Transformer une image en une sculpture de tige de goujon : 7 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Dans ce projet, j'ai converti une image d'une montgolfière en une sculpture de tige de cheville. La structure finale est une transformation des informations numériques stockées dans une photo en un objet 3D physique. J'ai construit la sculpture pour aider à visualiser comment les images sont stockées sur les ordinateurs, ainsi que pour démontrer l'énorme échelle d'informations dans une seule image que vous voyez sur un ordinateur. Ça a l'air cool aussi ! Cette instructable vous expliquera comment construire votre propre sculpture de tige de goujon basée sur l'image.

Voici l'idée de base. Chaque image numérique est composée de nombreux petits carrés (pixels) avec à chaque carré une valeur d'intensité. Les zones très sombres de la photo ont des pixels avec des valeurs d'intensité faibles, tandis que les zones lumineuses (par exemple le ballon) ont des valeurs d'intensité élevées. Dans la sculpture, les valeurs d'intensité à chaque pixel de l'image sont converties en une hauteur de tige de goujon. Les régions claires ont une hauteur élevée et les régions sombres ont une hauteur faible.

La sculpture que j'ai construite avait des dimensions de 82,5 x 123 x 60 cm, et 4 230 tiges de cheville (53 rangées sur 80 colonnes) ont été coupées. En fin de compte, j'ai utilisé près d'un demi-mile de tiges de goujon, mais vous pouvez redimensionner votre sculpture à la taille que vous souhaitez. Ce projet nécessitera des compétences en traitement d'images et en menuiserie. Une description de celui-ci est également répertoriée sur mon site Web: jrbums.com. Merci d'avoir jeté un coup d'œil!

Étape 1: liste de fournitures

Matériaux:

1. Goujons en bouleau de 5/16" x 48" - déterminer le nombre dont vous aurez besoin est expliqué à l'étape 3, ce sera probablement plus de goujons que vous n'en avez commandés dans toute votre vie (j'ai commandé ici: https://www. cincinnatidowel.com/)

2. Contreplaqué de ¾ d'épaisseur (je pense avoir utilisé du bouleau: https://www.homedepot.com/p/Columbia-Forest-Products-3-4-in-x-4-ft-x-8-ft-PureBond -Bouleau-Contreplaqué-165921/100077837)

3. Ruban de peintre

4. La colle à bois d'Elmer

5. Mastic à bois

6. Tube métallique de 5/16 de diamètre (pour guide-mèche à 90 degrés).

7. Attaches zippées (pour guide de perçage à 90 degrés).

8. Contreplaqué bon marché (pour guide de scie circulaire)

9. 2 po x 4 po. x 96 po. Montant de bois blanc séché au four Prime (pour guide de scie circulaire)

10. Papier de verre fin (environ 200 - 300 grains)

11. Peinture (facultatif)

Outils:

1. Perceuse électrique et foret de 5/16 pour le bois

2. Scie circulaire

3. Ponceuse électrique

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

5. MATLAB ou un autre logiciel de traitement d'images

Veuillez utiliser des pratiques de travail du bois sûres pendant ce projet! Il y a une tonne de goujons à couper, vous devez donc être très concentré et faire beaucoup de pauses

Étape 2: Transformer une image 2D en modèle 3D

Afin de déterminer les longueurs des tiges de cheville dans la sculpture, vous devrez effectuer un traitement d'image. J'ai utilisé Matlab et posté le code à l'étape 3 de cette instructable. Vous pouvez également utiliser un autre logiciel de traitement d'image.

Pour visualiser la transformation du RVB en intensité, j'ai une vidéo ci-dessus. Une fausse palette de couleurs est utilisée pour afficher l'intensité de l'image (le rouge est une intensité élevée et le bleu est une intensité faible). L'autre vidéo publiée ci-dessus montre la transformation d'une image d'intensité 2D en un objet 3D.

Chargement de l'image

L'image de la montgolfière a été chargée dans Matlab et convertie en une image en niveaux de gris. Voici le code pour le faire dans Matlab:

A = imread('ball.jpg'); % charger l'image dans matlab

A = rgb2gris(A); % convertir RVB en niveaux de gris

A = double(A)/max(double(A(:))); % normaliser l'image en niveaux de gris et convertir en double

Sous-échantillonnage de l'image

La dimension originale de l'image était de 2572 x 3873, beaucoup de goujons à couper à la main (à moins que vous ne vouliez devenir fou !). Par conséquent, l'image est sous-échantillonnée, il y a donc beaucoup moins de pixels, et donc beaucoup moins de goujons à couper. J'ai également utilisé un filtre spatial pour lisser l'image afin que la structure apparaisse plus continue. Enfin, l'image est normalisée pour que l'intensité maximale soit 1.

