DIY laserskuren klocka: 4 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Välkommen till min handledning om hur man gör härliga laserskurna klockor! Jag fick inspirationen till det här projektet från det faktum att jag var tvungen att gå på några bröllop den gångna sommaren och jag ville göra några personliga presenter till de som ska gifta sig. Jag trodde också att det skulle vara ett bra sätt att tillämpa några matematiska principer som jag lärde mig, som jag kommer att ta upp i den första delen av denna handledning. Jag är inte säker på hur bra jag kan täcka det, men på något sätt kommer jag att ge lite Python -kod så att du kan göra så många mönster som du vill. Dessutom har jag ett gäng mönster som jag har skapat som kommer att ingå i projektfilerna som SVG: er.

För detta projekt behöver du:

• plywood eller akryl för klockan
• programvara för redigering av vektorgrafik
• tillgång till en laserskärare
• en klockrörelse med 1/4 "axel

Valfria material inkluderar:

• vit färg
• 120 och 220 sandpapper av sand
• mörk fläck
• trälim
• 4 X 3/8 "skruvar
• trätätningsmedel

Låt oss börja!

Steg 1: Matematiken …

Jag tyckte att detta var en av de mest intressanta delarna av det här projektet, men jag kommer inte att hålla det emot dig för att hoppa över det här avsnittet. Förhoppningsvis gör jag ett bra jobb med att beskriva vad som händer, men hänvisa till boken Creating Symmetry: The Artful Mathematics of Wallpaper Patterns av Frank Farris. Han gör ett riktigt bra jobb med att beskriva hur dessa symmetrier sker. För en kortare men mer "handvågig" look, kolla in detta Quanta Magazine-pussel och dess lösning. Jag kommer faktiskt att ta fram en lösning på Quanta Magazine -problemet och ha den redo att gå in i koden jag postar nedan.

För att förstå hur vi får symmetri måste vi först veta att e^(i * 2 pi * C) = 1 för ett heltal C. Detta kommer från Eulers identitet, som jag inte kommer att prata om här men det är superviktigt och alla tycker att det är störst, så kolla in det. Jag använde ovanstående faktum för att härleda "A" -kurvan från Quanta -problemet (se bild), som det pratas lite om i Quanta -problemets lösning. I härledningen är "k" antalet symmetriska komponenter som vi vill ha i vår kurva. Liksom både "m" och "n" måste "k" vara ett heltal för att få en symmetrisk kurva. I koden nedan ser vi att C1 = 1 och C2 = -3 med mod = 5 för att producera kurvan från problemet. Mod -variabeln står för "modul" och bör vara samma tal som "k". (Obs! För att köra koden måste numpy-, matplotlib- och sympy -biblioteken installeras.)

importera numpy som np

importera matplotlib.pyplot som plt från sympy import exp, I, re, im, symboler, lambdify t = symboler ('t') fig = plt.figure (figsize = (6, 6)) # För mod = 12 kan resten bara vara [1, 5, 7, 11] rest = 1 mod = 5 l = återstoden m = 1*mod + resten n = -3*mod + resten 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) för t i np.linspace (0, 2*np.pi, 5000)] yarray = [y (t) för t i 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))

Men varför gick jag igenom allt detta problem? Jag tycker det är ganska häftigt, men jag ville också lära mig allt detta för att göra klockor med 12-faldig symmetri. På det sättet behöver du inte sätta några fula siffror i ansiktet och folk kan fortfarande se vad klockan är lätt. Vad som är bra är att allt vi behöver göra för att göra kurvor med 12-faldig symmetri är att ändra mod till 12 i koden ovan! Efter det, försök ändra några av koefficienterna för mod för n och m och siffrorna i koeffsvektorn och se vilken typ av kurva det gör. En sak att notera, om du ändrar resten kan du få kurvor med 2, 3, 4 eller 6-faldig symmetri. Det är super konstigt, men det kommer från det faktum att heltal spelar roll! Låt oss titta på ett exempel:

Om k = 12 och m = 1 * k + 2 = 14, sedan (m - 2)/k = m/k - 2/k = 14/12 - 2/12 = 1 2/12 - 2/12 = 1 1/6 - 1/6 = 1 k = 6, resten = 1

Vi ser att eftersom två delar tolv får vi samma svar som om vi hade en modul på 6 och resten på 1! Faktum är att med k = 12 och resten = 2, är allt programmet gör att spåra kurvan för k = 6 med resten = 1 två gånger, den ena ovanpå den andra! Därför kan resten för 12 symmetriska komponenter bara vara ett tal som inte delar 12, som är [1, 5, 7, 11] upp till 12, men också alla andra primtal efter 12. Ganska coolt!

Jag hoppas att det jag har pratat om här har väckt allas intresse för ämnet. Återigen är Frank Farris bok ovan en utmärkt resurs och jag hoppas att folk har roligt med att göra några fina kurvor med mitt python -manus. Nu tillbaka till uppgiften!

Steg 2: Förberedelse för laserskärning

Formerna som vi skär ut för att göra klockorna är faktiskt inte svåra att förbereda. Jag har inkluderat ett gäng kurvor som jag personligen gillar, så använd dem gärna. Materialet kan vara vad som helst som kan sättas under en laserskärare på ett säkert sätt, men jag valde en 1/4 "plywood med ett fint björkträs laminat. Jag gjorde klockans urtavla från en 10" skiva som spårades i din favoritvektor grafikprogram. Du kan sedan skala om kurvan i skivan ganska enkelt för att göra en fin urtavla. Jag tog också en annan kurva som kunde skäras ut i en kant för min klocka, vilket jag starkt föreslår eftersom det verkligen lagt till mycket. En sak du behöver veta om innan du skär är vilken typ av klockrörelse du kommer att använda. Amazon har ett gäng billiga, och Michael's har dem också om du föredrar att gå ut och köpa en just nu. Du kommer att vilja veta axeldiametern, vilket jag tror är 5/16 "för de flesta.

Den färdiga urtavlan ska vara en 10 "skiva med kurvan du vill spåra inuti, och ett hål i mitten för rörelseaxeln som är 5/16" i diameter. Var medveten om att ju mer linjerna på designen korsar varandra, desto djupare skär lasern i ditt material! Om du försöker klippa av en komplicerad design kan det hända att du av misstag skär igenom ratten.

Designen jag använde som inkluderar gränsen och designen är den första.svg -filen.

Steg 3: Klipp ur din urtavla

Nu tar du din fil och laddar den i din laserskärare. Du kommer att vilja ha designen och de två cirklarna på separata inställningar. För designen var en av de tekniker jag använde för att spåra det att flytta bordet lite ur fokus från laserskäraren. På så sätt skärs linan tjockare in i ytan.

Den här delen är riktigt kul. Du får se lasern spåra din design på urtavlan, vilket är ganska snyggt att titta på när det händer.

Steg 4: Slutför din klocka

Om du använde trä, så blir det lätt att tunna varv så det skulle vara en bra idé att täta det minst. En av de sakerna jag gjorde var att jag målade över designen i vitt och sedan slipade bort färgen från ansiktet. Detta gav designen en fin accent mot träet, men du måste vara försiktig när du slipar eftersom det fina trälaminatet är ganska tunt och det är lätt att slipa igenom.

Jag gick också och fick ett prov av en mörk fläck från Home Depot för gränsen till urtavlan. Jag satte sedan lite trälim på kanten och fäst det med 4 3/8 skruvar. De extra skruvarna var för att hålla gränsen fäst under stressen av vridning. Jag förseglade sedan det hela med ett glansigt utomhustätningsmedel. Följ sedan instruktionerna på klockrörelsepaketet för att installera rörelsen och se hur din nya klocka börjar ticka!

Jag var ganska nöjd med resultatet, och de jag gav det till älskade det också. Jag hoppas att du har tyckt att det här är lärorikt roligt och intressant, och låt mig veta vilka snygga klockor du gör!