Transformați o imagine într-o sculptură cu tijă de diblă: 7 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

În acest proiect, am convertit imaginea unui balon cu aer cald într-o sculptură cu tijă de diblu. Structura finală este o transformare a informațiilor digitale stocate într-o fotografie într-un obiect fizic 3D. Am construit sculptura pentru a ajuta la vizualizarea modului în care sunt stocate imaginile pe computere, precum și pentru a demonstra scara enormă de informații într-o singură imagine pe care o vedeți pe computer. Pare și mișto! Acest instructiv va trece prin modul de construire a unei sculpturi de tijă de dibluri bazate pe imagini.

Iată ideea de bază. Fiecare imagine digitală este alcătuită din multe pătrate minuscule (pixeli), cărora li se atribuie o anumită valoare a intensității. Regiunile foarte întunecate din fotografie au pixeli cu valori de intensitate redusă, în timp ce regiunile care sunt luminoase (de exemplu, balonul) au valori de intensitate ridicată. În sculptură, valorile intensității la fiecare pixel din imagine sunt convertite la o înălțime a tijei diblului. Regiunile luminoase au o înălțime ridicată, iar regiunile întunecate au o înălțime mică.

Sculptura pe care am construit-o avea dimensiuni de 82,5 x 123 x 60 cm, iar 4230 tije de dibluri (53 de rânduri pe 80 de coloane) au fost tăiate. În cele din urmă, am folosit tije de dibluri în valoare de aproape 1, 2 mile, dar vă puteți scala sculptura la orice dimensiune doriți. Acest proiect va necesita unele abilități de prelucrare a imaginilor și tâmplărie. O descriere a acestuia este, de asemenea, listată pe site-ul meu: jrbums.com. Vă mulțumim că ați verificat-o!

Pasul 1: Lista de aprovizionare

Materiale:

1. Dibluri de mesteacan de 5/16 "x 48" - determinarea numărului de care veți avea nevoie este explicată la pasul 3, probabil că vor fi mai multe tije de dibluri decât ați comandat în întreaga viață (am comandat aici: https:// www. cincinnatidowel.com/)

2. Placaj gros de ¾”(cred că am folosit mesteacăn: https://www.homedepot.com/p/Columbia-Forest-Products-3-4-in-x-4-ft-x-8-ft-PureBond -Plac de mesteacan-165921/100077837)

3. Banda pictorului

4. Adezivul pentru lemn Elmer

5. Chit pentru lemn

6. Tuburi metalice cu diametrul de 5/16”(Pentru ghidaj de foraj de 90 de grade).

7. Legături cu fermoar (Pentru ghidaj de găurit de 90 de grade).

8. Placaj ieftin (Pentru ghidaj circular)

9. 2 inci x 4 inci x 96 in. Stâlp de rasinoase uscate la cuptor (pentru ghidaj circular)

10. Hârtie cu nisip fin (în jur de 200 - 300 granule)

11. Vopsea (opțional)

Instrumente:

1. Burghiu electric și burghiu de 5/16”pentru lemn

2. Ferăstrău circular

3. Șlefuitor electric

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

5. MATLAB sau alt software de procesare a imaginilor

Vă rugăm să utilizați practica sigură de prelucrare a lemnului în timpul acestui proiect! Există o tonă de tije de dibluri care trebuie tăiate, așa că trebuie să fii foarte concentrat și să faci o mulțime de pauze

Pasul 2: Transformarea unei imagini 2D într-un model 3D

Pentru a determina lungimile tijelor de dibluri din sculptură, va trebui să faceți o prelucrare a imaginii. Am folosit Matlab și am postat codul la pasul 3 din acest instructable. Puteți utiliza și un alt program software de procesare a imaginilor.

Pentru a vizualiza transformarea de la RGB la intensitate, am un videoclip prezentat mai sus. Pentru a afișa intensitatea imaginii se folosește o hartă color falsă (roșu este de intensitate mare și albastru este de intensitate mică). Celălalt videoclip postat mai sus arată transformarea de la o imagine de intensitate 2D la un obiect 3D.