A = redimensionner (A, 0,0205); % de rééchantillonner l'image à 2,05 % de la taille de l'image d'origine

A = medfilt2(A); % d'image lissée

A = double(A)/max(double(A(:))); % normaliser l'image en niveaux de gris et convertir en double

Conversion en longueur de tige de goujon

À ce stade, l'image est stockée sous la forme d'une matrice 53 x 80 avec des valeurs allant de 0 à 1. Pour convertir cette matrice en une matrice composée de longueurs de tige de goujon, vous la multipliez par la hauteur maximale souhaitée pour votre sculpture de goujon. J'ai choisi 60 cm pour le mien. Vous devez ensuite ajouter une longueur supplémentaire à la cheville pour pousser la tige de la cheville dans la planche. Cela garantit également que les coupes des tiges de goujon n'étaient pas trop petites. Je l'ai réglé à 2,5 cm (1 pouce).

AmaxH=60; % Hauteur max de sculpture (en cm)

profondeur de forage = 2,54; % Longueur supplémentaire ajoutée aux tiges de goujon afin qu'elles puissent être poussées dans la planche (1 pouce)

Longueur=A.*AmaxH; % Matrice d'images multiples par hauteur maximale pour convertir la matrice d'images en longueur de tige de goujon

Unelongueur=Unelongueur+profondeur de perçage; % Ajouter une profondeur de forage

Dans cette partie du projet, vous déciderez de la taille de la sculpture. Vous pouvez ajuster l'échelle du sous-échantillon (ajuster l'échelle dans imresize) et la hauteur maximale du goujon. Le coût et la durée que vous souhaitez consacrer au projet doivent être pris en compte lors de la sélection de la mise à l'échelle. Même la sculpture de 53 x 80 pixels que j'ai construite a nécessité de couper 4240 tiges de goujon ! Ce projet a pris beaucoup plus de temps que je ne le pensais, et j'aurais aimé avoir pris plus de temps compte tenu de la quantité de sous-échantillonnage de l'image.

Étape 3: Détermination du nombre de goujons nécessaires

Dans ce projet, il existe de nombreuses coupes de tige de goujon de longueur variable. Par conséquent, j'ai mis au point un algorithme qui minimise le nombre de tiges de goujon que vous devez commander. Après le traitement de l'image, vous saurez les longueurs de coupes que vous devez faire. Vous connaissez également la longueur de tige de goujon qui peut être commandée (dans mon cas, il s'agissait de tiges de goujon de 4 pieds). J'ai utilisé une méthode numérique pour résoudre ce problème.

Mon algorithme parcourt les colonnes de l'image et additionne les hauteurs. Si la hauteur suivante dans l'image dépasse la longueur des goujons qui peuvent être commandés (un peu moins de 4 pieds pour tenir compte de la coupe), alors elle est ignorée. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que 4 pieds soient atteints ou lorsque vous parcourez l'image entière. Une structure de données est ensuite créée qui spécifie la longueur des coupes effectuées pour chaque tige de goujon que vous commandez, ainsi que l'emplacement de cette pièce dans l'image. Cette approche permet de garder les coupes d'une tige de goujon proches les unes des autres afin de ne pas les mélanger. Ce n'est pas la solution la plus efficace et pas exacte, mais ça marche.

La vidéo ci-dessus explique comment fonctionne l'algorithme de minimisation et comment les données sont stockées et affichées. Le code pour traiter l'image, minimiser les tiges de cheville coupées et afficher la sortie est joint.

Voici un résumé de ma sculpture de tige de goujon:

Dimensions de l'image: 53 x 80

Nombre de coupes: 4240

Longueur totale de la tige de goujon utilisée: 76847 cm

Vous devez acheter 646 tiges de cheville avec une longueur unitaire de 119,92 cm

Étape 4: Création du panneau perforé pour la sculpture

Coupez le contreplaqué avec une scie circulaire ou une scie à table. Les dimensions doivent correspondre au nombre de pixels dont vous disposez et à l'espacement que vous désirez. Par exemple, j'avais 53 x 80 pixels et je voulais un espacement d'environ 1,5 cm, donc le contreplaqué a été coupé à 82,5 x 123 cm.

