Трансформирайте изображение в скулптура от дюбел: 7 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

В този проект преобразувах изображение на балон с горещ въздух в скулптура с дюбел. Крайната структура е трансформация на цифрова информация, съхранена на снимка, във физически 3D обект. Изградих скулптурата, за да визуализирам как изображенията се съхраняват на компютри, както и да демонстрирам огромния мащаб от информация само в една картина, която виждате на компютър. Изглежда и готино! Тази инструкция ще премине през това как да създадете своя собствена скулптура на пръчка с дюбели.

Ето основната идея. Всяко цифрово изображение се състои от много малки квадратчета (пиксели), на които всеки квадрат има определена стойност на интензитета. Много тъмните области на снимката имат пиксели с ниски стойности на интензивност, докато светлите области (например балон) имат високи стойности на интензивност. В скулптурата стойностите на интензитета на всеки пиксел в изображението се преобразуват във височина на дюбел. Светлите региони имат висока височина, а тъмните - ниска.

Изградената от мен скулптура имаше размери 82,5 x 123 x 60 cm и бяха изрязани 4230 пръта за дюбели (53 реда на 80 колони). В крайна сметка използвах пръти за дюбели на стойност почти 1/2 мили, но можете да мащабирате скулптурата си до какъвто размер искате. Този проект ще изисква известни умения за обработка на изображения и дърводелство. Описанието му също е посочено на моя уебсайт: jrbums.com. Благодаря, че го проверихте!

Стъпка 1: Списък на доставките

Материали:

1. 5/16 "x 48" брезови дюбели - определянето на броя, от който се нуждаете, е обяснено в стъпка 3, вероятно ще са повече пръти за дюбели, отколкото сте поръчвали през целия си живот (поръчах тук: https:// www. cincinnatidowel.com/)

2. ¾”дебел шперплат (мисля, че използвах бреза: https://www.homedepot.com/p/Columbia-Forest-Products-3-4-in-x-4-ft-x-8-ft-PureBond -Бреза-Шперплат-165921/100077837)

3. Художествена лента

4. Лепило за дърво на Elmer

5. Кит за дърво

6. Метални тръби с диаметър 5/16”(За водач за свредло 90 градуса).

7. Връзки с цип (За водач за бормашина 90 градуса).

8. Евтин шперплат (За ръководство за циркуляр)

9. 2 инча x 4 инча x 96 инча Основен изсушен пещ от бяло дърво (за ръководство за циркуляр)

10. Фина шкурка (около 200 - 300 песъчинки)

11. Боя (по избор)

Инструменти:

1. Електрическа бормашина и бормашина 5/16”за дърво

2. Циркуляр

3. Шлифовъчна машина

4. Регулируем T-квадрат (https://www.homedepot.com/p/Empire-48-in-Adjustable-T-Square-419-48/100653520)

5. MATLAB или друг софтуер за обработка на изображения

Моля, използвайте безопасни практики за дървообработване по време на този проект! Има много пръти за дюбели, които трябва да се режат, така че трябва да сте много съсредоточени и да правите много почивки

Стъпка 2: Трансформиране на 2D изображение в 3D модел

За да определите дължините на прътите на дюбелите в скулптурата, ще трябва да направите малко обработка на изображението. Използвах Matlab и публикувах кода в стъпка 3 на тази инструкция. Можете да използвате и друга софтуерна програма за обработка на изображения.

За да визуализирам трансформацията от RGB в интензитет, имам видео, показано по -горе. Фалшива цветова карта се използва за показване на интензитета на изображението (червеното е с висока интензивност, а синьото с ниска интензивност). Другият видеоклип, публикуван по -горе, показва трансформацията от изображение с 2D интензивност в 3D обект.

Зареждане на изображението

Изображението на балона с горещ въздух беше заредено в Matlab и преобразувано в изображение в сиви тонове. Ето кода за това в Matlab:

A = imread ('ball.jpg'); % зареждане на изображението в matlab

A = rgb2gray (A); % конвертиране на RGB в скали на сивото

A = двойно (A)/max (двойно (A (:))); % нормализиране на изображението в сиви тонове и преобразуване в двойно

Премахване на извадката на изображението

Оригиналното измерение на изображението е 2572 x 3873, начин много дюбели да се режат на ръка (освен ако не искате да полудеете!). Следователно, изображението се понижава, така че има много по -малко пиксели и следователно много по -малко пръти за дюбели за изрязване. Използвах и пространствен филтър, за да изгладя изображението, така че структурата да изглежда по -непрекъсната. И накрая, изображението се нормализира, така че максималният интензитет е 1.

