שעון DIY לחיתוך לייזר: 4 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

ברוכים הבאים להדרכה שלי כיצד להכין שעונים מקסימים בחיתוך לייזר! קיבלתי את ההשראה לפרויקט הזה מהעובדה שהייתי צריך ללכת לכמה חתונות בקיץ האחרון ורציתי להכין כמה מתנות בהתאמה אישית לאנשים שמתחתנים. חשבתי גם שזו תהיה דרך טובה ליישם כמה עקרונות מתמטיים שלמדתי, עליהם אעסוק בחלק הראשון של הדרכה זו. אני לא בטוח עד כמה אני יכול לכסות את זה, אבל בכל מקרה אספק קוד Python כך שתוכל ליצור עיצובים רבים ככל שתרצה. בנוסף, יש לי חבורה של עיצובים שיצרתי שייכללו בקבצי הפרויקט כ- SVGs.

לפרויקט זה תזדקק ל:

• דיקט או אקריליק לחוג השעון
• תוכנת עריכת גרפיקה וקטורית
• גישה לחותך לייזר
• תנועת שעון עם פיר 1/4 אינץ '

חומרים אופציונליים כוללים:

• צבע לבן
• נייר חול 120 ו 220 גרגרי חול
• כתם כהה
• דבק לעץ
• 4 X 3/8 "ברגים
• חומר איטום עץ

בואו נתחיל!

שלב 1: המתמטיקה…

חשבתי שזה אחד החלקים המעניינים ביותר בפרויקט זה, אולם אני לא אעמוד בזה נגדך על דילוג על פרק זה. אני מקווה שאני עושה עבודה טובה בתיאור המתרחש, אך עיין בספר יצירת סימטריה: המתמטיקה האמנותית של דפוסי טפט מאת פרנק פאריס. הוא עושה עבודה מצוינת בתיאור האופן שבו הסימטריות האלה מתרחשות. למראה קצר יותר אך "גלי" יותר, בדוק את הפאזל הזה של מגזין Quanta וזה הפתרון שלו. למעשה אפיק פתרון לבעיית מגזין Quanta ויהיה מוכן להיכנס לקוד שאני מפרסם למטה.

על מנת להבין כיצד אנו מקבלים סימטריה, ראשית עלינו לדעת כי e^(i * 2 pi * C) = 1 עבור כל מספר שלם C. זה נובע מזהותו של אוילר, עליה לא אדבר כאן אך זה סופר חשוב ו כולם חושבים שזה הגדול ביותר, אז בדוק את זה. השתמשתי בעובדה הנ"ל כדי להפיק את עקומת ה"א "מבעיית הקואנטה (ראו תמונה), עליה מדברים מעט בפתרון בעיית הקואנטה. בגזירה, "k" הוא מספר הרכיבים הסימטריים שאנו רוצים בעקומה שלנו. בדומה ל- "m" ו- "n", "k" חייב להיות מספר שלם כדי לקבל עקומה סימטרית. בקוד למטה, אנו רואים ש C1 = 1 ו- C2 = -3 עם mod = 5 על מנת לייצר את העקומה מהבעיה. משתנה mod מייצג "מודולוס" וצריך להיות אותו מספר כמו "k". (הערה: כדי להריץ קוד, יש להתקין את הספריות numpy, matplotlib ו- sympy.)

ייבא numpy כמו np

יבוא matplotlib.pyplot כמו plt מ- sympy import exp, I, re, im, סמלים, lambdify t = symbol ('t') fig = plt.figure (figsize = (6, 6)) # עבור mod = 12, שארית יכולה היו רק [1, 5, 7, 11] שארית = mod 1 = 5 l = שארית m = 1*mod + שארית n = -3*mod + שארית 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) עבור t ב- np.linspace (0, 2*np.pi, 5000)] yarray = [y (t) עבור t ב- np.linspace (0, 2*np.pi, 5000)] plt.plot (xarray, yarray) plt.axis ('כבוי') plt.gca (). set_position ([0, 0, 1, 1]) #plt.savefig (r'path / to / folder / test.svg ') plt.show () הדפס (' / t / t / t ' + str (f))

אבל למה עברתי את כל הצרות האלה? ובכן, אני חושב שזה די מגניב, אבל רציתי ללמוד את כל זה כדי ליצור שעונים עם סימטריה פי 12. כך, אין צורך לשים מספרים מכוערים על הפנים ואנשים עדיין יכולים לראות מה השעה בקלות. מה שטוב הוא שכל מה שאנחנו צריכים לעשות כדי ליצור עקומות עם סימטריה פי 12 זה לשנות את mod ל- 12 בקוד שלמעלה! לאחר מכן, נסה לשנות כמה מקדמי mod עבור n ו- m ואת המספרים בווקטור המקדמים ולראות איזה סוג עקומה הוא עושה. דבר אחד שצריך לשים לב אליו, אם תשנה את שאר יתכן שתקבל עקומות עם סימטריה 2, 3, 4 או פי 6. זה סופר מוזר, אבל זה נובע מהעובדה שמספרים שלמים חשובים! בואו נסתכל על דוגמה:

