Ubah Imej Menjadi Patung Batang Dowel: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Dalam projek ini, saya menukar gambar belon udara panas menjadi patung batang dowel. Struktur terakhir adalah transformasi maklumat digital yang disimpan dalam foto menjadi objek 3D fizikal. Saya membina patung itu untuk membantu menggambarkan bagaimana gambar disimpan di komputer, dan juga menunjukkan skala maklumat yang sangat besar hanya dalam satu gambar yang anda lihat di komputer. Ia kelihatan keren juga! Instruksional ini akan melalui bagaimana membina patung batang dowel berdasarkan gambar anda sendiri.

Inilah idea asasnya. Setiap gambar digital terdiri dari banyak kotak kecil (piksel) dengan setiap petak diberi beberapa nilai intensiti. Kawasan yang sangat gelap dalam foto mempunyai piksel dengan nilai intensiti rendah, sementara kawasan yang terang (mis. Belon) mempunyai nilai intensiti tinggi. Dalam arca, nilai intensiti pada setiap piksel dalam gambar ditukar menjadi ketinggian batang dowel. Kawasan terang mempunyai ketinggian tinggi, dan kawasan gelap mempunyai ketinggian rendah.

Arca yang saya bina mempunyai ukuran 82,5 x 123 x 60 cm, dan 4230 batang dowel (53 baris dengan 80 lajur) dipotong. Pada akhirnya, saya menggunakan batang dowel bernilai hampir 1/2 batu, tetapi anda boleh menskalakan patung anda ke saiz apa pun yang anda mahukan. Projek ini memerlukan beberapa kemahiran memproses gambar dan pertukangan. Huraiannya juga disenaraikan di laman web saya: jrbums.com. Terima kasih kerana memeriksanya!

Langkah 1: Senarai Bekalan

Bahan:

1. 5/16 "x 48" Birch Dowels - menentukan nombor yang anda perlukan dijelaskan pada langkah 3, mungkin batang dowel lebih banyak daripada yang anda pesan sepanjang hayat anda (saya pesan di sini: https:// www. cincinnatidowel.com/)

2. Papan lapis tebal ¾ (Saya rasa saya menggunakan birch: https://www.homedepot.com/p/Columbia-Forest-Products-3-4-in-x-4-ft-x-8-ft-PureBond -Birch-Papan lapis-165921/100077837)

3. Pita pelukis

4. Gam kayu Elmer

5. Dempul kayu

6. Tiub logam dengan diameter 5/16”(Untuk panduan gerudi 90 darjah).

7. Ikatan zip (Untuk panduan latih tubi 90 darjah).

8. Papan lapis murah (Untuk panduan gergaji bulat)

9. 2 inci x 4in. x 96 in. Prime Kiln-Dried Whitewood Stud (Untuk panduan gergaji bulat)

10. Kertas pasir halus (sekitar 200 - 300 grit)

11. Cat (pilihan)

Alat:

1. Power drill dan bit gerudi 5/16”untuk kayu

2. Gergaji bulat

3. Power sander

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

5. MATLAB, atau perisian pemprosesan gambar yang lain

Sila gunakan amalan kerja kayu yang selamat semasa projek ini! Terdapat banyak batang dowel yang akan dipotong, jadi anda mesti sangat fokus dan berehat sebentar

Langkah 2: Mengubah Imej 2D Menjadi Model 3D

Untuk menentukan panjang batang dowel di arca, anda perlu melakukan beberapa pemprosesan gambar. Saya menggunakan Matlab, dan memasukkan kod pada langkah 3 dari arahan ini. Anda juga boleh menggunakan program perisian pemprosesan gambar yang lain.

Untuk menggambarkan transformasi dari RGB ke intensiti, saya mempunyai video yang ditunjukkan di atas. Colormap palsu digunakan untuk memaparkan intensiti gambar (merah berintensiti tinggi dan biru berintensiti rendah). Video lain yang disiarkan di atas menunjukkan transformasi dari gambar intensiti 2D ke objek 3D.