Încărcarea imaginii

Imaginea balonului cu aer cald a fost încărcată în Matlab și convertită într-o imagine în tonuri de gri. Iată codul pentru a face acest lucru în Matlab:

A = imread ('ball.jpg'); % încărcați imaginea în matlab

A = rgb2gray (A); % converti RGB în tonuri de gri

A = dublu (A) / max (dublu (A (:))); % normalizați imaginea în tonuri de gri și convertiți la dublu

Prelevarea de probe a imaginii

Dimensiunea inițială a imaginii era de 2572 x 3873, mult spre dibluri de tăiat cu mâna (cu excepția cazului în care doriți să înnebuniți!). Prin urmare, imaginea este redusă din eșantion, astfel încât există mult mai puțini pixeli și, prin urmare, mult mai puțină tijă de diblă de tăiat. De asemenea, am folosit un filtru spațial pentru a netezi imaginea, astfel încât structura să pară mai continuă. În cele din urmă, imaginea este normalizată astfel încât intensitatea maximă să fie de 1.

A = dimensiune mare (A, 0,0205); Procentează din nou imaginea la 2,05% din dimensiunea imaginii originale

A = medfilt2 (A); % imagine netedă

A = dublu (A) / max (dublu (A (:))); % normalizați imaginea în tonuri de gri și convertiți la dublu

Transformarea în lungimea tijei diblurilor

În acest moment, imaginea este stocată ca o matrice de 53 x 80 cu valori cuprinse între 0 și 1. Pentru a converti această matrice la una constând din lungimi de tijă de diblă, o multiplicați cu înălțimea maximă pe care doriți să o aibă sculptura de dibluri. Am ales 60 cm pentru ai mei. Apoi, trebuie să adăugați o lungime suplimentară la diblă pentru a împinge tija diblului în bord. Acest lucru asigură, de asemenea, că tăierile tijei diblului nu au fost prea mici. Am setat acest lucru la 2,5 cm (1 inch).

AmaxH = 60; % Înălțimea maximă a sculpturii (în cm)

drillDepth = 2,54; % Lungime suplimentară adăugată tijelor de dibluri, astfel încât să poată fi împinsă în bord (1 inch)

Lungime = A. * AmaxH; % Matrice de imagine multiplă după înălțimea maximă pentru a converti matricea de imagine în lungimea tijei diblului

Lungime = Lungime + burghiu Adâncime; % Adăugați adâncimea burghiului

În această parte a proiectului, veți decide cât de mare doriți să fie sculptura. Puteți regla scala eșantionului redus (reglați scala în mărire) și înălțimea maximă a diblului. Costul și cât timp doriți să faceți proiectul trebuie luate în considerare la selectarea scalării. Chiar și sculptura de 53 x 80 pixeli pe care am construit-o necesită tăierea a 4240 tije de dibluri! Acest proiect a durat mult mai mult decât am crezut și mi-aș fi dorit să-mi fi luat mai mult timp luând în considerare cât de mult să descrești imaginea.

Pasul 3: Determinarea numărului de tije de dibluri necesare

În acest proiect, există multe tăieturi ale tijei de dibluri cu lungime variabilă. Prin urmare, am venit cu un algoritm care minimizează numărul de tije de dibluri pe care trebuie să le comandați. După procesarea imaginii, veți cunoaște lungimile tăieturilor pe care trebuie să le faceți. Știți, de asemenea, lungimea tijei de dibluri care poate fi comandată (în cazul meu, erau tije de diblu de 4 picioare). Am folosit o metodă numerică pentru rezolvarea acestei probleme.

Algoritmul meu trece prin coloane în imagine și adaugă înălțimi. Dacă următoarea înălțime din imagine depășește lungimea diblurilor care pot fi comandate (puțin mai puțin de 4 picioare pentru a ține cont de tăiere), atunci este omisă. Acest proces este continuat până când se atinge 4 picioare sau când parcurgeți întreaga imagine. Apoi se creează o structură de date care specifică lungimea tăieturilor care se fac pentru fiecare tijă de diblă pe care o comandați, precum și locația piesei respective în imagine. Această abordare ajută la menținerea tăieturilor unei tije de diblă aproape una de cealaltă pentru a nu le amesteca. Nu este cea mai eficientă și nu o soluție exactă, dar funcționează.

