Orologio tagliato al laser fai da te: 4 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Benvenuto nel mio tutorial su come realizzare adorabili orologi tagliati al laser! Ho preso l'ispirazione per questo progetto dal fatto che dovevo andare ad alcuni matrimoni la scorsa estate e volevo fare dei regali personalizzati per le persone che si sposavano. Ho anche pensato che sarebbe stato un buon modo per applicare alcuni principi matematici che stavo imparando, che tratterò nella prima parte di questo tutorial. Non sono sicuro di quanto bene posso coprirlo, ma in entrambi i casi fornirò del codice Python in modo che tu possa realizzare tutti i progetti che desideri. Inoltre, ho un sacco di design che ho creato che verranno inclusi nei file di progetto come SVG.

Per questo progetto avrai bisogno di:

• compensato o acrilico per il quadrante dell'orologio
• software di editing di grafica vettoriale
• accesso a un laser cutter
• un movimento dell'orologio con albero da 1/4"

I materiali opzionali includono:

• vernice bianca
• Carta vetrata grana 120 e 220
• macchia scura
• colla per legno
• 4 viti da 3/8"
• sigillante per legno

Iniziamo!

Passaggio 1: la matematica…

Pensavo che questa fosse una delle parti più interessanti di questo progetto, tuttavia non te lo rimprovero per aver saltato questa sezione. Spero di fare un buon lavoro nel descrivere cosa sta succedendo, ma per favore fai riferimento al libro Creazione di simmetria: la matematica artistica dei modelli di carta da parati di Frank Farris. Fa davvero un ottimo lavoro nel descrivere come avvengono queste simmetrie. Per un aspetto più breve ma più "ondulato", dai un'occhiata a questo puzzle di Quanta Magazine e la sua soluzione. Produrrò effettivamente una soluzione al problema di Quanta Magazine e la terrò pronta per l'uso nel codice che inserisco di seguito.

Per capire come otteniamo la simmetria, dobbiamo prima sapere che e^(i * 2 pi * C) = 1 per qualsiasi intero C. Questo deriva dall'identità di Eulero, di cui non parlerò qui ma è super importante e tutti pensano che sia il migliore, quindi dai un'occhiata. Ho usato il fatto sopra per derivare la curva "A" dal problema Quanta (vedi foto), di cui si parla un po' nella soluzione del problema Quanta. Nella derivazione, "k" è il numero di componenti simmetriche che vogliamo nella nostra curva. Come sia "m" che "n", "k" deve essere un numero intero per avere una curva simmetrica. Nel codice sotto, vediamo che C1 = 1 e C2 = -3 con mod = 5 per produrre la curva dal problema. La variabile mod sta per "modulus" e dovrebbe essere lo stesso numero di "k". (Nota: per eseguire il codice, devono essere installate le librerie numpy, matplotlib e sympy.)

importa numpy come np

import matplotlib.pyplot come plt da sympy import exp, I, re, im, symbol, lambdify t = symbol('t') fig = plt.figure(figsize=(6, 6)) # Per mod = 12, il resto può solo be [1, 5, 7, 11] resto = 1 mod = 5 l = resto m = 1*mod + resto n = -3*mod + resto 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) for t in np.linspace(0, 2*np.pi, 5000)] yarray = [y(t) for t in 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'percorso\cartella\test.svg') plt.show() print('\t\t\t' + str(f))

Ma perché ho passato tutti questi guai? Beh, penso che sia piuttosto interessante, ma volevo anche imparare tutto questo per creare orologi con una simmetria di 12 volte. In questo modo, non c'è bisogno di mettere alcuni brutti numeri sul viso e le persone possono ancora vedere facilmente che ore sono. La cosa fantastica è che tutto ciò che dobbiamo fare per creare curve con una simmetria di 12 volte è cambiare la mod in 12 nel codice sopra! Successivamente, prova a cambiare alcuni dei coefficienti di mod per n e m e i numeri nel vettore dei coeff e guarda che tipo di curva fa. Una cosa da notare, se cambi il resto, potresti ottenere curve con simmetria 2, 3, 4 o 6 volte. È super strano, ma deriva dal fatto che gli interi contano! Diamo un'occhiata a un esempio:

Se k = 12 e m = 1 * k + 2 = 14, quindi (m - 2) / k = m/k - 2/k = 14/12 - 2/12 = 1 2/12 - 2/12 = 1 1/6 - 1/6 = 1 k = 6, resto = 1

Vediamo che poiché due divide dodici, otteniamo la stessa risposta come se avessimo un modulo di 6 e un resto di 1! Infatti, con k = 12 e resto = 2, il programma non fa altro che tracciare la curva per k = 6 con resto = 1 due volte, una sopra l'altra! Pertanto, per 12 componenti simmetriche il resto può essere solo un numero che non divide 12, che sono [1, 5, 7, 11] fino a 12, ma anche qualsiasi altro numero primo oltre il 12. Abbastanza bello!

