激光切割活铰链地球灯

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简介:激光切割活铰链地球仪

关于:我是一名研究生,在美丽的不列颠哥伦比亚省,加拿大!我喜欢尝试用激光切割机制作新东西(主要是地图!)和创造性地处理数据来制作整洁的项目。

今年初夏,我设计并制作了一个球形拼图,作为送给侄女的礼物。它花了大量的工作,实际上不是圆的(第4张照片显示它的形状看起来像没有国家在它),这是令人失望的,所以我想我可以做一个更好的版本与实际弯曲的边。

在过去的几个月里,我一直在尝试新的地图投影生活铰链我想一定有办法让它成为可能。它仍然不是完美的圆形,但绝对是一个进步!有了活铰链,这些形状从来都不是实心的,所以有些光线可以穿透,但我认为如果再加上更多的孔,把它变成一个发光的球体,那将是非常好的。下一个挑战是增加足够多的孔,使其能够像灯一样工作,同时仍然足够坚固,能够保持完整,但我认为效果相当不错!

我做了一些搜索,我能找到的最接近的东西是这个视频一个基本的球形,但上面没有国家(也没有可用的剪切文件!)。如果你发现类似的东西,请分享!

如果您只是在查找剪切的文件,请跳到步骤5,我已将其附加到该步骤。如果您想了解我使用的不同地球投影以及我如何创建模型,请继续阅读:)

供应

这些是我用来创建和组合地图的工具。也许还有其他的方法,如果你有不同的想法,我很乐意看看!

软件

  • QGIS- QGIS是一款免费、开源的GIS软件。我使用的是QGIS 3.16.4-Hannover。我在这个项目中使用的一些处理工具在以前的版本中是不可用的,所以当工具随着发布的每个版本而变化和改进时,了解这一点是很重要的!
  • - Inkscape是一个免费的开源图形编辑器。我使用的是版本1.0.2。
  • 激光控制器软件-我的makerspace使用Lightburn,但任何接受。svg文件的控制器软件(几乎所有控制器都应该这么做!)都可以工作。

工具和材料

  • 激光切割机
  • 木头,纸(还没试过,但我觉得会很好!)等等。我使用了3mm的杨木和6mm的波罗的海桦木胶合板。
  • 灯!我用的是我婚礼上剩下的“精灵灯”,但任何一种灯都可以。文件当然可以修改,以容纳更大的灯泡/电线,如果你想!

第一步:血腥细节

一个实际的球体通常是由若干块金矿组成的,这些金矿金矿挨挨挨地排列成一个球体。我最初的想法是我可以像这样的图片只需要使用图像编辑软件将其分割成不同的部分并进行处理,但这感觉就像是一次性的事情,而不是可重复(和教育!)的项目。

在花了大量的时间浏览堆栈交换的解决方案,在QGIS创建一组地图gore,我偶然发现这确实是一个信息丰富的问题和答案特别是Marcin Ciura的Quora帖子链接他在哪里提到了卡西尼投影.在寻找更多关于卡西尼号投影的信息时,我从卡西尼号的基本构造策略中找到了一些灵感这个项目由Spyridon Staridas和这个来自Esri员工John Nelson这两个项目都使用商业的ArcGIS软件,所以我的目标是弄清楚如何在QGIS中工作。

这张照片显示了这个地图投影在QGIS使用自然地球110米陆地矢量.“自然地球”网站上的带菌者属于公共领域,所以它们可以用于任何目的。我将使用110米设置来划定我的地球的陆地边界区域。这张地图只提供了陆地区域的粗略轮廓,但这对这个地球来说是完美的,因为它简化了稍后用激光切割的东西。

乍一看,卡西尼的投影非常不稳定,没有任何意义(尤其糟糕的是,印尼刚好越过底部边界,跳到地图的顶部)。但如果你只关注两极之间的中心部分,你会发现地图看起来一点也不扭曲,实际上看起来就像我们想要制造的伤痕之一!阴影区域显示在右边的照片范围从-30到+30度。

步骤2:修改投影

卡西尼的“默认”投影以本初子午线和赤道为中心(0°经度和纬度),所以我需要为每个以不同经度线为中心的地图点创建一个新的投影。根据我所看到的,12个戈尔似乎是相当标准的,所以我必须将地图分成30度的部分,并在不同的经线上为每个部分创建一个新的投影。

这幅图显示了30°宽的地图条带,它将成为灰色的球体,投影中心线是虚线。这张地图显示在EPSG:4326投影,它将用于项目中稍后完成的许多步骤。

如果你想使用超过12块的gore或移动你的gore,这样他们就不会像我的那样分裂,你当然可以这样做!只是要注意,如果你想要一个越过+/-180°线的血迹,可能会有一些问题,你将不得不与环绕边缘的地图功能解决。

