Pretvorite sliku u skulpturu sa šipkom: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

U ovom projektu pretvorio sam sliku balona s toplim zrakom u skulpturu sa šipkom. Konačna struktura je transformacija digitalnih informacija pohranjenih na fotografiji u fizički 3D objekt. Konstruisao sam skulpturu kako bih vam pomogao da zamislite kako se slike čuvaju na računarima, kao i da pokaže ogromnu veličinu informacija u samo jednoj slici koju vidite na računaru. I super izgleda! Ova instrukcija će proći kroz to kako sami izraditi vlastitu skulpturu sa štapićem.

Evo osnovne ideje. Svaka digitalna slika sastoji se od mnogo malih kvadrata (piksela) kojima je svakom kvadratu dodijeljena neka vrijednost intenziteta. Vrlo tamna područja na fotografiji imaju piksele s niskim vrijednostima intenziteta, dok svijetla područja (npr. Balon) imaju vrijednosti visokog intenziteta. U skulpturi se vrijednosti intenziteta za svaki piksel na slici pretvaraju u visinu šipke. Svijetle regije imaju visoku visinu, a tamne niske.

Skulptura koju sam izgradio imala je dimenzije 82,5 x 123 x 60 cm, a izrezano je 4230 šipki za tiple (53 reda po 80 stupova). Na kraju sam upotrijebio šipke za tiple u vrijednosti od skoro 1/2 milje, ali možete skulpturirati svoju skulpturu na koju god veličinu želite. Ovaj projekt će zahtijevati neke vještine obrade slika i stolarije. Opis je također naveden na mojoj web stranici: jrbums.com. Hvala što ste provjerili!

Korak 1: Lista zaliha

Materijali:

1. Birch Dowels 5/16 "x 48" - određivanje broja koji će vam trebati objašnjeno je u koraku 3, vjerovatno će to biti više šipki od tipla nego što ste naručili u svom životu (naručio sam ovdje: https:// www. cincinnatidowel.com/)

2. ¾”debela šperploča (mislim da sam koristio brezu: https://www.homedepot.com/p/Columbia-Forest-Products-3-4-in-x-4-ft-x-8-ft-PureBond -Breza-Šperploča-165921/100077837)

3. Slikarska traka

4. Elmerovo ljepilo za drvo

5. Kit za drvo

6. Metalne cijevi promjera 5/16”(za vodilicu za bušenje od 90 stepeni).

7. Rajsferšlus (Za vođicu za bušenje od 90 stepeni).

8. Jeftina šperploča (za vodič kružnih pila)

9. 2 inča x 4 inča. x 96 inča. Osnovni klinasti klin sa sušenjem od bijelog drveta (za kružnu pilu)

10. Fini brusni papir (granulacija oko 200 - 300)

11. Boja (opcionalno)

Alati:

1. Električna bušilica i svrdlo za drvo 5/16”

2. Kružna testera

3. Brusilica

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

5. MATLAB ili neki drugi softver za obradu slika

Molimo vas da tokom ovog projekta koristite sigurnu praksu obrade drveta! Postoji mnoštvo šipki za tiple koje morate rezati, pa morate biti vrlo koncentrirani i praviti mnogo pauza

Korak 2: Pretvaranje 2D slike u 3D model

Da biste odredili duljinu šipki za tiple u skulpturi, morat ćete obaviti neku obradu slike. Koristio sam Matlab i objavio kôd u koraku 3 ovog uputstva. Možete koristiti i drugi softver za obradu slika.

Da bih vizualizirao transformaciju iz RGB -a u intenzitet, imam gore prikazan video zapis. Lažna karta boja koristi se za prikaz intenziteta slike (crvena je visokog intenziteta, a plava niskog intenziteta). Drugi video zapis objavljen gore prikazuje transformaciju slike 2D intenziteta u 3D objekt.

Učitavanje slike

Slika balona s toplim zrakom učitana je u Matlab i pretvorena u sliku u sivim tonovima. Evo koda za to u Matlabu:

A = imread ('ball.jpg'); % učitavanje slike u matlab

A = rgb2gray (A); % pretvara RGB u nijanse sive

A = dvostruko (A)/max (dvostruko (A (:))); % normalizirati sliku u sivim tonovima i pretvoriti u dvostruko

Smanjivanje uzorkovanja slike

Originalna dimenzija slike bila je 2572 x 3873, način na koji se mnogi klinovi mogu rezati ručno (osim ako ne želite poludjeti!). Stoga se slika smanjuje uzorkovanjem pa ima mnogo manje piksela, a samim tim i mnogo manje šipki za tiple za rezanje. Koristio sam i prostorni filter za uglađivanje slike kako bi struktura izgledala kontinuiranije. Konačno, slika je normalizirana tako da je maksimalni intenzitet 1.

