Pretvorite sliku u skulpturu od šipke: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

U ovom sam projektu sliku balona s vrućim zrakom pretvorio u skulpturu s šipkom. Konačna struktura je transformacija digitalnih informacija pohranjenih na fotografiji u fizički 3D objekt. Konstruirao sam skulpturu kako bih vizualizirao kako se slike pohranjuju na računalima, kao i demonstrirao ogromnu veličinu informacija u samo jednoj slici koju vidite na računalu. I super izgleda! Ova instrukcija će proći kroz to kako izgraditi vlastitu skulpturu sa štapićem na temelju slike.

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 za tiple. 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 gotovo 1,6 milja, ali svoju skulpturu možete prilagoditi bilo kojoj veličini koju želite. Ovaj će projekt zahtijevati neke vještine obrade slika i stolarije. Opis je također naveden na mojoj web stranici: jrbums.com. Hvala što ste provjerili!

Korak 1: Popis zaliha

Materijali:

1. Birch Dowels 5/16 "x 48" - određivanje broja koji će vam trebati objašnjeno je u koraku 3, vjerojatno će to biti više šipki za tiple 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 stupnjeva).

7. Zip vezice (Za vodilicu za bušenje od 90 stupnjeva).

8. Jeftina šperploča (za vodič kružnih pila)

9. 2 inča x 4 inča x 96 inča. Osnovni klin od suhog drveta osušen u peći (za vodilicu kružne pile)

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

11. Boja (izborno)

Alati:

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

2. Kružna pila

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

Tijekom ovog projekta koristite sigurnu praksu obrade drva! Postoji mnoštvo šipki za tiple koje morate rezati pa morate biti jako usredotočeni i uzeti puno pauze

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 ove upute. Možete koristiti i drugi softver za obradu slika.

Za vizualizaciju transformacije 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 gore objavljeni video prikazuje transformaciju sa 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); % pretvoriti RGB u nijanse sive

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

Poništavanje 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 time i mnogo manje šipki za tiple za rezanje. Također sam koristio prostorni filter za izglađivanje slike kako bi struktura izgledala kontinuiranije. Konačno, slika se normalizira tako da je maksimalni intenzitet 1.

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

A = medfilt2 (A); % glatka slika

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

Pretvaranje u duljinu 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 duljina štapića za tiple, pomnožite je s najvećom visinom koju želite da bude vaša skulptura od tipla. Za svoje sam odabrao 60 cm. Zatim morate dodati dodatnu duljinu tiple za uguravanje šipke za tiple u ploču. Time se također osigurava da rezovi šipki za tiple nisu bili premali. Postavio sam ovo na 2,5 cm (1 inč).

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

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

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

Alength = Alength+drillDepth; % Dodajte dubinu bušenja

U ovom dijelu projekta odlučit ćete koliko želite da skulptura bude velika. Možete prilagoditi ljestvicu uzorka prema dolje (prilagoditi skalu u imresize veličini) i najveću visinu tiple. Prilikom odabira skaliranja treba uzeti u obzir cijenu i koliko dugo želite uzeti projekt. Čak je i skulptura od 53 x 80 piksela koju sam izgradio zahtijevala rezanje 4240 šipki za tiple! Ovaj projekt trajao je dulje 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 promjera duljine. Stoga sam smislio algoritam koji minimizira broj šipki za tiple koje morate naručiti. Nakon obrade slike, znat ćete duljine rezova koje morate napraviti. Također znate duljinu 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 prelazi kroz stupce na slici i zbraja visine. Ako sljedeća visina na slici premašuje duljinu tipla koje se mogu naručiti (nešto manje od 4 stope radi rezanja), tada se preskače. Taj se postupak nastavlja sve dok ne dosegnete 4 stope ili dok ne pređete cijelom slikom. Zatim se stvara struktura podataka koja određuje duljinu rezova koji su napravljeni za svaku šipku za tiple koju naručite, kao i mjesto tog komada na slici. Ovaj pristup pomaže da se rezovi jedne šipke drže blizu jedan drugoga kako se ne bi pomiješali. Nije najučinkovitije i nije točno rješenje, ali djeluje.

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

Evo sažetka za moju skulpturu štapića:

Dimenzije slike: 53 x 80

Broj rezova: 4240

Ukupna duljina upotrijebljene šipke za tiple: 76847 cm

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

Korak 4: Stvaranje ploče za skulpturu

Izrežite šperploču kružnom pilom ili stolnom 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 izrezana 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

Pomoću podesivog T-kvadrata povukao sam crte za sve redove i stupce koji bi bili u skulpturi. Zatim sam konstruirao uređaj koji je dizajnirala Izzy Swan za bušenje rupe od 90 stupnjeva u šperploči. Evo veze do videa koji je objavio. Ovaj uređaj je vrlo dobro funkcionirao za izbušene ravne rupe 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 kitova i loših mjesta. Slika je konturnih linija ove slike. U konačnoj skulpturi teško je vidjeti ovu sliku zbog gustoće šipki za tiple.

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 za tiple odjednom (ovo ću nazvati snopom šipki za tiple). Algoritam rezanja koji sam stvorio prikazuje duljinu koju je potrebno izrezati svaki klin u snopu (vidi sliku). Tu sam udaljenost izmjerio ravnalom i označio komadom slikarske trake koja je potpuno omotala oko tiple. To je važno jer sprječava drobljenje 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 koji je omogućio da snop šipki za klinove stane u prorez. Okomito na ovaj prorez bila je vodilica za kružnu pilu. Dok su tiple učvršćene vrpcom, 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. Broj izrezivanja bio je sve što je bilo potrebno jer je stvarni položaj pohranjen u programu koji sam stvorio. Ovaj se postupak 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 uzimati puno odmora. Gornji video opisuje i cijeli proces.

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

Korak 6: Postavljanje šipki za tiple u ploču

Službeno ste izrezali TON šipki za tiple. Kako bi ih učinkovito postavili na 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 -tak stupaca na tabli.

Izrezane šipke za tiple su raspakirane, a kraj je brušen finim brusnim papirom. Ovaj posao je super podijeliti s 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 rezultati programa Matlab koriste se za postavljanje svakog tipla u ispravan položaj. Mrvica ljepila za drvo dodana je uz rubove oko pet rupa duž stupa na ploči s pločama. Odgovarajućih pet tipla tada se postavlja u ploču. Čekić možete upotrijebiti za potpuno zabijanje šipki za tiple u ploču.

Razlog za poravnavanje nekoliko šipki za tiple 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 stupca 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 klinove ravne kad se ljepilo za drvo osuši. Na jednoj od fotografija možete vidjeti kako se ovaj adapter koristi. Priložena je STL datoteka za ovaj adapter. Možda ćete morati redizajnirati ovisno o promjeru i razmaku štapića.

Korak 7: Dovršena 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 tko razmišlja o sličnom projektu:

1. Razmislite o izradi manjih dimenzija od ove strukture (53 x 80). Ovaj je projekt bio eksplozija u fazama planiranja i bio je prilično meditativan nakon što su razrađeni svi nedostaci. Međutim, ručni je rad ponekad postao monoton. Također mi je trebalo puno vremena da dovršim, otprilike dvije godine nakon dana kad sam zamislio ideju!

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

3. Za podlogu skulpture upotrijebite kvalitetniji komad drveta od šperploče. Ispod skulpture postoje pukotine od udaranja šipki tiple previše u dasku.

4. Ne uzimajte puno vremena za bojanje ploče; šipke za tiple ionako prekrivaju većinu.

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

Sretno!