Memuatkan gambar

Imej belon udara panas dimuat ke dalam Matlab dan ditukar menjadi gambar skala kelabu. Berikut adalah kod untuk melakukan ini di Matlab:

A = imread ('bola.jpg'); % memuatkan gambar ke dalam matlab

A = rgb2gray (A); % menukar RGB ke skala kelabu

A = dua kali ganda (A) / maksimum (dua kali ganda (A (:))); % menormalkan gambar skala kelabu dan menukar menjadi dua kali ganda

Mengecilkan gambar

Dimensi asal gambar adalah 2572 x 3873, sehingga banyak dowel boleh dipotong dengan tangan (kecuali jika anda mahu kacang!). Oleh itu, gambar adalah sampel yang lebih rendah sehingga terdapat piksel yang lebih sedikit, dan oleh itu batang dowel yang lebih sedikit untuk dipotong. Saya juga menggunakan penapis spasial untuk melicinkan gambar supaya strukturnya kelihatan lebih berterusan. Akhirnya, gambar dinormalisasi sehingga intensiti maksimum adalah 1.

A = tidak betul (A, 0.0205); % contohkan gambar hingga 2.05% dari ukuran gambar asal

A = medfilt2 (A); % gambar halus

A = dua kali ganda (A) / maksimum (dua kali ganda (A (:))); % menormalkan gambar skala kelabu dan menukar menjadi dua kali ganda

Menukar kepada panjang batang dowel

Pada ketika ini, gambar disimpan sebagai matriks 53 x 80 dengan nilai antara 0 hingga 1. Untuk menukar matriks ini menjadi matriks yang terdiri daripada panjang batang dowel, anda menggandakannya dengan ketinggian maksimum yang anda mahukan sebagai patung dowel anda. Saya memilih 60 cm untuk saya. Anda kemudian perlu menambahkan sedikit panjang pada dowel untuk menolak batang dowel ke papan. Ini juga memastikan bahawa potongan batang dowel tidak terlalu kecil. Saya menetapkannya kepada 2.5 cm (1 inci).

AmaxH = 60; % Tinggi tinggi arca (dalam cm)

drillDepth = 2.54; Panjang tambahan ditambahkan pada batang dowel sehingga dapat ditolak ke papan (1 inci)

Panjang = A. * AmaxH; % Matriks berganda dengan tinggi maksimum untuk menukar matriks gambar menjadi panjang batang dowel

Panjang = Panjang + gerudiDepth; % Menambah kedalaman gerudi

Di bahagian projek ini, anda akan menentukan seberapa besar yang anda mahukan patung itu. Anda boleh menyesuaikan skala sampel bawah (sesuaikan skala dalam ukuran), dan ketinggian dowel maksimum. Kos dan berapa lama anda mahu melaksanakan projek ini harus dipertimbangkan semasa memilih penskalaan. Malah patung 53 x 80 piksel yang saya buat memerlukan pemotongan 4240 batang dowel! Projek ini mengambil masa lebih lama daripada yang saya sangka, dan saya berharap saya memerlukan lebih banyak masa untuk mempertimbangkan gambar yang lebih rendah.

Langkah 3: Menentukan Bilangan Rod Dowel yang Diperlukan

Dalam projek ini, terdapat banyak potongan batang dowel dengan panjang berubah. Oleh itu, saya membuat algoritma yang meminimumkan bilangan batang dowel yang anda perlukan untuk memesan. Setelah memproses gambar, anda akan mengetahui panjang potongan yang perlu anda buat. Anda juga tahu panjang batang dowel yang boleh dipesan (dalam kes saya, itu adalah batang dowel 4 kaki). Saya menggunakan kaedah berangka untuk menyelesaikan masalah ini.

Algoritma saya berpusing melalui lajur dalam gambar dan menambah ketinggian. Sekiranya ketinggian seterusnya gambar melebihi panjang dowel yang dapat dipesan (sedikit kurang dari 4 kaki untuk memotong), maka ia dilangkau. Proses ini dilanjutkan sehingga 4 kaki dicapai atau ketika anda mengitar keseluruhan gambar. Struktur data kemudian dibuat yang menentukan panjang potongan yang dibuat untuk setiap batang dowel yang anda pesan, serta lokasi potongan itu dalam gambar. Pendekatan ini membantu menjauhkan potongan satu batang dowel antara satu sama lain agar tidak mencampurkannya. Ini bukan penyelesaian yang paling berkesan dan bukan tepat, tetapi ia berkesan.