A = promijeni veličinu (A, 0,0205); % uzorkovanja slike na 2,05% veličine originalne slike

A = medfilt2 (A); % glatka slika

A = dvostruko (A)/max (dvostruko (A (:))); % normalizirati sliku u sivim tonovima i pretvoriti u dvostruko

Pretvaranje u dužinu šipke za tiple

U ovom trenutku slika se pohranjuje kao matrica 53 x 80 s vrijednostima u rasponu od 0 do 1. Za pretvaranje ove matrice u onu koja se sastoji od dužina šipki, pomnožite je s najvećom visinom koju želite da bude vaša skulptura. Ja sam za svoj odabrao 60 cm. Zatim morate dodati dodatnu dužinu tiple za uguravanje šipke za tiple u ploču. Ovo također osigurava da rezovi šipki nisu bili premali. Postavio sam ovo na 2,5 cm (1 inč).

AmaxH = 60; % Maksimalna visina skulpture (u cm)

dubina bušenja = 2,54; % Dodatna dužina dodana šipkama za tiple tako da se može gurnuti u dasku (1 inč)

Alength = A.*AmaxH; % Više matrica slike po maksimalnoj visini za pretvaranje matrice slike u dužinu šipke za tiple

Alength = Alength+drillDepth; % Dodajte dubinu bušenja

U ovom dijelu projekta odlučit ćete koliko želite da skulptura bude velika. Možete podesiti skalu nadole uzorka (podesiti skalu u imresize veličini) i maksimalnu visinu tiple. Prilikom odabira skaliranja treba uzeti u obzir cijenu i koliko dugo želite da preuzmete projekat. Čak je i skulptura dimenzija 53 x 80 piksela koju sam napravio zahtijevalo rezanje 4240 šipki za tiple! Ovaj projekt trajao je duže nego što sam mislio da će biti, i poželio sam da mi je trebalo više vremena s obzirom na to koliko ću smanjiti sliku.

Korak 3: Određivanje broja potrebnih šipki za tiple

U ovom projektu postoji mnogo rezova šipki promjenjive dužine. Stoga sam smislio algoritam koji minimizira broj šipki za tiple koje trebate naručiti. Nakon obrade slike, znat ćete dužine rezova koje morate napraviti. Također znate dužinu šipke za tiple koja se može naručiti (u mom slučaju to su bile šipke od 4 stope). Za rješavanje ovog problema koristio sam numeričku metodu.

Moj algoritam kruži kroz stupce na slici i zbraja visine. Ako sljedeća visina na slici premašuje dužinu tipla koje se mogu naručiti (malo manje od 4 stope radi rezanja), tada se preskače. Ovaj proces se nastavlja sve dok ne dosegnete 4 stope ili dok ne pređete cijelom slikom. Zatim se stvara struktura podataka koja specificira dužinu rezova koji su napravljeni za svaku šipku za tiple koju naručite, kao i lokaciju tog komada na slici. Ovaj pristup pomaže da se rezovi jedne šipke drže blizu jedan drugoga kako se ne bi pomiješali. Nije najefikasnije i nije točno rješenje, ali djeluje.

Gore prikazani video objašnjava kako funkcionira algoritam za minimiziranje i kako se podaci pohranjuju i prikazuju. U prilogu je kôd za obradu slike, minimiziranje rezanja šipki i prikaz rezultata.

Evo sažetka moje skulpture od štapića:

Dimenzije slike: 53 x 80

Broj rezova: 4240

Ukupna duljina upotrijebljene šipke: 76847 cm

Morate kupiti 646 šipki za tiple s jediničnom dužinom 119,92 cm

Korak 4: Kreiranje tabele za skulpturu

Isecite šperploču kružnom ili stonom pilom. Dimenzije moraju odgovarati broju piksela koje imate i razmaku koji želite. Na primjer, imao sam 53 x 80 piksela i želio sam razmak od oko 1,5 cm, pa je šperploča odrezana na 82,5 x 123 cm.

53*1,5 + 1,5*2 = 82,5 cm (1,5*2 je za obrub)

80*1,5 + 1,5*2 = 123 cm

Koristeći podesivi T-kvadrat, povukao sam linije za sve redove i stupce koji bi bili u skulpturi. Zatim sam konstruirao uređaj koji je dizajnirao Izzy Swan za bušenje rupe od 90 stepeni u šperploči. Evo veze do videa koji je objavio. Ovaj uređaj je vrlo dobro funkcionirao za bušenje ravnih rupa iste dubine po cijeloj ploči. Svi loši tragovi na ploči zatim su očišćeni kitom za drvo.

Opcijski korak je bojanje ploče. Učinio sam to kako bih prikrio neke od gitova i loših mjesta. Slika je konturnih linija ove slike. U konačnoj skulpturi teško je vidjeti ovu sliku zbog gustoće štapova.

Korak 5: Rezanje mnogih šipki za tiple

U sljedećem dijelu projekta morat ćete rezati puno šipki za tiple i pratiti njihov položaj. Odlučio sam rezati pet šipki od tipla odjednom (ovo ću nazvati snopom šipki za tiple). Algoritam za rezanje koji sam stvorio prikazuje dužinu koju je potrebno izrezati za svaki klin u snopu (vidi sliku). Izmjerio sam ovu udaljenost ravnalom i označio je komadom slikarske trake koja je potpuno omotala oko tiple. To je važno jer sprječava pucanje šipke tipla pri rezanju kružnom pilom. Snop šipki za tiple se zatim poravna za rezanje s pilom.

