko ito ay isa sa mga pinaka-kagiliw-giliw na bahagi ng proyektong ito, subalit hindi ko ito hahawak laban sa iyo para sa paglaktaw sa seksyong ito. Inaasahan kong gumawa ako ng isang OK na trabaho sa pagsasalarawan kung ano ang nangyayari, ngunit mangyaring mag-refer sa aklat na Lumilikha ng mahusay na proporsyon: Ang Masining na Matematika ng Mga pattern ng Wallpaper ni Frank Farris. Gumagawa siya ng napakahusay na trabaho sa paglalarawan kung paano nangyayari ang mga simetrya na ito. Para sa isang mas maikli ngunit mas "kamay-alun-alon" na hitsura, tingnan ang Quanta Magazine na palaisipan at ito ang solusyon. Gumagawa talaga ako ng isang solusyon sa problema sa Quanta Magazine at handa akong pumunta sa code na nai-post ko sa ibaba.

Upang maunawaan kung paano tayo nakakakuha ng mahusay na proporsyon, kailangan muna nating malaman na e ^ (i * 2 pi * C) = 1 para sa anumang integer C. Ito ay nagmula sa pagkakakilanlan ni Euler, na hindi ko pag-uusapan dito ngunit napakahalaga nito at iniisip ng lahat na ito ang pinakamalaki, kaya't suriin ito. Ginamit ko ang katotohanang nasa itaas upang makuha ang curve na "A" mula sa problema sa Quanta (tingnan ang larawan), na pinag-uusapan nang kaunti sa solusyon ng problema sa Quanta. Sa derivation, ang "k" ay ang bilang ng mga simetriko na sangkap na nais namin sa aming curve. Tulad ng parehong "m" at "n", ang "k" ay dapat na isang integer upang magkaroon ng isang simetriko na kurba. Sa code sa ibaba, nakikita namin na ang C1 = 1 at C2 = -3 na may mod = 5 upang makagawa ng curve mula sa problema. Ang variable ng mod ay nangangahulugang "modulus" at dapat na kapareho ng bilang ng "k". (Tandaan: upang patakbuhin ang code, ang mga librong numpy, matplotlib, at simpy ay dapat na mai-install.)

i-import ang numpy bilang np

i-import ang matplotlib.pyplot bilang plt mula sa simpy import exp, I, re, im, simbolo, lambdify t = simbolo ('t') fig = plt.figure (figsize = (6, 6)) # Para sa mod = 12, ang natitira ay maaari Maging ang [1, 5, 7, 11] na natitira = 1 mod = 5 l = natitirang m = 1 * mod + natitira n = -3 * mod + natirang 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).sum () x = lambdify (t, re (f)) y = lambdify (t, im (f)) xarray = [x (t) para sa t sa np.linspace (0, 2 * np.pi, 5000)] yarray = [y (t) para sa 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))

Ngunit bakit napagdaanan ko ang lahat ng kaguluhan na ito? Sa gayon, sa palagay ko medyo cool ito, ngunit nais ko ring malaman ang lahat ng ito upang makagawa ng mga orasan na may 12-fold symmetry. Sa ganoong paraan, hindi na kailangang maglagay ng pangit na mga numero sa mukha at makikita pa rin ng mga tao kung anong oras ito madali. Ano ang mahusay ay ang lahat ng kailangan nating gawin upang makagawa ng mga curve na may 12-fold symmetry ay baguhin ang mod sa 12 sa code sa itaas! Pagkatapos nito, subukang baguhin ang ilan sa mga coefficients ng mod para sa n at m at ang mga numero sa coeffs vector at tingnan kung anong uri ng curve ang ginagawa nito. Isang bagay na dapat tandaan, kung binago mo ang natitira, maaari kang makakuha ng mga curve na may 2, 3, 4, o 6-fold symmetry. Ito ay sobrang kakaiba, ngunit nagmula ito sa katotohanan na mahalaga ang integers! Tingnan natin ang isang halimbawa:

Kung k = 12, at m = 1 * k + 2 = 14, pagkatapos (m - 2) / k = m / k - 2 / k = 14/12 - 2/12 = 1 2/12 - 2/12 = 1 1/6 - 1/6 = 1 k = 6, natitira = 1

Nakita namin iyon dahil sa dalawang naghahati ng labindalawa, nakakakuha kami ng parehong sagot na parang mayroon kaming isang modulus na 6 at natitirang 1! Sa katunayan, sa k = 12 at natitirang = 2, ang lahat ng ginagawa ng programa ay bakas ang kurba para sa k = 6 na may natitirang = 1 dalawang beses, isa sa tuktok ng iba pa! Samakatuwid, para sa 12 mga sangkap na simetriko ang natitira ay maaari lamang isang numero na hindi hinati sa 12, na kung saan ay [1, 5, 7, 11] hanggang sa 12, ngunit pati na rin ang anumang iba pang pangunahing numero na nakaraan na 12. Medyo cool!