Videoclipul prezentat mai sus explică modul în care funcționează algoritmul de minimizare și modul în care datele sunt stocate și afișate. Este atașat cod pentru procesarea imaginii, minimizarea tijelor de dibluri tăiate și afișarea ieșirii.

Iată un rezumat pentru sculptura mea cu tijă de diblu:

Dimensiuni imagine: 53 x 80

Număr de tăieri: 4240

Lungimea totală a tijei diblurilor utilizate: 76847 cm

Trebuie să cumpărați 646 tije de dibluri cu lungimea unității 119,92 cm

Pasul 4: Crearea Pegboard-ului pentru sculptură

Tăiați placajul cu un ferăstrău circular sau ferăstrău de masă. Dimensiunile trebuie să se potrivească cu numărul de pixeli pe care îl aveți și spațiul dorit. De exemplu, aveam 53 x 80 pixeli și doream o distanță de aproximativ 1,5 cm, astfel încât placajul a fost tăiat la 82,5 pe 123 cm.

53 * 1,5 + 1,5 * 2 = 82,5 cm (1,5 * 2 este pentru margine)

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

Folosind pătratul T ajustabil, am trasat linii pentru toate rândurile și coloanele care ar fi în sculptură. Am construit apoi dispozitivul proiectat de Izzy Swan pentru a găuri gaura de 90 de grade în placaj. Iată un link către videoclipul pe care l-a postat. Acest dispozitiv a funcționat foarte bine pentru găurile drepte forate cu aceeași adâncime pe întreaga placă. Urmele proaste lăsate pe tablă au fost apoi curățate cu chit pentru lemn.

Un pas opțional este de a vopsi placa. Am făcut asta pentru a acoperi unele dintre chiturile și petele rele. Pictura face parte din contururile acestei imagini. În sculptura finală este dificil de văzut această pictură datorită densității tijelor de dibluri.

Pasul 5: tăierea multor tije de dibluri

În următoarea parte a proiectului, va trebui să tăiați o mulțime de tije de dibluri și să țineți evidența poziției lor. Am decis să tai cinci tije de dibluri odată (mă voi referi la acest lucru ca un pachet de tije de dibluri). Algoritmul de tăiere pe care l-am creat afișează lungimea pe care fiecare diblă din pachet trebuie tăiată (vezi imaginea). Am măsurat această distanță cu o riglă și am marcat-o cu o bucată de bandă de pictor care se înfășura complet în jurul diblului. Acest lucru este important, deoarece împiedică tija de diblă să se sfâșie atunci când este tăiată cu ferăstrăul circular. Pachetul de tije de dibluri este apoi aliniat pentru a fi tăiat cu ferăstrăul.

Am proiectat un suport de lemn din placaj ieftin și 2x4, care a permis pachetului de tije de dibluri să se odihnească într-o fantă. Perpendicular la această fantă era un ghid pentru ferăstrăul circular. Cu diblurile fixate pe loc cu bandă, ferăstrăul circular este scăpat de-a lungul ghidajului pentru a tăia toate diblurile din pachet deodată. Diblurile sunt apoi etichetate, astfel încât să știți unde vor fi așezate tijele de dibluri în placa de fixare. Numărul tăiat era tot ceea ce era necesar, deoarece poziția reală este stocată în programul pe care l-am creat. Această procedură se repetă până când toate tăieturile sunt finalizate în pachet și apoi sunt tăiate cinci tije noi de dibluri. Deoarece există atât de multe tăieturi, este foarte important să rămâi concentrat și să faci o mulțime de pauze. Videoclipul de mai sus descrie și întregul proces.

În cele din urmă, există o mulțime de tije de dibluri de așezat în tablă, deci este crucial să utilizați un sistem de etichetare ușor de reținut. Imaginea de mai sus arată doar jumătate din dibluri tăiate în acest proiect!