A = увеличаване на размера (A, 0.0205); % повторно изобразяване на изображение до 2,05% от размера на оригиналното изображение

A = medfilt2 (A); % гладко изображение

A = двойно (A)/max (двойно (A (:))); % нормализиране на изображението в сиви тонове и преобразуване в двойно

Преобразуване в дължина на пръта за дюбели

В този момент изображението се съхранява като матрица 53 x 80 със стойности, вариращи от 0 до 1. За да преобразувате тази матрица в такава, състояща се от дължини на прътите на дюбела, я умножавате по максималната височина, която искате да бъде вашата скулптура от дюбели. Избрах 60 см за моите. След това трябва да добавите допълнителна дължина към дюбела, за да избутате пръта на дюбела в дъската. Това също гарантира, че срезовете на прътите на дюбелите не са били твърде малки. Зададох това на 2,5 см (1 инч).

AmaxH = 60; % Максимална височина на скулптурата (в см)

drillDepth = 2,54; % Добавена е допълнителна дължина към прътите за дюбели, така че да може да се натиска в дъската (1 инч)

Дължина = A.*AmaxH; % Множествена матрица на изображението по максимална височина, за да преобразувате матрицата на изображението в дължина на пръта на дюбела

Alength = Alength+drillDepth; % Добавяне на дълбочина на пробиване

В тази част от проекта вие ще решите колко голяма искате да бъде скулптурата. Можете да регулирате мащаба на долната проба (регулирайте мащаба в импрезийс) и максималната височина на дюбела. При избора на мащабиране трябва да се вземат предвид цената и колко дълго искате да поемете проекта. Дори скулптурата 53 x 80 пиксела, която построих, изискваше рязане на 4240 пръта за дюбели! Този проект отне много повече време, отколкото си мислех, че и ще ми се прииска да отнеме повече време, като се има предвид колко да намаля образа на изображението.

Стъпка 3: Определяне на броя на необходимите пръти за дюбели

В този проект има много разфасовки с дюбели с променлива дължина. Затова измислих алгоритъм, който минимизира броя на дюбелните пръти, които трябва да поръчате. След обработката на изображението ще знаете дължината на разфасовките, които трябва да направите. Вие също знаете дължината на дюбелната пръчка, която може да бъде поръчана (в моя случай те бяха 4 -футови дюбели). Използвах числов метод за решаване на този проблем.

Моят алгоритъм преминава през колони в изображението и добавя височините. Ако следващата височина на изображението надвишава дължината на дюбелите, които могат да бъдат поръчани (малко по -малко от 4 фута, за да се вземе предвид рязането), тогава тя се пропуска. Този процес продължава, докато достигнете 4 фута или когато преминете през цялото изображение. След това се създава структура от данни, която определя дължината на разфасовките, които се правят за всеки поръчан прът, както и местоположението на това парче в изображението. Този подход помага да се поддържат разфасовките на една пръчка за дюбели близо една до друга, за да не се смесват. Това не е най -ефективното и не точно решение, но работи.

Видеоклипът, показан по -горе, обяснява как работи алгоритъмът за минимизиране и как данните се съхраняват и показват. Приложен е код за обработка на изображението, минимизиране на изрязването на прътите на дюбелите и показване на изхода.

Ето обобщение за моята скулптура с дюбели:

Размери на изображението: 53 x 80

Брой нарязвания: 4240

Обща дължина на използваната пръчка за дюбели: 76847 см

Трябва да закупите 646 пръта за дюбели с единична дължина 119,92 см

Стъпка 4: Създаване на табло за скулптурата

Изрежете шперплата с циркуляр или настолен трион. Размерите трябва да съвпадат с броя на пикселите, които имате, и разстоянието, което желаете. Например, имах 53 х 80 пиксела и исках разстояние между около 1,5 см, така че шперплатът беше нарязан на 82,5 на 123 см.

53*1,5 + 1,5*2 = 82,5 см (1,5*2 е за границата)

80*1,5 + 1,5*2 = 123 см

Използвайки регулируемия Т-квадрат, начертах линии за всички редове и колони, които биха били в скулптурата. След това конструирах устройството, проектирано от Izzy Swan, за да пробие 90 градусова дупка в шперплата. Ето връзка към видеото, което той публикува. Това устройство работи много добре за пробиване на прави отвори със същата дълбочина по цялата дъска. След това всички лоши следи, оставени на дъската, се почистват с шпакловка за дърво.

Една незадължителна стъпка е боядисването на дъската. Направих това, за да прикрия някои от замазките и лошите места. Картината е от контурните линии на това изображение. В крайната скулптура е трудно да се види тази картина поради плътността на прътите за дюбели.