Spero che ciò di cui ho parlato qui abbia suscitato l'interesse di tutti per l'argomento. Ancora una volta, il libro di Frank Farris sopra è una risorsa eccellente e spero che le persone si divertano a creare delle belle curve con il mio script Python. Ora, torniamo al compito a portata di mano!

Passaggio 2: preparazione per il taglio laser

Le forme che stiamo ritagliando per realizzare gli orologi in realtà non sono difficili da preparare. Ho incluso un sacco di curve che mi piacciono personalmente, quindi sentiti libero di usarle. Il materiale può essere qualsiasi cosa che possa essere messa in sicurezza sotto un laser cutter, ma ho scelto un compensato da 1/4 "con un bel quadrante laminato in legno di betulla. Ho realizzato il quadrante dell'orologio da un disco da 10" tracciato nel tuo vettore preferito programma di grafica. Puoi quindi ridimensionare la curva all'interno del disco abbastanza facilmente per creare un bel quadrante. Ho anche preso un'altra curva che è stata in grado di ritagliare in un bordo per il mio orologio, che consiglio vivamente perché ha davvero aggiunto molto. Una cosa che devi sapere prima di tagliare è il tipo di movimento dell'orologio che utilizzerai. Amazon ne ha un sacco a buon mercato, e anche Michael's li ha se preferisci uscire e comprarne uno in questo momento. Dovrai conoscere il diametro dell'albero, che penso sia 5/16 "per la maggior parte.

Il quadrante finito dovrebbe essere un disco da 10 "con la curva che vuoi tracciare all'interno e un foro al centro per l'albero del movimento di 5/16" di diametro. Tieni presente che più le linee sul disegno si incrociano, più in profondità il laser taglierà il tuo materiale! Se provi a tagliare un disegno complicato, potresti finire per tagliare accidentalmente il quadrante.

Il disegno che ho usato che include il bordo e il disegno è il primo file.svg.

Passaggio 3: taglia il quadrante

Ora prendi il tuo file e caricalo nel tuo laser cutter. Dovrai avere il design e i due cerchi su impostazioni separate. Per il design, una delle tecniche che ho usato per ricalcarlo è stata quella di spostare un po' fuori fuoco il tavolo rispetto al laser cutter. In questo modo, la linea viene tagliata più spessa nella superficie.

Questa parte è davvero divertente. Puoi vedere il laser tracciare il tuo design sul quadrante, il che è abbastanza carino da guardare mentre accade.

Passaggio 4: completa il tuo orologio

Se hai usato legno, legno che si deforma facilmente, quindi sarebbe una buona idea sigillarlo al minimo. Una delle cose che ho fatto è stata dipingere il disegno in bianco e poi levigare la vernice dal viso. Ciò ha conferito al design un bel accento sul legno, tuttavia è necessario prestare attenzione durante la levigatura poiché il bel laminato di legno è piuttosto sottile ed è facile da carteggiare.

Sono anche andato a prendere un campione di una macchia scura da Home Depot per il bordo del quadrante dell'orologio. Ho quindi messo della colla per legno sul bordo e l'ho fissato con viti da 4 3/8 . Le viti extra servivano a mantenere il bordo attaccato sotto lo stress della deformazione. Ho quindi sigillato il tutto con un sigillante per esterni lucido. Quindi, segui le istruzioni sul pacchetto del movimento dell'orologio per installare il movimento e guardare il tuo nuovo orologio iniziare a ticchettare!

Sono stato abbastanza contento del risultato e anche le persone a cui l'ho regalato lo hanno adorato. Spero che tu abbia trovato questo istruttivo divertente e interessante, e per favore fammi sapere che bei orologi fai!