ساعة القطع بالليزر DIY: 4 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

مرحبًا بك في البرنامج التعليمي الخاص بي حول كيفية صنع ساعات جميلة مقطوعة بالليزر! لقد استلهمت هذا المشروع من حقيقة أنني اضطررت للذهاب إلى بعض حفلات الزفاف في الصيف الماضي وأردت تقديم بعض الهدايا الشخصية للأشخاص الذين يتزوجون. اعتقدت أيضًا أنها ستكون طريقة جيدة لتطبيق بعض المبادئ الرياضية التي كنت أتعلمها ، والتي سأغطيها في الجزء الأول من هذا البرنامج التعليمي. لست متأكدًا من مدى استطاعتي تغطية ذلك جيدًا ، ولكن في كلتا الحالتين سأقدم بعض رموز Python حتى تتمكن من عمل العديد من التصميمات كما تريد. بالإضافة إلى ذلك ، لدي مجموعة من التصميمات التي قمت بإنشائها والتي سيتم تضمينها في ملفات المشروع مثل SVGs.

بالنسبة لهذا المشروع ، سوف تحتاج إلى:

• الخشب الرقائقي أو الأكريليك للاتصال الهاتفي على مدار الساعة
• برامج تحرير الرسومات المتجهة
• الوصول إلى قاطع الليزر
• حركة على مدار الساعة بعمود 1/4 بوصة

تشمل المواد الاختيارية ما يلي:

• طلاء ابيض
• ورق رملي 120 و 220 حصى
• وصمة عار
• غراء الخشب
• 4 × 3/8 "براغي
• مانع تسرب الخشب

هيا بنا نبدأ!

الخطوة 1: الرياضيات …

اعتقدت أن هذا كان أحد أكثر الأجزاء إثارة للاهتمام في هذا المشروع ، لكنني لن أعارضك لتخطي هذا القسم. آمل أن أقوم بعمل جيد في وصف ما يجري ، ولكن يرجى الرجوع إلى كتاب خلق التناظر: الرياضيات الفنية لأنماط ورق الحائط بقلم فرانك فارس. إنه يقوم بعمل رائع حقًا في وصف كيفية حدوث هذه التماثلات. لإلقاء نظرة أقصر ولكن أكثر تموجًا يدويًا ، تحقق من لغز مجلة كوانتا هذا والحل. سأقوم بالفعل بإنتاج حل لمشكلة مجلة Quanta وجعله جاهزًا للدخول في الكود الذي أنشره أدناه.

لكي نفهم كيف نحصل على التناظر ، علينا أولاً أن نعرف أن e ^ (i * 2 pi * C) = 1 لأي عدد صحيح C. هذا يأتي من هوية أويلر ، والتي لن أتحدث عنها هنا ولكنها مهمة للغاية و يعتقد الجميع أنه الأفضل ، لذا تحقق من ذلك. لقد استخدمت الحقيقة أعلاه لاشتقاق المنحنى "A" من مشكلة كوانتا (انظر الصورة) ، والتي تم الحديث عنها في حل مشكلة كوانتا قليلاً. في الاشتقاق ، "k" هو عدد المكونات المتماثلة التي نريدها في المنحنى. مثل كل من "m" و "n" ، يجب أن يكون "k" عددًا صحيحًا من أجل الحصول على منحنى متماثل. في الكود أدناه ، نرى أن C1 = 1 و C2 = -3 مع mod = 5 لإنتاج المنحنى من المشكلة. يرمز المتغير mod إلى "modulus" ويجب أن يكون نفس رقم "k". (ملاحظة: لتشغيل التعليمات البرمجية ، يجب تثبيت مكتبات numpy و matplotlib و sympy.)

استيراد numpy كـ np

import matplotlib.pyplot as plt من sympy import exp ، I ، re ، im ، الرموز ، lambdify t = الرموز ('t') fig = plt.figure (figsize = (6، 6)) # For mod = 12، الباقي يمكن يكون فقط [1 ، 5 ، 7 ، 11] الباقي = 1 نموذج = 5 لتر = الباقي م = 1 * تعديل + باقي ن = -3 * تعديل + معاملات الباقي = 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) لـ t في np.linspace (0، 2 * np.pi، 5000)] yarray = [y (t) لـ t في 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))

لكن لماذا مررت بكل هذه المشاكل؟ حسنًا ، أعتقد أنه رائع جدًا ، لكنني أردت أيضًا أن أتعلم كل هذا لصنع ساعات ذات تناظر 12 ضعفًا. بهذه الطريقة ، ليست هناك حاجة لوضع بعض الأرقام القبيحة على الوجه ولا يزال بإمكان الناس معرفة الوقت الحالي بسهولة. ما هو رائع هو أن كل ما نحتاج إلى القيام به لعمل منحنيات بتماثل 12 ضعفًا هو تغيير التعديل إلى 12 في الكود أعلاه! بعد ذلك ، حاول تغيير بعض معاملات mod لـ n و m والأرقام في متجه المعاملات وانظر نوع المنحنى الذي يصنعه. هناك شيء واحد يجب ملاحظته ، إذا قمت بتغيير الباقي ، فقد تحصل على منحنيات بتماثل 2 أو 3 أو 4 أو 6 أضعاف. إنه أمر غريب للغاية ، لكنه يأتي من حقيقة أن الأعداد الصحيحة مهمة! دعنا نلقي نظرة على مثال:

إذا كان k = 12 ، و m = 1 * k + 2 = 14 ،

ثم (م - 2) / ك = م / ك - 2 / ك = 14/12 - 2/12 = 1 2/12 - 2/12 = 1 1/6 - 1/6 = 1 ك = 6 ، الباقي = 1

ونلاحظ أنه نظرًا لوجود قسمين على اثني عشر ، نحصل على نفس الإجابة كما لو كان لدينا مقياس 6 والباقي 1! في الواقع ، مع k = 12 والباقي = 2 ، كل ما يفعله البرنامج هو تتبع منحنى k = 6 والباقي = 1 مرتين ، واحد فوق الآخر! لذلك ، بالنسبة لـ 12 مكونًا متماثلًا ، يمكن أن يكون الباقي عددًا لا يقسم 12 ، وهو [1 ، 5 ، 7 ، 11] حتى 12 ، ولكن أيضًا أي عدد أولي آخر يتجاوز 12. رائع جدًا!

آمل أن يكون ما تحدثت عنه هنا قد أثار اهتمام الجميع بالموضوع. مرة أخرى ، يعد كتاب Frank Farris أعلاه مصدرًا ممتازًا وآمل أن يستمتع الناس بعمل بعض المنحنيات اللطيفة باستخدام نص Python الخاص بي. الآن ، عد إلى المهمة التي بين يديك!

الخطوة 2: التحضير للقطع بالليزر

ليس من الصعب في الواقع تحضير الأشكال التي نقطعها لصنع الساعات. لقد قمت بتضمين مجموعة من المنحنيات التي أحبها شخصيًا ، لذلك لا تتردد في استخدامها. يمكن أن تكون المادة أي شيء يمكن وضعه تحت قاطع الليزر بأمان ، لكنني اخترت 1/4 "خشب رقائقي مع وجه جميل من خشب البتولا. لقد صنعت قرص الساعة من قرص 10 بوصات تم تتبعه في المتجه المفضل لديك برنامج رسومات. يمكنك بعد ذلك إعادة قياس المنحنى داخل القرص بسهولة تامة لعمل قرص لطيف. لقد اتخذت أيضًا منحنىًا آخر كان من الممكن قطعه إلى حد لساعتي ، وهو ما أقترحه بشدة لأنه أضاف الكثير حقًا. شيء واحد ستحتاج إلى معرفته قبل القطع هو نوع حركة الساعة التي ستستخدمها. لدى أمازون مجموعة رخيصة الثمن ، ولديها أيضًا مايكل إذا كنت تفضل الخروج وشراء واحدة الآن. سترغب في معرفة قطر العمود ، والذي أعتقد أنه 5/16 "بالنسبة لمعظم الناس.

يجب أن يكون القرص النهائي عبارة عن قرص 10 بوصات مع المنحنى الذي تريد تتبعه بداخله ، وثقب في مركز عمود الحركة يبلغ قطره 5/16 بوصة. اعلم أنه كلما تقاطعت الخطوط الموجودة في التصميم مع بعضها البعض ، كلما تعمق الليزر في قطع المواد الخاصة بك! إذا حاولت قطع تصميم معقد ، فقد ينتهي بك الأمر بقطع الاتصال عن طريق الخطأ.

التصميم الذي استخدمته والذي يتضمن الحدود والتصميم هو ملف first.svg.

الخطوة 3: قطع الاتصال الهاتفي الخاص بك

الآن تأخذ ملفك وتحميله في قاطع الليزر الخاص بك. سترغب في الحصول على التصميم والدائرتين في إعدادات منفصلة. بالنسبة للتصميم ، كانت إحدى التقنيات التي استخدمتها لتتبعها هي تحريك الطاولة بعيدًا عن التركيز قليلاً من قاطع الليزر. بهذه الطريقة ، يتم قطع الخط بشكل أكثر سمكًا في السطح.

هذا الجزء ممتع حقًا. يمكنك رؤية الليزر يتتبع التصميم الخاص بك على القرص ، وهو أمر أنيق جدًا لمشاهدته أثناء حدوثه.

الخطوة 4: قم بإنهاء ساعتك

إذا كنت تستخدم خشبًا ، فإن الخشب الذي يلتف بسهولة سيكون فكرة جيدة أن تغلقه على الأقل. أحد الأشياء التي فعلتها هو أنني قمت برسم التصميم باللون الأبيض ثم غطى الطلاء بالرمل عن الوجه. أعطى هذا التصميم لمسة لطيفة على الخشب ، ولكن عليك أن تكون حذرًا عند الصنفرة نظرًا لأن اللوح الخشبي الجميل رقيق جدًا ويسهل صنفرته.

ذهبت أيضًا وحصلت على عينة من بقعة داكنة من Home Depot لحد وجه الساعة. ثم وضعت بعض غراء الخشب على الحدود وربطته بمسامير 4 3/8 بوصة. كان من المفترض أن تحافظ البراغي الإضافية على الحد متصلاً تحت ضغط الالتواء. ثم أغلقت كل شيء في مادة مانعة للتسرب خارجية لامعة. بعد ذلك ، اتبع التعليمات الموجودة على حزمة حركة الساعة لتثبيت الحركة ومشاهدة ساعتك الجديدة تبدأ في التكتكة!

كنت سعيدًا جدًا بالنتيجة ، وقد أحبها أيضًا الأشخاص الذين أعطيتها لهم. آمل أن تكون قد وجدت هذه التعليمات ممتعة ومثيرة للاهتمام ، واسمحوا لي أن أعرف ما هي الساعات الرائعة التي تصنعها!