אם k = 12, ו- m = 1 * k + 2 = 14, ואז (m - 2)/k = m/k - 2/k = 14/12 - 2/12 = 1 2/12 - 2/12 = 1 1/6 - 1/6 = 1 k = 6, שאר = 1

אנו רואים שבגלל שש מחלקים שתיים עשרה, אנו מקבלים את אותה התשובה כאילו היה לנו מודול של 6 והיתר של 1! למעשה, עם k = 12 ושארית = 2, כל התוכנית עושה היא לעקוב אחר העקומה עבור k = 6 עם שארית = 1 פעמיים, אחד על השני! לכן, עבור 12 רכיבים סימטריים שאר יכול להיות רק מספר שאינו מחלק 12, שהם [1, 5, 7, 11] עד 12, אלא גם כל מספר ראשוני אחר אחרי 12. די מגניב!

אני מקווה שמה שדיברתי עליו כאן עורר עניין של כולם בנושא. שוב, הספר של פרנק פאריס למעלה הוא משאב מצוין ואני מקווה שאנשים נהנים לעשות כמה עקומות יפות עם תסריט הפיתון שלי. עכשיו, בחזרה למשימה שעומדת על הפרק!

שלב 2: הכנה לחיתוך בלייזר

הצורות שאנו חותכים כדי להפוך את השעונים למעשה לא קשות להכנה. כללתי חבורה של עקומות שאני אישית אוהב, אז אל תהסס להשתמש בהן. החומר יכול להיות כל דבר שניתן להכניס מתחת לחותך לייזר בבטחה, אבל בחרתי דיקט בגודל 1/4 אינץ 'עם פנים למינציה מעץ ליבנה יפה. הכנתי את לוח השעון מדיסק בגודל 10 אינץ' שנעקב אחר הווקטור האהוב עליך. תוכנית גרפית. לאחר מכן תוכל לשנות את גודל העקומה בתוך הדיסק די בקלות כדי ליצור חיוג נחמד. לקחתי גם עקומה נוספת שאפשר היה לחתוך אותה לגבול לשעון שלי, שאני מאוד ממליץ כי זה באמת הוסיף הרבה. דבר אחד שתצטרך לדעת עליו לפני החיתוך הוא באיזה סוג תנועת שעון תשתמש. לאמזון יש המון זול, וגם למייקל יש אותם אם אתם מעדיפים לצאת לקנות עכשיו. תרצה לדעת את קוטר הפיר, שלדעתי הוא 5/16 אינץ 'לרוב.

החוגה המוגמרת צריכה להיות דיסק בגודל 10 אינץ 'עם העקומה שברצונך לעקוב אחריה, וחור במרכז לפיר התנועה שקוטרו 5/16 אינץ'. שימו לב שככל שהקווים על העיצוב חוצים זה את זה, הלייזר יחתוך לתוך החומר שלכם! אם תנסה לחתוך עיצוב מסובך, אתה עלול בסופו של דבר לחתוך בטעות את החוגה שלך.

העיצוב בו השתמשתי הכולל את הגבול והעיצוב הוא קובץ first.svg.

שלב 3: חתוך את החוגה שלך

עכשיו אתה לוקח את הקובץ שלך וטען אותו לתוך חותך הלייזר שלך. תרצה שהעיצוב ושני המעגלים יהיו בהגדרות נפרדות. עבור העיצוב, אחת הטכניקות בהן השתמשתי כדי להתחקות אחריה הייתה להזיז את השולחן מעט מחוץ לפוקוס מחותך הלייזר. בדרך זו, הקו נחתך עבה יותר אל פני השטח.

החלק הזה ממש כיף. אתה יכול לראות את הלייזר עוקב אחר העיצוב שלך על החוגה, וזה די מסודר לצפייה בזמן שזה קורה.

שלב 4: סיים את השעון

אם השתמשת בעץ, עץ הדק מתעקם בקלות, כך שזה יהיה רעיון טוב לאטום אותו לכל הפחות. אחד הדברים שעשיתי היה שציירתי על העיצוב בלבן ואז שיפשפתי את הצבע מהפנים. זה נתן לעיצוב מבטא יפה על העץ, אולם עליך להיות זהיר בעת שיוף כיוון לרבד העץ הנחמד הוא דק למדי וקל לשייף דרכו.

הלכתי גם וקיבלתי דוגמה של כתם כהה מהום דיפו לגבול שעון השעון. לאחר מכן שמתי קצת דבק עץ על הגבול והצמדתי אותו עם 4 ברגים בגודל 3/8 אינץ '. הברגים הנוספים נועדו להשאיר את הגבול מחובר במתח של עיקום. לאחר מכן אטמתי את כל העניין באיטום חיצוני מבריק. לאחר מכן, עקוב ההוראות על חבילת תנועת השעון להתקנת התנועה ולצפות בשעון החדש שלך מתחיל לתקתק!

הייתי די מרוצה מהתוצאה, וגם האנשים שנתתי להם אהבו אותה. אני מקווה שמצאת שזה מהנה ומעניין להוראה, וספר לי בבקשה אילו שעונים מגניבים אתה מכין!