Inaasahan kong ang napag-usapan ko dito ay nagbigay interes sa lahat sa paksa. Muli, ang libro ni Frank Farris sa itaas ay isang mahusay na mapagkukunan at inaasahan kong masaya ang mga tao sa paggawa ng ilang magagandang kurba sa aking script na sawa. Ngayon, bumalik sa gawain na nasa ngayon!

Hakbang 2: Paghahanda para sa Laser Cutting

Ang mga hugis na pinuputol namin upang gawin ang mga orasan ay talagang hindi mahirap ihanda. Nagsama ako ng isang kumpol ng mga curve na personal kong gusto, kaya't huwag mag-atubiling gamitin ang mga iyon. Ang materyal ay maaaring maging anumang maaaring ilagay sa ilalim ng isang pamutol ng laser nang ligtas, ngunit pumili ako ng 1/4 "playwud na may magandang mukha ng laminate na kahoy na birch. Ginawa ko ang dial ng orasan mula sa isang 10" disk na natunton sa iyong paboritong vector programa sa graphics. Pagkatapos ay maaari mong muling sukatin ang kurba sa loob ng disk na medyo madali upang makagawa ng isang magandang dial. Kumuha din ako ng isa pang kurba na maaaring gupitin sa isang hangganan para sa aking orasan, na lubos kong iminumungkahi dahil talagang marami itong idinagdag. Ang isang bagay na kakailanganin mong malaman tungkol sa bago pagputol ay kung anong uri ng paggalaw ng orasan ang gagamitin mo. Ang Amazon ay mayroong isang bungkos para sa murang, at mayroon din ang mga ito ni Michael kung mas gusto mong lumabas at bumili ng isa ngayon. Gusto mong malaman ang diameter ng baras, na sa palagay ko ay 5/16 "para sa karamihan.

Ang natapos na pag-dial ay dapat na isang 10 "disk na may curve na nais mong subaybayan sa loob, at isang butas sa gitna para sa shaft ng paggalaw na 5/16" ang lapad. Magkaroon ng kamalayan na mas maraming mga linya sa disenyo ang tumatawid sa bawat isa, mas malalim ang laser ay i-cut sa iyong materyal! Kung susubukan mong gupitin ang isang kumplikadong disenyo, maaari kang mapunta sa hindi sinasadyang pagputol sa iyong dial.

Ang ginamit kong disenyo na may kasamang hangganan at disenyo ay ang unang.svg file.

Hakbang 3: Gupitin ang Iyong Dial

Ngayon ay dadalhin mo ang iyong file at i-load ito sa iyong laser cutter. Gusto mong magkaroon ng disenyo at ng dalawang bilog sa magkakahiwalay na mga setting. Para sa disenyo, ang isa sa mga diskarteng ginamit ko upang subaybayan ito ay ilipat ang mesa nang kaunti sa labas ng pagtuon mula sa pamutol ng laser. Sa ganoong paraan, ang linya ay pinutol ng mas makapal sa ibabaw.

Nakakatuwa talaga ang part na ito. Makita mo ang laser na bakas ang iyong disenyo sa dial, na medyo maayos upang panoorin sa nangyayari.

Hakbang 4: Tapusin ang Iyong Orasan

Kung gumamit ka ng kahoy, kahoy na madali ang manipis na warps kaya't magandang ideya na mai-seal ito nang minimum. Isa sa mga bagay na ginawa ko ay pininturahan ko ang puti sa disenyo at pagkatapos ay pinahiran ang pintura sa mukha. Nagbigay ito sa disenyo ng isang magandang tuldik laban sa kahoy, gayunpaman kailangan mong mag-ingat kapag pumapasok dahil ang magandang kahoy na nakalamina ay medyo manipis at madali itong dumaan.

Nagpunta rin ako at kumuha ng isang sample ng isang madilim na mantsa mula sa Home Depot para sa hangganan ng mukha ng orasan. Pagkatapos ay naglagay ako ng ilang pandikit na kahoy sa hangganan at ikinabit ito ng 4 3/8 na mga tornilyo. Ang mga karagdagang tornilyo ay upang mapanatili ang hangganan na nakakabit sa ilalim ng stress ng warping. Pagkatapos ay tinatakan ko ang buong bagay sa isang makintab na panlabas na sealant. Susunod, sundin ang mga tagubilin sa pakete ng paggalaw ng orasan upang mai-install ang kilusan at panoorin ang iyong bagong pagsisimulang orasan!

Medyo natuwa ako sa resulta, at ang mga tao na binigay ko ito upang mahalin din ako. Inaasahan kong natagpuan mo ang nakapagtuturo na masaya at kawili-wiling ito, at mangyaring ipaalam sa akin kung anong mga cool na orasan ang iyong ginawa!