Pasul 6: Așezarea tijelor de diblu în tablă

Aveți oficial tăiat un TON de dibluri. Pentru a le plasa eficient în tablă, poate fi util să creați câteva plăci de susținere temporare din placajul ieftin. Într-una dintre imagini, puteți vedea o placă temporară de susținere care corespundea a aproximativ cinci coloane în tabloul de fixare.

Tijele de diblu tăiate au fost despachetate, iar capătul a fost șlefuit cu hârtie fină. Această slujbă este minunată să o împărtășești cu un prieten dispus. Este un adevărat test al prieteniei. După ce prietenul tău te ajută, ți se cere să le gătești o cină sau să-i ajuți cu un alt proiect DIY.

După șlefuire, tijele de dibluri sunt mutate pe placa de susținere temporară. Convenția de etichetare și ieșirea programului Matlab sunt utilizate pentru a plasa fiecare diblă în poziția corectă. O adaos de adeziv pentru lemn este adăugat de-a lungul marginilor a aproximativ cinci găuri de-a lungul unei coloane din tablă. Cele cinci dibluri corespunzătoare sunt apoi plasate în tablă. Puteți folosi un ciocan pentru a înfige complet tijele de dibluri în bord.

Motivul pentru alinierea mai multor tije de dibluri la un moment dat este să ne asigurăm că diblurile „au avut sens” în poziția în care erau așezate. Dacă o diblă pare prea mică sau prea scurtă, puteți verifica dublu programul pentru lungimea care ar trebui să fie în poziția respectivă. Este posibil să trebuiască să tăiați diblurile sau puteți regla cât de departe conduceți tija de diblă în bord.

Am repetat această plasare și alinierea tijelor de dibluri pentru aproximativ trei coloane la rând. De asemenea, am proiectat și am imprimat 3D un instrument de aliniere care se deplasa la capătul tijelor de dibluri, astfel încât să fie mai ușor să ne asigurăm că tijele de diblu erau drepte atunci când lipiciul pentru lemn s-a uscat. Puteți vedea acest adaptor fiind folosit într-una dintre fotografii. Este atașat un fișier STL pentru acest adaptor. Este posibil să fie necesar să reproiectați în funcție de diametrul și distanța tijei diblului.

Pasul 7: Structură finalizată și câteva sfaturi

Odată ce ați terminat de plasat și aliniat toate tijele de dibluri în tablă, sculptura dvs. este completă! Mai sus sunt prezentate câteva fotografii cu sculptura cu tijă de dibluri pe care am construit-o. În cea mai mare parte, sunt mulțumit de rezultatele finale. Cu toate acestea, există câteva sfaturi pe care le am pentru oricine se gândește să facă un proiect similar:

1. Luați în considerare realizarea unor dimensiuni mai mici decât această structură (53 x 80). Acest proiect a fost o explozie în etapele de planificare și a fost destul de meditativ după ce toate problemele au fost rezolvate. Cu toate acestea, munca manuală a devenit uneori monotonă. Mi-a luat, de asemenea, o perioadă lungă de timp, până la doi ani după ziua în care am conceput ideea!

2. Utilizați tije de dibluri mai groase și / sau faceți înălțimea maximă a sculpturii de dibluri mai scurte. Chiar și cu instrumentul de aliniere, am avut dificultăți în menținerea tijelor de dibluri bine aliniate. Tijele cu dibluri cu diametru mai mare sau înălțimile mai mici ar fi ajutat.

3. Folosiți o bucată de lemn de calitate superioară decît placajul pentru baza din tablă a sculpturii. Sub sculptură există fisuri de la ciocanirea tijelor de dibluri prea departe în tablă.

4. Nu luați mult timp pictând tabloul; tijele de dibluri acoperă oricum majoritatea.

5. Cereți ajutor prietenilor! Șlefuirea a 4000 de dibluri este o sarcină ciudată de realizat, așa că de ce să nu o împărtășești cu câțiva prieteni buni.

Noroc!