Video yang ditunjukkan di atas menerangkan bagaimana algoritma pengurangan berfungsi dan bagaimana data disimpan dan dipaparkan. Kod untuk memproses gambar, meminimumkan potongan batang dowel, dan memaparkan output dilampirkan.

Berikut adalah ringkasan untuk patung batang dowel saya:

Dimensi gambar: 53 x 80

Bilangan potongan: 4240

Panjang keseluruhan batang dowel yang digunakan: 76847 cm

Anda perlu membeli 646 batang dowel dengan panjang unit 119.92 cm

Langkah 4: Membuat Papan Papan untuk Arca

Potong papan lapis dengan gergaji bulat atau gergaji meja. Dimensi harus sesuai dengan jumlah piksel yang anda miliki dan jarak yang anda inginkan. Sebagai contoh, saya mempunyai 53 x 80 piksel dan mahu jarak sekitar 1.5cm sehingga papan lapis dipotong menjadi 82.5 x 123 cm.

53 * 1.5 + 1.5 * 2 = 82.5 cm (1.5 * 2 adalah untuk sempadan)

80 * 1.5 + 1.5 * 2 = 123 cm

Dengan menggunakan T-square yang boleh disesuaikan, saya melukis garis untuk semua baris dan lajur yang terdapat di arca. Saya kemudian membina peranti yang dirancang oleh Izzy Swan untuk mengebor lubang 90 darjah ke dalam papan lapis. Berikut adalah pautan ke video yang dia hantar. Peranti ini berfungsi dengan baik untuk lubang lurus yang digerudi dengan kedalaman yang sama di seluruh papan. Segala tanda buruk yang tersisa di papan kemudian dibersihkan menggunakan dempul kayu.

Langkah pilihan adalah melukis papan. Saya melakukan ini untuk menutup beberapa tempat dempul dan buruk. Lukisan itu adalah garis kontur gambar ini. Pada arca terakhir sukar untuk melihat lukisan ini kerana ketumpatan batang dowel.

Langkah 5: Memotong Banyak Batang Dowel

Di bahagian seterusnya projek, anda perlu memotong banyak batang dowel dan mengawasi kedudukannya. Saya memutuskan untuk memotong lima batang dowel pada satu masa (saya akan menyebutnya sebagai sekumpulan batang dowel). Algoritma pemotongan yang saya buat menunjukkan panjang yang perlu dipotong oleh setiap dowel dalam bundle (lihat gambar). Saya mengukur jarak ini dengan pembaris dan menandainya dengan sehelai pita pelukis yang sepenuhnya melilit dowel. Ini penting kerana ia menghalang batang dowel daripada pecah ketika dipotong dengan gergaji bulat. Batang batang dowel kemudian diselaraskan untuk dipotong dengan gergaji.

Saya merancang pemegang kayu dari papan lapis murah dan 2x4 yang membolehkan sekatan batang dowel berehat di celah. Tertentu pada celah ini adalah panduan untuk gergaji bulat. Dengan dowel dilekatkan di tempatnya dengan pita, gergaji bulatan dijatuhkan di sepanjang panduan untuk memotong semua dowel dalam bundel sekaligus. Dowel kemudian dilabel supaya anda tahu di mana batang dowel akan diletakkan di papan peg. Nombor potong adalah semua yang diperlukan kerana kedudukan sebenarnya disimpan dalam program yang saya buat. Prosedur ini diulang sehingga semua potongan selesai dalam bundle, dan kemudian lima batang dowel baru dipotong. Kerana terdapat banyak potongan, sangat penting untuk tetap fokus dan berehat sebentar. Video di atas menerangkan keseluruhan proses juga.

Pada akhirnya, terdapat banyak batang dowel untuk diletakkan di papan, jadi sangat penting untuk menggunakan sistem pelabelan yang mudah diingat. Gambar di atas menunjukkan hanya separuh daripada dowel yang dipotong dalam projek ini!