创建新的预测

谢天谢地,在QGIS中创建新的投影非常简单(尽管一开始并不完全直观):

  • 点击设置>自定义投影
  • 单击加号以创建新投影
  • 添加一个名称(我使用中线经度为我的地图条),并确保在格式框中选择了WKT
  • 单击复制图标
  • 搜索“Sphere_Cassini”,选择它并单击“确定”
  • 然后在参数框中:
  • 向下滚动到最底部并删除最后一行,然后将从第二行到最后一行的逗号更改为闭括号。
  • 回滚到“自然起源的经度”参数,并将此处逗号后的值更改为地图条带的中心线。
  • 对于定制投影的其余部分,我建议从前面定义的投影中进行复制——这样就不需要每次都擦除最后一行,只需要更改经度参数。

第三步:把东西剥离

如图所示,地球的每一条都由许多不同的特征组成。这张照片的左边显示的是EPSG:4326投影中的地图,右边显示的是修改后的卡西尼投影中的样子。这个圆心是-135度。

请注意,EPSG:4326投影上的直线在修改后的卡西尼投影上变成了曲线,反之亦然!重要的是在我想要的投影中创造每个功能。也许有一天,我将腾出时间来完整地记录这个构建,但这将花费很长时间来组织我的所有随机文件和我在这一点上尝试的东西。如果你有兴趣了解更多细节,请告诉我!

每条带子的部分(亦见个别照片):

  • 黑色活铰链切割线:这些都放在每条带子的顶部和底部,纬度在60度以上和以下。我创建了一个完整的网格,这些切线开始,然后删除中纬度创建这个图层。我最初尝试在整个地图中保持波浪线,但最终提示太脆弱,折断频繁,所以我改变了线。这些线条是在一个修改的卡西尼投影中创建的,然后重新投影到EPSG:4326。在4326的投影中,它们可以很容易地排列在整个地图上。
  • 蓝色雕刻国家:这些区域是用激光切割机刻在木头上的。激光使用较低的功率设置,填充区域,使那里的木材变暗。我在QGIS中使用了所谓的溶解操作来消除EPSG:4326投影中国家之间的边界,并创建完全坚实的区域。为了将溶解的层分割成不同的条带,使用了一个与下一步描述的地图条带一起的剪辑操作。在剪切工具中,可以遍历一个图层中的所有特征,所以我遍历了每个条带,只剪切出条带内的国家。这个操作的结果是得到12个新层。
  • 白色生活铰链切割线:这些线条被切割进雕刻的乡村地区,以便它们可以弯曲。这些都是用完整的铰链切割线网格创建的。我将12个国家的图层合并成一个,然后在这个图层上运行一个负缓冲。在这样做的过程中,我创造了一个缩小版的国家。这是然后用来剪辑铰链线网格。我缓冲了这些国家,这样割线就不会一直延伸到边缘。通过这样做,我避免创建完全被铰链线切割的区域。
  • 带波状切口的长条:这是每个地球的主要部分。我觉得在海洋区域做一个波浪生活的铰链切口会很酷,所以我就用了这个。海浪是通过在EPSG:4326层绘制一个锯齿形,平滑它,缓冲它,然后在整个地图的宽度上排列它,在-60°和+60°之间的纬度区域。这个波阵然后从整个地图范围中减去,与国家层合并,然后与国家层溶解。这幅地图的结果是,海浪只存在于海洋区域。
  • 孔周围缓冲区:顶部和底部的孔允许它正确地排列在球框上。如果我只是在活铰链切割线的中间切开一个洞,地图可能会在那些区域折断,所以我创建了一个缓冲区周围的洞没有在它。我在修改的卡西尼投影中创建了这个图层,在地图带的正/负70°的中心宽度上创建了一个点,然后通过在物理单位和QGIS“地图单位”之间转换创建了一个6毫米的正方形。
  • 孔对齐:这是用来在地球框架上排列条形,并以与缓冲区相同的方式创建,但使用3mm大小而不是6mm。在这张图中,一个洞被雕刻层部分覆盖。雕刻层将首先被切割,然后孔将在那之后被切割出来,所以在图像中显示的并不会对最终被切割的东西产生影响!

