Verwandeln Sie ein Bild in eine Dübelstabskulptur - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

In diesem Projekt habe ich ein Bild eines Heißluftballons in eine Dübelstabskulptur umgewandelt. Die endgültige Struktur ist eine Transformation der in einem Foto gespeicherten digitalen Informationen in ein physisches 3D-Objekt. Ich habe die Skulptur konstruiert, um zu visualisieren, wie Bilder auf Computern gespeichert werden, und um den enormen Umfang an Informationen in nur einem einzigen Bild zu demonstrieren, das Sie auf einem Computer sehen. Es sieht auch cool aus! Dieses anweisbare wird durchgehen, wie man eine eigene bildbasierte Dübelstangenskulptur baut.

Hier ist die Grundidee. Jedes digitale Bild besteht aus vielen kleinen Quadraten (Pixeln), wobei jedem Quadrat ein Intensitätswert zugewiesen ist. Sehr dunkle Bereiche im Foto haben Pixel mit niedrigen Intensitätswerten, während helle Bereiche (z. B. der Ballon) hohe Intensitätswerte aufweisen. In der Skulptur werden die Intensitätswerte an jedem Pixel im Bild in eine Dübelstabhöhe umgewandelt. Die hellen Bereiche haben eine hohe Höhe und die dunklen Bereiche haben eine geringe Höhe.

Die von mir konstruierte Skulptur hatte die Maße 82,5 x 123 x 60 cm und es wurden 4230 Dübelstangen (53 Reihen mal 80 Spalten) geschnitten. Am Ende habe ich Dübelstangen im Wert von fast 1/2 Meile verwendet, aber Sie können Ihre Skulptur auf jede gewünschte Größe skalieren. Dieses Projekt erfordert einige Bildverarbeitungs- und Tischlerkenntnisse. Eine Beschreibung davon ist auch auf meiner Website aufgeführt: jrbums.com. Danke fürs Auschecken!

Schritt 1: Lieferliste

Materialien:

1. 5/16 "x 48" Birkendübel – die Bestimmung der benötigten Anzahl wird in Schritt 3 erklärt, es werden wahrscheinlich mehr Dübelstangen sein, als Sie in Ihrem ganzen Leben bestellt haben (ich habe hier bestellt: https://www. cincinnatidowel.com/)

2. ¾” dickes Sperrholz (ich glaube, ich habe Birke verwendet: https://www.homedepot.com/p/Columbia-Forest-Products-3-4-in-x-4-ft-x-8-ft-PureBond -Birke-Sperrholz-165921/100077837)

3. Malerband

4. Elmers Holzleim

5. Holzspachtel

6. Metallschlauch mit 5/16” Durchmesser (für 90-Grad-Bohrbüchse).

7. Kabelbinder (für 90-Grad-Bohrführung).

8. Billiges Sperrholz (für Kreissägenführung)

9. 2 Zoll x 4 Zoll. x 96 Zoll Prime Kiln-Dried Whitewood Stud (Für Kreissägenführung)

10. Feines Sandpapier (ca. 200 - 300 Körnung)

11. Farbe (optional)

Werkzeuge:

1. Bohrmaschine und 5/16 Bohrer für Holz

2. Kreissäge

3. Powerschleifer

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

5. MATLAB oder eine andere Bildverarbeitungssoftware

Bitte verwenden Sie während dieses Projekts sichere Holzbearbeitungspraxis! Es gibt eine Menge Dübelstangen, die geschnitten werden müssen, daher müssen Sie sehr konzentriert sein und viele Pausen einlegen

Schritt 2: Transformieren eines 2D-Bildes in ein 3D-Modell

Um die Längen der Dübelstangen in der Skulptur zu bestimmen, müssen Sie einige Bildbearbeitungen durchführen. Ich benutzte Matlab und veröffentlichte den Code in Schritt 3 dieses instructable. Sie können auch ein anderes Bildbearbeitungsprogramm verwenden.

Um die Transformation von RGB zu Intensität zu visualisieren, habe ich oben ein Video gezeigt. Eine Falschfarbenabbildung wird verwendet, um die Intensität des Bildes anzuzeigen (Rot steht für hohe Intensität und Blau für geringe Intensität). Das andere oben gepostete Video zeigt die Transformation von einem 2D-Intensitätsbild zu einem 3D-Objekt.