Langkah 6: Letakkan Batang Dowel Ke Papan

Anda secara rasmi memotong TON batang dowel. Untuk meletakkannya di papan dengan cekap, mungkin berguna untuk membuat beberapa papan penahan sementara dari papan lapis yang murah. Dalam salah satu gambar, anda dapat melihat papan penahan sementara yang sesuai dengan sekitar lima lajur di papan pegang.

Batang dowel yang dipotong dibongkar dan hujungnya diampelas dengan kertas pasir halus. Kerja ini bagus untuk dikongsi dengan rakan yang bersedia. Itu adalah ujian persahabatan yang sebenar. Setelah rakan anda menolong, anda diminta untuk memasak makan malam atau membantunya membuat projek DIY yang lain.

Selepas pengamplasan, batang dowel dipindahkan ke papan pegangan sementara. Konvensyen pelabelan dan keluaran program Matlab digunakan untuk meletakkan setiap dowel pada kedudukan yang betul. Sebiji gam kayu ditambahkan di sepanjang tepi sekitar lima lubang di sepanjang tiang di papan pegangan. Lima dowel yang sesuai kemudian diletakkan di papan. Anda boleh menggunakan tukul untuk menggerakkan batang dowel ke papan sepenuhnya.

Alasan untuk menyelaraskan beberapa batang dowel pada satu masa adalah untuk memastikan bahawa dowel "masuk akal" pada posisi mereka diletakkan. Sekiranya dowel kelihatan terlalu kecil atau terlalu pendek, anda boleh memeriksa semula program untuk jangka masa yang sepatutnya berada di kedudukan itu. Anda mungkin perlu memasukkan dowel atau anda boleh menyesuaikan sejauh mana anda menggerakkan batang dowel ke papan.

Saya mengulangi penempatan dan penjajaran batang dowel ini untuk sekitar tiga tiang pada satu masa. Saya juga merancang dan 3D mencetak alat penjajaran yang berada di hujung batang dowel sehingga lebih mudah untuk memastikan batang dowel lurus ketika gam kayu dikeringkan. Anda dapat melihat penyesuai ini digunakan dalam salah satu foto. Fail STL untuk penyesuai ini dilampirkan. Anda mungkin perlu merancang semula bergantung pada diameter batang dan jarak dowel.

Langkah 7: Struktur Selesai dan Beberapa Nasihat

Setelah selesai meletakkan dan menyelaraskan semua batang dowel ke papan pegangan, patung anda akan lengkap! Di atas terdapat beberapa lagi gambar patung batang dowel yang saya bina. Sebahagian besarnya, saya gembira dengan hasil akhirnya. Walau bagaimanapun, ada beberapa nasihat yang saya ada untuk sesiapa sahaja yang berfikir tentang melakukan projek serupa:

1. Pertimbangkan untuk melakukan dimensi yang lebih kecil daripada struktur ini (53 x 80). Projek ini sangat meletup di peringkat perancangan, dan cukup bertafakur setelah semua keretakan diselesaikan. Walau bagaimanapun, buruh manual kadang-kadang menjadi monoton. Saya juga memerlukan masa yang lama untuk diselesaikan, sekitar dua tahun selepas hari saya mengemukakan idea!

2. Gunakan batang dowel yang lebih tebal dan / atau menjadikan ketinggian maksimum patung batang dowel menjadi lebih pendek. Walaupun dengan alat penjajaran, saya menghadapi kesukaran untuk menjaga batang dowel dengan baik. Batang dowel berdiameter lebih besar atau ketinggian yang lebih pendek akan membantu.

3. Gunakan sekeping kayu yang lebih berkualiti daripada papan lapis untuk pangkal papan patung. Di bawah patung itu terdapat celah-celah dari memalu batang dowel terlalu jauh ke papan.

4. Jangan meluangkan banyak masa untuk mengecat papan peg; batang dowel menutup sebahagian besarnya.

5. Minta bantuan rakan! Mengamplas 4000 batang dowel adalah tugas yang sukar untuk diselesaikan, jadi mengapa tidak membaginya dengan beberapa rakan baik.

Semoga berjaya!