一旦在照片2-6中显示的所有图层都创建好了,我运行这个过程来重复剪辑。最后,我有4个不同“类型”的层(缓冲区和洞是用来剪切或剪辑其他层的,所以他们不是自己创建的层),每个12个不同的层,总共48个层。

为了跟踪它们,我将它们分成4组,然后在QGIS中创建所谓的“主题”。主题允许你快速显示或隐藏图层。要创建一个主题,选择你想要在该主题中的所有图层,然后点击图层面板>“添加主题”中的“主题”图标。我会为一个连载中的所有功能创建一个主题,然后继续下一个,直到我拥有所有12个主题。

步骤4:过程和我学到的东西

制作地图的第一部分是创建一个网格作为每个血迹的边界。从一个新项目开始,我使用QGIS中的“创建网格”工具完成了这个任务。我确保选择的投影是EPSG:4326,选择水平间距30度,垂直间距1度(如图1所示)。

Reprojection

在EPSG:4326投影和修改的卡西尼投影之间改变1度间距是必要的。QGIS使用节点在投影之间转换,然后用直线连接节点。如果在EPSG:4326投影中创建的矩形只有4个角上的节点,QGIS将这些节点转换为修改的卡西尼投影,即北极和南极上的点,但没有任何中间节点。因此,它并没有创造一条曲线来构成血块的边界,而是在两极之间创造了一条直线。

我已经在第二幅图中说明了这一点。左半部分是EPSG 4326投影中的两部分,右半部分是修改后的卡西尼投影。由于在两极和赤道有节点,QGIS可以利用这些节点在投影之间进行转换,所以两块网格变成了一个菱形。间隔为1度的网格有更多的节点,所以QGIS可以在投影之间创建更平滑的转换。

1°x30°网格使用“左”域来创建实体多边形。这些多边形保留了每个原始矩形的节点,所以它们在修改的卡西尼投影中显示为光滑的(更)形状(如第三张图所示)。

项目中的其他再喷射作业也需要同样的过程。例如,修改后的卡西尼层中的直线活铰链切割线必须使用QGIS“按计数加密”或“按间隔加密”工具添加更多节点。在这样做的过程中,当重新投影到EPSG:4326时,这些线最终是弯曲的,它们可以在地图上排列。然后,当每一部分在其相应的卡西尼投影中查看时,由于额外的节点,它再次笔直地显示出来。加密也用于缓冲和剪切方块。

主题

我在上一步中创建的主题对于在QGIS中创建布局非常有用。在布局管理器中,我能够创建一张胶合板大小的板材(300mm x 600mm),然后在布局中创建12个不同的地图,高300mm,宽50mm。对于每个地图,我可以添加一个单一的主题,并分配一个投影来创建地图上所有血点的完整视图。这使得更改地图变得非常简单。如果我必须改变一些东西,我可以做出改变,将它添加到主题中,然后改变将反映在布局视图中。超级方便!

从布局中,我可以导出一个。svg文件,在Inkscape中打开它进行一些最终编辑,确保所有的大小都是正确的,然后将其发送给激光切割机。

第五步:裁剪文件

剪切文件以.svg文件的形式附加在这里。请让我知道如果你想要一个额外的格式,我可以尝试得到它给你,尽管大多数激光软件应该能够使用。svg!我想看到这个项目用纸或其他材料完成。我也可以发送我的。qgz项目文件,如果有人有兴趣修改它!它现在很乱,但如果有人想尝试改变,我可以清理它。

在“活铰链地球戈尔斯”文件中,黑色的线应该用于切割,蓝色的用于填充/雕刻。我有一个错误弹出一次在Lightburn的蓝色形状没有全部关闭,所以我使用一个工具在Lightburn关闭所有形状。然而,在Inkscape中查看文件时,我检查了打开的形状,但没有找到,所以我不确定是什么原因。如果你遇到同样的问题,请告诉我!

我用6毫米的波罗的海桦木做我的支架,但也附上了3毫米的版本,以防万一,这就是你们所有的。

根据激光器和所用材料的确切厚度,您可能需要稍微修改帧文件,以使其正确配合。最后,它应该足够紧密,使各部分在没有胶水的情况下保持在一起。这样,如果灯烧坏了,你就可以更换了!在承诺一次切割所有零件之前,确保测试单个零件,以防它们不适合!

我创造了一种不同类型的圆形部分,肋骨插入其中,并在其中有一个洞,允许绳索/杆通过,用作桌子或吊灯。我把地球仪放在一起之后做的,所以文件里是这个而不是我用的那个。如果您使用这些文件来创建一个桌子或吊灯,您应该能够将每个球形条的顶部或底部折断几毫米,以适应线或杆通过。你也应该使用所有的肋片,没有较长的尖端,这样绳子可以在它们之间。

第六步:切!

终于到了切东西的时候了!我在本地的创客空间用激光切割机一次做了6条,每条都花了大约一个半小时,所以这绝对不是一个快速的过程。

步骤7:框架布局!

框架设计为分为两部分组装,然后再将两部分组装在一起。这样,一盏灯就可以放在地球内部,如果需要的话,可以在以后取出。

框架的肋被设计成两种不同的类型。我想让肋骨的顶端和底部尽可能地接近,这样每个血块就会在顶部和底部几乎是平的。如图所示(蓝色和第2张图片),4根肋骨的尖端较长,所以它们的尖端几乎接触。其他8根肋骨(黄色和第三张图片)在它们之间开槽,这样它们就不会干扰较长的肋骨。我没想过要把它和肋骨一起拍下来,抱歉!