Laden des Bildes

Das Bild des Heißluftballons wurde in Matlab geladen und in ein Graustufenbild umgewandelt. Hier ist der Code, um dies in Matlab zu tun:

A = imread('ball.jpg'); % Bild in Matlab laden

A = rgb2grau(A); % RGB in Graustufen konvertieren

A = Doppel(A)/max(Doppel(A(:))); % das Graustufenbild normalisieren und in Double konvertieren

Downsampling des Bildes

Die Originalabmessungen des Bildes waren 2572 x 3873, viel zu viele Dübel, um sie von Hand zu schneiden (es sei denn, Sie wollen verrückt werden!). Daher wird das Bild verkleinert, sodass viel weniger Pixel vorhanden sind und daher viel weniger Dübel geschnitten werden müssen. Ich habe auch einen räumlichen Filter verwendet, um das Bild zu glätten, damit die Struktur kontinuierlicher erscheint. Schließlich wird das Bild normalisiert, sodass die maximale Intensität 1 beträgt.

A = Größe verkleinern (A, 0,0205); % Bild auf 2,05 % der Größe des Originalbilds neu abtasten

A = Medfilt2(A); % glattes Bild

A = Doppel(A)/max(Doppel(A(:))); % das Graustufenbild normalisieren und in Double konvertieren

Umrechnung auf Dübelstangenlänge

An dieser Stelle wird das Bild als 53 x 80-Matrix mit Werten von 0 bis 1 gespeichert. Um diese Matrix in eine Matrix mit Dübelstablängen umzuwandeln, multiplizieren Sie sie mit der maximalen Höhe, die Ihre Dübelskulptur haben soll. Ich habe 60 cm für meine gewählt. Sie müssen dann dem Dübel etwas mehr Länge hinzufügen, um die Dübelstange in das Brett zu drücken. Dadurch wird auch sichergestellt, dass die Dübelstangenschnitte nicht zu klein waren. Ich habe dies auf 2,5 cm (1 Zoll) eingestellt.

AmaxH = 60; % Max. Höhe der Skulptur (in cm)

Bohrtiefe = 2,54; % Dübelstangen werden zusätzlich verlängert, damit sie in die Platte geschoben werden können (1 Zoll)

ALänge = A.*AmaxH; % Mehrere Bildmatrix nach maximaler Höhe, um die Bildmatrix in die Länge der Dübelstange umzuwandeln

ALänge=ALänge+Bohrtiefe; % Bohrtiefe hinzufügen

In diesem Teil des Projekts entscheiden Sie, wie groß die Skulptur sein soll. Sie können die Skalierung des Downsamplings (Skalierung in Imresize anpassen) und die maximale Dübelhöhe anpassen. Bei der Auswahl der Skalierung sollten die Kosten und die gewünschte Projektlaufzeit berücksichtigt werden. Sogar die 53 x 80-Pixel-Skulptur, die ich konstruiert habe, erforderte das Schneiden von 4240 Dübelstangen! Dieses Projekt hat viel länger gedauert, als ich dachte, und ich wünschte, ich hätte mehr Zeit gebraucht, um zu überlegen, wie viel das Bild verkleinert werden sollte.

Schritt 3: Bestimmen der Anzahl der benötigten Dübelstangen

In diesem Projekt gibt es viele Dübelstangenschnitte mit variabler Länge. Daher habe ich einen Algorithmus entwickelt, der die Anzahl der zu bestellenden Dübelstangen minimiert. Nach der Bearbeitung des Bildes kennen Sie die Schnittlängen, die Sie vornehmen müssen. Sie kennen auch die Länge der bestellbaren Dübelstange (in meinem Fall waren es 4-Fuß-Dübelstangen). Ich habe eine numerische Methode verwendet, um dieses Problem zu lösen.

Mein Algorithmus durchläuft Spalten im Bild und addiert die Höhen. Wenn die nächste Höhe im Bild die Länge der bestellbaren Dübel überschreitet (etwas weniger als 4 Fuß zum Schneiden), wird sie übersprungen. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis 4 Fuß erreicht sind oder wenn Sie das gesamte Bild durchlaufen. Anschließend wird eine Datenstruktur erstellt, die die Länge der Schnitte für jede bestellte Dübelstange sowie die Position dieses Stücks im Bild angibt. Dieser Ansatz hilft, die Schnitte einer Dübelstange nahe beieinander zu halten, um sie nicht zu verwechseln. Es ist nicht die effizienteste und keine exakte Lösung, aber es funktioniert.