Dizajnirao sam drveni držač od jeftine šperploče i 2x4 ploča koji je omogućio da snop šipki stane u prorez. Okomito na ovaj prorez bila je vodilica za kružnu pilu. Sa klinovima koji su pričvršćeni trakom, kružna pila se spušta duž vodilice kako bi se odjednom izrezali svi klinovi u snopu. Tiple se tada označavaju kako biste znali gdje će šipke za tiple biti postavljene u ploču za postavljanje. Broj izrezivanja je bio sve što je bilo potrebno jer je stvarna pozicija pohranjena u programu koji sam stvorio. Ovaj postupak se ponavlja sve dok se u snopu ne završe svi rezovi, a zatim se izreže pet novih šipki za tiple. Budući da ima toliko rezova, vrlo je važno ostati koncentriran i praviti mnogo pauza. Gornji video opisuje i cijeli proces.

Na kraju, na ploču treba postaviti tonu šipki za tiple, pa je ključno koristiti sistem označavanja koji se lako pamti. Gornja slika prikazuje samo polovicu tipla izrezanih u ovom projektu!

Korak 6: Umetanje šipki za tiple u ploču

Zvanično ste izrezali TONU šipki za tiple. Kako bi ih učinkovito postavili u ploču, moglo bi biti korisno stvoriti nekoliko privremenih ploča za držanje od jeftine šperploče. Na jednoj od slika možete vidjeti privremenu ploču za držanje koja je odgovarala otprilike pet kolona na tabli.

Rezane šipke za tiple su raspakirane, a kraj je brušen finim brusnim papirom. Ovaj posao je sjajno podijeliti sa voljnim prijateljem. To je pravi test prijateljstva. Nakon što vam prijatelj pomogne, morate im skuhati večeru ili im pomoći u drugom DIY projektu.

Nakon brušenja, šipke za tiple se premještaju na privremenu ploču za držanje. Konvencija o označavanju i izlaz programa Matlab koriste se za postavljanje svakog tipla u pravilan položaj. Mrvica ljepila za drvo dodana je uz rubove oko pet rupa duž stupa na ploči. Odgovarajućih pet tipla tada se postavlja na ploču. Čekić možete upotrijebiti za potpuno zabijanje šipki za tiple u ploču.

Razlog za poravnavanje nekoliko šipki odjednom je osigurati da su tiple "imale smisla" u položaju na koji su postavljene. Ako tipla izgleda premala ili prekratka, možete dvaput provjeriti program na dužinu koja bi trebala biti na tom položaju. Možda ćete morati ponovno izrezati tiple ili možete podesiti koliko daleko zabijate šipku za tiple u ploču.

Ponavljao sam ovo postavljanje i poravnavanje šipki za tiple za otprilike tri stupa odjednom. Također sam dizajnirao i 3D ispisao alat za poravnavanje koji je išao na kraju šipki za tiple, tako da je bilo lakše osigurati da su šipke za ravne čaše ravne kada se ljepilo za drvo osuši. Na jednoj od fotografija možete vidjeti da se ovaj adapter koristi. Priložena je STL datoteka za ovaj adapter. Možda ćete morati redizajnirati ovisno o promjeru štapa i razmaku.

Korak 7: Završena struktura i neki savjeti

Nakon što završite s postavljanjem i poravnavanjem svih šipki za tiple u ploču, vaša je skulptura gotova! Gore prikazano je još nekoliko fotografija skulpture od šipke koju sam izradio. Uglavnom sam zadovoljan konačnim rezultatima. Međutim, imam nekoliko savjeta za svakoga ko razmišlja o sličnom projektu:

1. Razmislite o tome da napravite manje dimenzije od ove strukture (53 x 80). Ovaj projekt bio je pravi udarac u fazama planiranja i bio je prilično meditativan nakon što su razrađeni svi nedostaci. Međutim, ručni rad ponekad postaje monoton. Takođe mi je trebalo dosta vremena da to dovršim, otprilike dve godine nakon dana kad sam osmislio ideju!

2. Upotrijebite deblje šipke za tiple i/ili smanjite maksimalnu visinu skulpture za motke. Čak sam i s alatom za poravnavanje imao poteškoća s držanjem šipki za tiple. Šipke za vijke većeg promjera ili kraće visine pomogle bi.

3. Za podlogu skulpture koristite kvalitetniji komad drveta od šperploče. Ispod skulpture postoje pukotine od udaranja šipki previše za dasku.

4. Ne oduzimajte puno vremena slikanju ploče; šipke za tiple ionako prekrivaju većinu.

5. Zatražite pomoć od prijatelja! Brušenje 4000 šipki za tiple je čudan zadatak koji treba dovršiti, pa zašto ga ne biste podijelili s nekoliko dobrih prijatelja.

Sretno!