第八步:让肋骨上有血迹

我把地球拼成了很多碎片。。。谢天谢地,我在makerspace做了很多组装工作,这样我就可以回到激光切割机旁,根据需要进行新的切割。我发现将对齐孔上下移动大约一毫米有助于防止碎片折断(这一变化反映在前面附带的.svg文件中)。此外,我还试着弄湿碎片的背面,以帮助它们弯曲。

其他的木头可能会有不同的表现,所以如果你有折断的问题,可能值得尝试在组装前蒸或浸泡木头。我犹豫是否要完全浸泡木头,因为我不想失去雕刻部分的黑暗。

慢慢来,先把血块弄弯一点,然后再把它们放在肋骨上。我发现这样做会在边缘(没有活的铰链切口)产生一些小裂缝,使碎片更容易弯曲。我假设这会发生,因为我没有将活动铰链切口一直延伸到每条带的边缘,所以这不是问题!

步骤9:装配

一旦所有的戈尔,一切都在正确的顺序(非常重要!),我发现组装的最简单方法是设置rib-holding块级面对桌子上,然后胶外两戈尔,然后接下来的两个,等等,直到所有的碎片。我有点失望地发现,这些血块并没有紧贴在一起,中间没有缝隙,但没关系!我在它们之间放了一些小的废木料,使它们之间的间距更小一些。

第十步:用胶水粘上小贴士

正如你从第一张照片中看到的那样,每个血迹的尖端都突出在地球的顶部。我用热胶把它的头固定在肋骨上。这可能应该在把肋骨放在它们的位置之前就做了,因为把热胶弄到小裂缝里是很有挑战性的,但它工作得足够好。在第三张照片中,底部的小费是粘的,顶部的没有。尖端没有完全对齐在极点,但我认为它仍然很好看!

步骤11:组装支架并添加灯光

展台的组装非常简单,只需将各个部分插在一起即可!

至于灯,我用了小串灯,通常被称为“仙女灯”。它们有一个小的电池组连接在上面,所以我把电线穿过一个锯齿边缘的波浪状切口。

有了灯,把小的h形木片插入肋骨支架的凹槽中,然后把它们粘在一起!把它放在架子上,点燃它:)

步骤12:最后的想法和想法

在这个项目中,我学到了很多关于不同的投影以及它们的工作原理(尽管我还有很多东西要学习!)和QGIS中的地图主题。在QGIS中进行大多数设计编辑,而不是求助于Inkscape来完成这类工作,这是一个挑战,尽管我通常在Inkscape中这样做会更舒服。不过这绝对值得,因为QGIS使批量更改功能变得很容易;在Inkscape中,我觉得我应该花更多的时间来更改Gore上的各个特性。

我很想看看其他人能在这个设计的基础上做出什么来。如果能看到使用不同的材料,彩灯,桌子或吊灯,甚至是一套壁灯,每个灯上都有地球的一部分,那就太酷了!如果你做了什么,请分享你的创作!

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    10评论

    0
    珍妮1

    1天前

    你对血的解释和你的过程的演变是非常有用的!我学到了一些新的东西,它是教导像你的,不仅有趣,而且启发。你的锯齿地球仪做得很好,现在我了解了设计的过程,我更欣赏它了。美丽的工作。

    0
    raetoo

    9天前

    我刚才在这里寻找一些制作活铰链的技巧,这些铰链在我第一次尝试弯曲时不会折断。。。。这真是太棒了。我在这里有点不知所措。:)华丽的设计!

    0
    deelstradesigns

    6天前回复

    谢谢你!这些确实在第一次尝试时就断裂了很多,就像你在第8步的照片中看到的那样。有时候,我也想尝试用熨斗蒸它们,但那将是另一个时间的项目!

    为了快速测试不同的活铰链设计,我发现这Inkscape扩展真的很方便!

    0
    Penolopy Bulnick

    13天前

    结合铰链设计真的很有趣!

    0
    deelstradesigns

    11天前答复

    谢谢佩内洛比!当我在寻找不同的设计时,你的活铰链耳环出现了,所以看到你为这些耳环想出了什么也很酷!

    0
    DerekLT

    11天前

    我刚刚在我们的社区工作室完成了激光切割机课程,一直在寻找一个具有挑战性的项目。beplay官网网页版这是它。

    0
    deelstradesigns

    11天前答复

    请分享它是如何进行的,如果有任何问题,请让我知道:)这绝对是具有挑战性的,有点令人沮丧的工作,但这是一个真正伟大的学习经验,当它完成时,非常值得!

    0
    jessyratfink

    11天前

    哇,真漂亮!伟大的设计:D