Стъпка 5: Изрязване на много пръти за дюбели

В следващата част на проекта ще трябва да отрежете много пръти за дюбели и да следите тяхната позиция. Реших да отрежа пет пръта за дюбели наведнъж (ще го наричам сноп от пръти за дюбели). Алгоритъмът за рязане, който създадох, показва дължината, която всеки дюбел в снопа трябва да бъде отрязан (вижте снимката). Измерих това разстояние с линийка и го маркирах с парче художествена лента, която напълно уви около дюбела. Това е важно, тъй като предотвратява раздробяването на пръта на дюбела при рязане с циркуляра. След това снопът от дюбели се подравнява за рязане с триона.

Проектирах дървен държач от евтин шперплат и 2х4, който позволи на снопа от дюбелни пръти да остане в процеп. Перпендикулярно на тази цепка имаше водач за циркуляра. Когато дюбелите са закрепени на място с лента, кръговият трион се пуска по протежение на водача, за да се отрежат всички дюбели наведнъж. След това дюбелите се етикетират, за да знаете къде ще бъдат поставени дюбелните пръти в таблото. Изрязаният номер беше всичко, което се изискваше, защото действителната позиция се съхранява в програмата, която създадох. Тази процедура се повтаря, докато всички разфасовки завършат в снопа, а след това се изрязват пет нови пръта за дюбели. Тъй като има толкова много съкращения, е много важно да останете съсредоточени и да правите много почивки. Видеоклипът по -горе описва и целия процес.

В крайна сметка има много пръти за дюбели, които да поставите в дъската, така че е от решаващо значение да използвате лесна за запомняне система за етикетиране. Изображението по -горе показва само половината от дюбелите, изрязани в този проект!

Стъпка 6: Поставяне на дюбелните пръти в дъската

Официално сте нарязали ТОН ТОЧКИ от дюбели. За да ги поставите ефективно в дъската, може да е полезно да създадете няколко временни задържащи дъски от евтиния шперплат. На една от снимките можете да видите временна дъска, която съответства на около пет колони в таблото.

Нарязаните пръти на дюбелите бяха разопаковани и краят им беше шлифован с фина шкурка. Тази работа е чудесна за споделяне с готов приятел. Това е истинско изпитание за приятелство. След като вашият приятел ви помогне, от вас се изисква да им приготвите вечеря или да им помогнете с друг проект „Направи си сам“.

След шлайфане, дюбелните пръти се преместват към временната дъска за задържане. Конвенцията за етикетиране и резултатите от програмата Matlab се използват за поставяне на всеки дюбел в правилната позиция. Късче дървено лепило се добавя по краищата на около пет дупки по колоната в таблото. След това съответните пет дюбели се поставят в дъската. Можете да използвате чук, за да забиете напълно дюбелните пръти в дъската.

Причината за подравняване на няколко пръта за дюбели едновременно е да се уверите, че дюбелите "имат смисъл" в позицията, в която са поставени. Ако дюбелът изглежда твърде малък или прекалено къс, можете да проверите отново програмата за дължината, която трябва да бъде в тази позиция. Може да се наложи да рециклирате дюбели или да регулирате колко далече забивате пръта на дюбела в дъската.

Повторих това разположение и подравняване на дюбелните пръти за около три колони наведнъж. Също така проектирах и 3D отпечатах инструмент за подравняване, който отиваше в края на прътите за дюбели, така че беше по -лесно да се гарантира, че прътите на дюбелите са прави, когато лепилото за дърво изсъхне. Можете да видите, че този адаптер се използва на една от снимките. Прикачен е STL файл за този адаптер. Може да се наложи да препроектирате в зависимост от диаметъра и разстоянието на дюбела.

Стъпка 7: Готова структура и някои съвети

След като приключите с поставянето и подравняването на всички пръти за дюбели в таблото, вашата скулптура е завършена! По -горе са показани още няколко снимки на скулптурата на дюбелната пръчка, която построих. В по -голямата си част съм доволен от крайните резултати. Имам обаче няколко съвета към всеки, който мисли да направи подобен проект:

1. Помислете за по -малки размери от тази структура (53 x 80). Този проект беше взрив в етапите на планиране и беше доста медитативен, след като всички дефекти бяха отработени. Ръчният труд обаче понякога ставаше монотонен. Също така ми отне много време, за да завърша, около две години след деня, в който замислих идеята!

2. Използвайте по -дебели пръти за дюбели и/или намалете максималната височина на скулптурата на дюбела. Дори с инструмента за подравняване имах трудности да поддържам добре подравнени прътите на дюбелите. Дюбелите с по -голям диаметър или по -късите височини биха помогнали.

3. Използвайте по -висококачествено парче дърво от шперплат за основата на скулптурата. Под скулптурата има пукнатини от забиването на прътите на дюбелите твърде далеч в дъската.

4. Не отделяйте много време за боядисване на таблото; дюбелните пръти така или иначе покриват по -голямата част от него.

5. Помолете приятели за помощ! Шлифоването на 4000 пръта за дюбели е странна задача за изпълнение, така че защо да не я споделите с няколко добри приятели.

Късмет!