Часы с лазерной резкой своими руками: 4 шага (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Добро пожаловать в мой урок о том, как сделать красивые часы с лазерной резкой! Я получил вдохновение для этого проекта из-за того, что прошлым летом мне пришлось побывать на свадьбах, и я хотел сделать индивидуальные подарки для людей, которые собираются пожениться. Я также подумал, что это будет хороший способ применить некоторые математические принципы, которые я изучал, о которых я расскажу в первой части этого урока. Я не уверен, насколько хорошо я могу это охватить, но в любом случае я предоставлю некоторый код Python, чтобы вы могли создавать столько дизайнов, сколько захотите. Кроме того, у меня есть несколько созданных мною дизайнов, которые будут включены в файлы проекта в виде SVG.

Для этого проекта вам понадобятся:

• фанера или акрил для циферблата часов
• программное обеспечение для редактирования векторной графики
• доступ к лазерному резаку
• часовой механизм с валом 1/4 дюйма

Дополнительные материалы включают:

• белая краска
• Наждачная бумага с зернистостью 120 и 220
• темное пятно
• клей для дерева
• 4 винта 3/8 дюйма
• герметик для дерева

Давайте начнем!

Шаг 1. Математика…

Я думал, что это одна из самых интересных частей этого проекта, однако я не буду обвинять вас в том, что вы пропустили этот раздел. Надеюсь, я хорошо описываю то, что происходит, но, пожалуйста, обратитесь к книге Фрэнка Фарриса «Создание симметрии: искусная математика обоев». Он действительно отлично описывает, как возникают эти симметрии. Если вам нужен более короткий, но более «волнистый» вид, посмотрите эту головоломку Quanta Magazine и ее решение. Я фактически предложу решение проблемы Quanta Magazine и подготовлю его к использованию в коде, который я публикую ниже.

Чтобы понять, как мы получаем симметрию, мы сначала должны знать, что e ^ (i * 2 pi * C) = 1 для любого целого числа C. Это происходит из тождества Эйлера, о котором я не буду здесь говорить, но это очень важно и все думают, что это лучшее, так что проверьте это. Я использовал вышеупомянутый факт, чтобы получить кривую «А» из задачи Quanta (см. Рис.), О которой немного говорится в решении задачи Quanta. В выводе «k» - это количество симметричных компонентов, которые мы хотим получить в нашей кривой. Как и «m», и «n», «k» должно быть целым числом, чтобы получилась симметричная кривая. В приведенном ниже коде мы видим, что C1 = 1 и C2 = -3 с mod = 5, чтобы получить кривую из проблемы. Переменная mod означает «модуль» и должна иметь тот же номер, что и «k». (Примечание: для запуска кода должны быть установлены библиотеки numpy, matplotlib и sympy.)

импортировать numpy как np

import matplotlib.pyplot as plt из sympy import exp, I, re, im, symbols, lambdify t = symbols ('t') fig = plt.figure (figsize = (6, 6)) # Для mod = 12 остаток может только [1, 5, 7, 11] остаток = 1 mod = 5 l = остаток m = 1 * mod + остаток n = -3 * mod + остаток 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) для t в np.linspace (0, 2 * np.pi, 5000)] yarray = [y (t) для t в 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'путь / к / папке / test.svg ') plt.show () print (' / t / t / t '+ str (f))

Но почему я пережил все эти неприятности? Что ж, я думаю, что это довольно круто, но я также хотел научиться всему этому, чтобы делать часы с 12-кратной симметрией. Таким образом, нет необходимости наносить какие-то уродливые цифры на лицо, и люди по-прежнему могут легко увидеть, который час. Замечательно то, что все, что нам нужно сделать, чтобы создать кривые с 12-кратной симметрией, - это изменить mod на 12 в приведенном выше коде! После этого попробуйте изменить некоторые коэффициенты mod для n и m, а также числа в векторе коэффициентов и посмотрите, какую кривую он создает. Следует отметить, что если вы измените остаток, вы можете получить кривые с 2, 3, 4 или 6-кратной симметрией. Это очень странно, но это связано с тем, что целые числа имеют значение! Давайте посмотрим на пример:

Если k = 12 и m = 1 * k + 2 = 14, тогда (m - 2) / k = m / k - 2 / k = 14/12 - 2/12 = 1 2/12 - 2/12 = 1 1/6 - 1/6 = 1 k = 6, остаток = 1

Мы видим, что, поскольку два делят двенадцать, мы получаем такой же ответ, как если бы у нас был модуль 6 и остаток 1! Фактически, при k = 12 и остатке = 2 все, что программа делает, это вычерчивает кривую для k = 6 с остатком = 1 дважды, один поверх другого! Следовательно, для 12 симметричных компонентов остаток может быть только числом, которое не делит 12, то есть [1, 5, 7, 11] на 12, но также любым другим простым числом после 12. Довольно круто!

Я надеюсь, что то, о чем я здесь говорил, вызвало у всех интерес к этой теме. Опять же, приведенная выше книга Фрэнка Фарриса - отличный ресурс, и я надеюсь, что людям понравится создавать красивые кривые с помощью моего скрипта Python. А теперь вернемся к поставленной задаче!

Шаг 2: Подготовка к лазерной резке

Формы, которые мы вырезаем для изготовления часов, на самом деле приготовить несложно. Я добавил несколько кривых, которые мне лично нравятся, так что не стесняйтесь их использовать. Материалом может быть любой материал, который можно безопасно положить под лазерный резак, но я выбрал фанеру толщиной 1/4 дюйма с красивой лицевой панелью из березового ламината. Я сделал циферблат часов из 10-дюймового диска, начертанного в вашем любимом векторе. графическая программа. Затем вы можете легко изменить масштаб кривой на диске, чтобы получился красивый циферблат. Я также взял еще одну кривую, которую можно было вырезать в рамке для моих часов, что я настоятельно рекомендую, потому что она действительно много добавила. Одна вещь, о которой вам нужно знать перед резкой, - это тип часового механизма, который вы будете использовать. У Amazon есть куча дешевых, и у Майкла есть их, если вы предпочитаете пойти и купить прямо сейчас. Вам нужно знать диаметр вала, который, я думаю, в большинстве случаев составляет 5/16 дюйма.

Готовый циферблат должен быть 10-дюймовым диском с кривой, внутри которой вы хотите провести, и отверстием в центре для вала механизма диаметром 5/16 дюйма. Имейте в виду, что чем больше линий на рисунке пересекают друг друга, тем глубже лазер прорежет ваш материал! Если вы попытаетесь вырезать сложный дизайн, вы можете случайно порезать циферблат.

Я использовал дизайн, включающий рамку и дизайн, - это файл first.svg.

Шаг 3. Отрежьте циферблат

Теперь вы берете файл и загружаете его в лазерный резак. Вы захотите, чтобы дизайн и два круга были в разных настройках. Что касается дизайна, один из методов, которые я использовал, чтобы обвести его, состоял в том, чтобы немного сместить стол из фокуса лазерного резака. Таким образом, линия будет более толстой.

Это действительно весело. Вы увидите, как лазерный луч обводит ваш рисунок на циферблате, что довольно удобно, когда это происходит.

Шаг 4: Завершите свои часы

Если вы использовали древесину, то тонкая древесина легко деформируется, поэтому было бы неплохо заделать ее как минимум. Одной из вещей, которые я сделал, было то, что я закрасил рисунок белым цветом, а затем отшлифовал краску с лица. Это придало дизайну красивый акцент на дереве, однако при шлифовании нужно быть осторожным, так как красивый деревянный ламинат довольно тонкий и его легко шлифовать.

Я также пошел и взял образец темного пятна от Home Depot для границы циферблата. Затем я нанес столярный клей на бордюр и прикрепил его 4 винтами 3/8 дюйма. Дополнительные винты должны были удерживать бордюр от деформации. Затем я запечатал все это глянцевым герметиком для наружных работ. Затем выполните следующие действия. инструкции на пакете механизма часов, чтобы установить механизм и посмотреть, как начинают тикать ваши новые часы!

Я был очень доволен результатом, и людям, которым я его подарил, он тоже понравился. Я надеюсь, что вы нашли это поучительное развлечение и интерес, и, пожалуйста, дайте мне знать, какие классные часы вы делаете!