Das oben gezeigte Video erklärt, wie der Minimierungsalgorithmus funktioniert und wie die Daten gespeichert und angezeigt werden. Code zum Verarbeiten des Bildes, Minimieren des Dübelschnitts und Anzeigen der Ausgabe ist beigefügt.

Hier ist eine Zusammenfassung für meine Dübelstabskulptur:

Bildabmessungen: 53 x 80

Anzahl der Schnitte: 4240

Gesamtlänge der verwendeten Dübelstange: 76847 cm

Sie müssen 646 Dübelstangen mit einer Einheitslänge von 119,92 cm kaufen

Schritt 4: Erstellen des Steckbretts für die Skulptur

Schneiden Sie das Sperrholz mit einer Kreissäge oder Tischkreissäge zu. Die Abmessungen müssen der Anzahl der Pixel, die Sie haben, und dem gewünschten Abstand entsprechen. Zum Beispiel hatte ich 53 x 80 Pixel und wollte einen Abstand von etwa 1,5 cm, also wurde das Sperrholz auf 82,5 x 123 cm geschnitten.

53*1,5 + 1,5*2 = 82,5 cm (die 1,5*2 ist für den Rand)

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

Mit dem verstellbaren T-Quadrat zeichnete ich Linien für alle Reihen und Spalten, die sich in der Skulptur befinden würden. Dann konstruierte ich das von Izzy Swan entworfene Gerät, um ein 90-Grad-Loch in das Sperrholz zu bohren. Hier ist ein Link zu dem von ihm geposteten Video. Dieses Gerät funktionierte sehr gut für gebohrte gerade Löcher gleicher Tiefe über die gesamte Platine. Alle schlechten Spuren auf dem Brett wurden dann mit Holzkitt gesäubert.

Ein optionaler Schritt besteht darin, das Brett zu bemalen. Ich tat dies, um einige der Kitt und schlechten Stellen zu vertuschen. Das Gemälde ist von den Konturlinien dieses Bildes. In der endgültigen Skulptur ist dieses Gemälde aufgrund der Dichte der Dübelstangen schwer zu sehen.

Schritt 5: Viele Dübelstangen schneiden

Im nächsten Teil des Projekts müssen Sie viele Dübelstangen schneiden und ihre Position im Auge behalten. Ich beschloss, fünf Dübelstangen gleichzeitig zu schneiden (ich werde dies als ein Bündel Dübelstangen bezeichnen). Der von mir erstellte Schnittalgorithmus zeigt die Länge an, die jeder Dübel im Bündel geschnitten werden muss (siehe Bild). Diesen Abstand habe ich mit einem Lineal gemessen und mit einem Stück Malerband markiert, das komplett um den Dübel gewickelt ist. Dies ist wichtig, weil es verhindert, dass die Dübelstange beim Sägen mit der Kreissäge absplittert. Das Bündel von Dübelstangen wird dann zum Schneiden mit der Säge ausgerichtet.

Ich entwarf einen Holzhalter aus billigem Sperrholz und 2x4, der es dem Bündel von Dübelstangen ermöglichte, in einem Schlitz zu ruhen. Senkrecht zu diesem Schlitz befand sich eine Führung für die Kreissäge. Wenn die Dübel mit Klebeband befestigt sind, wird die Kreissäge entlang der Führung fallen gelassen, um alle Dübel im Bündel gleichzeitig zu schneiden. Die Dübel werden dann beschriftet, damit Sie wissen, wo die Dübelstangen im Steckbrett platziert werden. Die Schnittnummer war alles, was benötigt wurde, da die aktuelle Position in dem von mir erstellten Programm gespeichert ist. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis alle Schnitte im Bündel abgeschlossen sind, und dann werden fünf neue Dübelstangen geschnitten. Da es so viele Schnitte gibt, ist es sehr wichtig, fokussiert zu bleiben und viele Pausen einzulegen. Das obige Video beschreibt auch den gesamten Prozess.

Am Ende gibt es eine Menge Dübelstangen, die in die Tafel gelegt werden können, daher ist es wichtig, ein leicht zu merkendes Beschriftungssystem zu verwenden. Das Bild oben zeigt nur die Hälfte der in diesem Projekt geschnittenen Dübel!

