Đồng hồ cắt laser tự làm: 4 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Chào mừng bạn đến với hướng dẫn của tôi về cách làm đồng hồ bằng tia laser, đáng yêu! Tôi lấy cảm hứng cho dự án này từ thực tế là tôi phải đi dự một số đám cưới vào mùa hè vừa qua và tôi muốn làm một số món quà cá nhân cho những người sắp kết hôn. Tôi cũng nghĩ rằng đó sẽ là một cách hay để áp dụng một số nguyên tắc toán học mà tôi đang học, mà tôi sẽ trình bày trong phần đầu tiên của hướng dẫn này. Tôi không chắc mình có thể giải quyết vấn đề đó tốt như thế nào, nhưng dù sao đi nữa tôi cũng sẽ cung cấp một số mã Python để bạn có thể tạo bao nhiêu thiết kế tùy thích. Ngoài ra, tôi có một loạt các thiết kế mà tôi đã tạo sẽ được đưa vào tệp dự án dưới dạng SVG.

Đối với dự án này, bạn sẽ cần:

• ván ép hoặc acrylic cho mặt số đồng hồ
• phần mềm chỉnh sửa đồ họa vector
• tiếp cận máy cắt laser
• chuyển động của đồng hồ với trục 1/4"

Các vật liệu tùy chọn bao gồm:

• Sơn trắng
• Giấy cát sạn 120 & 220
• vết đen
• keo dán gỗ
• 4 X 3/8 "vít
• keo dán gỗ

Bắt đầu nào!

Bước 1: Toán…

Tôi nghĩ đây là một trong những phần thú vị nhất của dự án này, tuy nhiên tôi sẽ không chống lại bạn vì đã bỏ qua phần này. Hy vọng rằng tôi làm tốt việc mô tả những gì đang diễn ra, nhưng hãy tham khảo cuốn sách Tạo sự đối xứng: Toán học nghệ thuật của các mẫu giấy dán tường của Frank Farris. Anh ấy thực hiện một công việc thực sự tuyệt vời trong việc mô tả cách những đối xứng này xảy ra. Để có cái nhìn ngắn hơn nhưng "gợn sóng tay" hơn, hãy xem câu đố của Tạp chí Quanta và đó là giải pháp. Tôi thực sự sẽ đưa ra một giải pháp cho vấn đề Tạp chí Quanta và chuẩn bị sẵn sàng cho nó trong đoạn mã mà tôi đăng bên dưới.

Để hiểu cách chúng ta có được tính đối xứng, trước tiên chúng ta phải biết rằng e ^ (i * 2 pi * C) = 1 với bất kỳ số nguyên C. Điều này đến từ danh tính của Euler, điều mà tôi sẽ không nói ở đây nhưng nó cực kỳ quan trọng và mọi người đều nghĩ rằng nó là tuyệt vời nhất, vì vậy hãy kiểm tra nó. Tôi đã sử dụng thực tế ở trên để suy ra đường cong "A" từ bài toán Lượng tử (xem ảnh), được nói đến trong bài giải của bài toán Lượng tử một chút. Trong đạo hàm, "k" là số thành phần đối xứng mà chúng ta muốn có trong đường cong của mình. Giống như cả "m" và "n", "k" phải là một số nguyên để có một đường cong đối xứng. Trong đoạn mã dưới đây, chúng ta thấy rằng C1 = 1 và C2 = -3 với mod = 5 để tạo ra đường cong từ bài toán. Biến mod là viết tắt của "modulus" và phải cùng số với "k". (Lưu ý: để chạy mã, các thư viện numpy, matplotlib, và giao hưởng phải được cài đặt.)

nhập numpy dưới dạng np

nhập matplotlib.pyplot dưới dạng plt từ kinh nghiệm nhập khẩu chuyên nghiệp, I, re, im, biểu tượng, lambdify t = Symbol ('t') fig = plt.figure (figsize = (6, 6)) # Đối với mod = 12, phần còn lại có thể chỉ được [1, 5, 7, 11] phần dư = 1 mod = 5 l = phần dư m = 1 * mod + phần dư n = -3 * mod + hệ số dư = 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'path / to / folder / test.svg ') plt.show () print (' / t / t / t '+ str (f))

Nhưng tại sao tôi lại trải qua tất cả những rắc rối này? Chà, tôi nghĩ nó khá hay, nhưng tôi cũng muốn học tất cả những điều này để tạo ra những chiếc đồng hồ có tính đối xứng 12 lần. Bằng cách đó, không cần phải đặt lên mặt một số con số xấu xí mà mọi người vẫn có thể dễ dàng xem được mấy giờ rồi. Điều tuyệt vời là tất cả những gì chúng ta cần làm để tạo ra các đường cong với 12 lần đối xứng là thay đổi mod thành 12 trong đoạn mã trên! Sau đó, hãy thử thay đổi một số hệ số của mod cho n và m và các số trong vector hệ số và xem nó tạo ra loại đường cong nào. Một điều cần lưu ý, nếu bạn thay đổi phần còn lại, bạn có thể nhận được các đường cong với 2, 3, 4 hoặc 6 lần đối xứng. Nó siêu kỳ lạ, nhưng nó xuất phát từ thực tế là các số nguyên quan trọng! Hãy xem một ví dụ:

Nếu k = 12 và m = 1 * k + 2 = 14, thì (m - 2) / k = m / k - 2 / k = 14/12 - 2/12 = 1 2/12 - 2/12 = 1 1/6 - 1/6 = 1 k = 6, phần dư = 1

Chúng ta thấy rằng vì hai chia mười hai, chúng ta nhận được câu trả lời giống như thể chúng ta có mô đun là 6 và phần dư là 1! Trên thực tế, với k = 12 và phần dư = 2, tất cả những gì chương trình làm là tìm ra đường cong cho k = 6 với phần dư = 1 hai lần, lần lượt nằm trên phần còn lại! Do đó, đối với 12 thành phần đối xứng, phần còn lại chỉ có thể là một số không chia 12, là [1, 5, 7, 11] đến 12, mà còn là bất kỳ số nguyên tố nào khác quá 12. Khá tuyệt!

Tôi hy vọng rằng những gì tôi đã nói ở đây đã khơi gợi sự quan tâm của mọi người đến chủ đề này. Một lần nữa, cuốn sách của Frank Farris ở trên là một nguồn tài liệu tuyệt vời và tôi hy vọng mọi người sẽ vui vẻ tạo ra một số đường cong đẹp với tập lệnh python của tôi. Bây giờ, trở lại nhiệm vụ trong tầm tay!

Bước 2: Chuẩn bị cho Cắt Laser

Những hình dạng mà chúng tôi đang cắt ra để làm đồng hồ thực ra không khó để chuẩn bị. Tôi đã bao gồm một loạt các đường cong mà cá nhân tôi thích, vì vậy hãy thoải mái sử dụng chúng. Vật liệu có thể là bất cứ thứ gì có thể được đặt dưới máy cắt laze một cách an toàn, nhưng tôi đã chọn một tấm ván ép 1/4 "với mặt gỗ bạch dương đẹp. chương trình đồ họa. Sau đó, bạn có thể chia tỷ lệ lại đường cong bên trong đĩa khá dễ dàng để tạo ra một mặt số đẹp. Tôi cũng đã lấy một đường cong khác có thể được cắt ra thành đường viền cho đồng hồ của mình, điều này tôi thực sự đề xuất vì nó thực sự bổ sung rất nhiều. Một điều bạn sẽ cần biết trước khi cắt là loại chuyển động đồng hồ bạn sẽ sử dụng. Amazon có rất nhiều thứ giá rẻ và Michael's cũng có chúng nếu bạn muốn ra ngoài và mua ngay bây giờ. Bạn sẽ muốn biết đường kính trục, mà tôi nghĩ là 5/16 "cho hầu hết.

Mặt số hoàn thiện phải là một đĩa 10 "với đường cong mà bạn muốn vạch ra bên trong và một lỗ ở trung tâm cho trục chuyển động có đường kính 5/16". Hãy lưu ý rằng các đường trên thiết kế càng chéo nhau, tia laser sẽ cắt sâu hơn vào chất liệu của bạn! Nếu bạn cố gắng cắt một thiết kế phức tạp, bạn có thể sẽ vô tình cắt qua mặt số của mình.

Thiết kế tôi đã sử dụng bao gồm đường viền và thiết kế là tệp first.svg.

Bước 3: Cắt mặt số của bạn

Bây giờ bạn lấy tệp của mình và tải nó vào máy cắt laser. Bạn sẽ muốn có thiết kế và hai vòng tròn trên các cài đặt riêng biệt. Đối với thiết kế, một trong những kỹ thuật tôi sử dụng để tìm ra nó là di chuyển bàn ra khỏi tiêu điểm một chút so với máy cắt laser. Bằng cách đó, đường cắt dày hơn vào bề mặt.

Phần này thực sự rất vui. Bạn có thể thấy tia laser vạch ra thiết kế của bạn trên mặt số, điều này khá gọn gàng để xem khi nó diễn ra.

Bước 4: Hoàn thành Đồng hồ của bạn

Nếu bạn sử dụng gỗ, gỗ mỏng dễ bị cong vênh, vì vậy bạn nên bịt kín nó ở mức tối thiểu. Một trong những điều tôi đã làm là sơn màu trắng lên thiết kế và sau đó chà nhám lớp sơn trên bề mặt. Điều này đã tạo cho thiết kế một điểm nhấn đẹp so với gỗ, tuy nhiên bạn phải cẩn thận khi chà nhám vì lớp gỗ đẹp khá mỏng và rất dễ bị chà nhám.

Tôi cũng đã đi và lấy một mẫu vết ố đen từ Home Depot cho đường viền của mặt đồng hồ. Sau đó, tôi bôi một ít keo dán gỗ lên đường viền và gắn nó bằng 4 con vít 3/8 . Những con vít bổ sung để giữ cho đường viền được gắn vào dưới tác động của sự cong vênh. Sau đó, tôi niêm phong toàn bộ trong một lớp keo bóng ngoài trời. Tiếp theo, hãy làm theo hướng dẫn trên gói chuyển động đồng hồ để cài đặt chuyển động và xem đồng hồ mới của bạn bắt đầu tích tắc!

Tôi khá hài lòng với kết quả và những người tôi đã cho nó cũng yêu nó. Tôi hy vọng rằng bạn thấy hướng dẫn này vui vẻ và thú vị, và vui lòng cho tôi biết bạn tạo ra những chiếc đồng hồ thú vị nào!