Schritt 6: Platzieren der Dübelstangen in die Platine

Sie haben offiziell eine TONNE Dübelstangen geschnitten. Um sie effizient in das Brett zu legen, kann es sinnvoll sein, aus dem billigen Sperrholz ein paar temporäre Haltebretter herzustellen. Auf einem der Bilder sehen Sie ein temporäres Haltebrett, das etwa fünf Spalten im Steckbrett entsprach.

Die geschnittenen Dübelstangen wurden ausgepackt und das Ende mit feinem Sandpapier geschliffen. Dieser Job ist großartig, um ihn mit einem willigen Freund zu teilen. Es ist ein echter Freundschaftstest. Nachdem Ihr Freund geholfen hat, müssen Sie ihm ein Abendessen zubereiten oder ihm bei einem anderen DIY-Projekt helfen.

Nach dem Schleifen werden die Dübelstangen auf das temporäre Haltebrett bewegt. Die Beschriftungskonvention und die Ausgabe des Matlab-Programms werden verwendet, um jeden Dübel in die richtige Position zu bringen. Ein Klecks Holzleim wird entlang der Kanten von etwa fünf Löchern entlang einer Säule im Steckbrett hinzugefügt. Anschließend werden die entsprechenden fünf Dübel in das Brett gelegt. Sie können einen Hammer verwenden, um die Dübelstangen vollständig in das Brett einzutreiben.

Der Grund für das Ausrichten mehrerer Dübelstangen gleichzeitig ist, sicherzustellen, dass die Dübel in der Position, in der sie platziert wurden, "sinnvoll" waren. Wenn ein Dübel zu klein oder zu kurz aussieht, können Sie das Programm auf die Länge überprüfen, die an dieser Position sein soll. Möglicherweise müssen Sie Dübel nachschneiden oder Sie können einstellen, wie weit Sie die Dübelstange in das Brett eintreiben.

Ich wiederholte diese Platzierung und Ausrichtung der Dübelstangen für etwa drei Spalten gleichzeitig. Ich habe auch ein Ausrichtungswerkzeug entworfen und in 3D gedruckt, das am Ende der Dübelstangen angebracht war, damit es einfacher war, sicherzustellen, dass die Dübelstangen gerade waren, wenn der Holzleim trocknete. Sie können diesen Adapter auf einem der Fotos sehen. Eine STL-Datei für diesen Adapter ist beigefügt. Je nach Dübeldurchmesser und -abstand muss ggf. umkonstruiert werden.

Schritt 7: Fertige Struktur und einige Ratschläge

Sobald Sie alle Dübelstangen in das Steckbrett platziert und ausgerichtet haben, ist Ihre Skulptur fertig! Oben gezeigt sind ein paar weitere Fotos der Dübelstangenskulptur, die ich konstruiert habe. Mit dem Endergebnis bin ich größtenteils zufrieden. Ich habe jedoch ein paar Ratschläge für jeden, der darüber nachdenkt, ein ähnliches Projekt durchzuführen:

1. Ziehen Sie in Erwägung, kleinere Abmessungen als diese Struktur (53 x 80) zu verwenden. Dieses Projekt war in der Planungsphase ein Riesenspaß und war ziemlich meditativ, nachdem alle Knicke ausgearbeitet waren. Allerdings wurde die Handarbeit manchmal eintönig. Ich habe auch eine lange Zeit gebraucht, um es fertigzustellen, ungefähr zwei Jahre nach dem Tag, an dem ich die Idee hatte!

2. Verwenden Sie dickere Dübelstangen und/oder verkürzen Sie die maximale Höhe der Dübelstangenskulptur. Selbst mit dem Ausrichtungswerkzeug hatte ich Schwierigkeiten, die Dübelstangen gut ausgerichtet zu halten. Dübelstangen mit größerem Durchmesser oder kürzere Höhen hätten geholfen.

3. Verwenden Sie für die Steckbrettbasis der Skulptur ein Holzstück von höherer Qualität als Sperrholz. Unter der Skulptur sind Risse vom zu weit in das Brett gehämmerten Dübelstangen.

4. Nehmen Sie sich nicht viel Zeit, um das Steckbrett zu bemalen; die Dübelstangen verdecken sowieso das meiste davon.

5. Freunde um Hilfe bitten! Das Schleifen von 4000 Dübelstangen ist eine seltsame Aufgabe, also warum nicht sie mit ein paar guten Freunden teilen.

Viel Glück!