53*1,5 + 1,5*2 = 82,5 cm (le 1,5*2 est pour la bordure)

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

À l'aide de l'équerre en T réglable, j'ai tracé des lignes pour toutes les rangées et colonnes qui seraient dans la sculpture. J'ai ensuite construit l'appareil conçu par Izzy Swan pour percer un trou à 90 degrés dans le contreplaqué. Voici un lien vers la vidéo qu'il a postée. Cet appareil a très bien fonctionné pour les trous droits percés de la même profondeur sur toute la planche. Toutes les mauvaises marques laissées sur la planche ont ensuite été nettoyées à l'aide de mastic à bois.

Une étape facultative consiste à peindre le tableau. J'ai fait cela pour couvrir certains des mastics et des mauvais endroits. La peinture est des lignes de contour de cette image. Dans la sculpture finale, il est difficile de voir cette peinture en raison de la densité des tiges de cheville.

Étape 5: Couper de nombreux goujons

Dans la prochaine partie du projet, vous devrez couper beaucoup de tiges de goujon et garder une trace de leur position. J'ai décidé de couper cinq tiges de goujon à la fois (j'appellerai cela un paquet de tiges de goujon). L'algorithme de coupe que j'ai créé affiche la longueur à laquelle chaque goujon du paquet doit être coupé (voir l'image). J'ai mesuré cette distance avec une règle et l'ai marquée avec un morceau de ruban de peintre qui s'est complètement enroulé autour de la cheville. Ceci est important car cela empêche la tige du goujon de se briser lors de la coupe avec la scie circulaire. Le paquet de tiges de goujon est ensuite aligné pour être coupé avec la scie.

J'ai conçu un support en bois à partir de contreplaqué bon marché et de 2x4 qui permettait au paquet de tiges de goujon de reposer dans une fente. Perpendiculaire à cette fente se trouvait un guide pour la scie circulaire. Une fois les goujons fixés en place avec du ruban adhésif, la scie circulaire tombe le long du guide pour couper toutes les goujons du paquet à la fois. Les chevilles sont ensuite étiquetées afin que vous sachiez où les tiges de cheville seront placées dans le panneau perforé. Le numéro de coupe était tout ce qui était nécessaire car la position réelle est stockée dans le programme que j'ai créé. Cette procédure est répétée jusqu'à ce que toutes les coupes soient terminées dans le paquet, puis cinq nouvelles tiges de cheville sont coupées. Parce qu'il y a tellement de coupures, il est très important de rester concentré et de faire beaucoup de pauses. La vidéo ci-dessus décrit également l'ensemble du processus.

En fin de compte, il y a une tonne de goujons à placer dans le tableau, il est donc crucial d'utiliser un système d'étiquetage facile à retenir. L'image ci-dessus ne montre que la moitié des chevilles coupées dans ce projet !

Étape 6: Placer les tiges de goujon dans la planche

Vous avez officiellement coupé une tonne de tiges de goujon. Afin de les placer efficacement dans la planche, il peut être utile de créer quelques planches de maintien temporaires à partir du contreplaqué bon marché. Sur l'une des images, vous pouvez voir un panneau de maintien temporaire qui correspondait à environ cinq colonnes du panneau perforé.

Les tiges de goujon coupées ont été déballées et l'extrémité a été poncée avec du papier de verre fin. Ce travail est formidable à partager avec un ami consentant. C'est un vrai test d'amitié. Après l'aide de votre ami, vous devez lui préparer un dîner ou l'aider dans un autre projet de bricolage.

Après le ponçage, les tiges de goujon sont déplacées vers la planche de maintien temporaire. La convention d'étiquetage et la sortie du programme Matlab sont utilisées pour placer chaque cheville dans la bonne position. Une noisette de colle à bois est ajoutée le long des bords d'environ cinq trous le long d'une colonne dans le panneau perforé. Les cinq chevilles correspondantes sont ensuite placées dans la planche. Vous pouvez utiliser un marteau pour enfoncer complètement les tiges de goujon dans la planche.

La raison de l'alignement de plusieurs tiges de goujon à la fois est de s'assurer que les goujons "avaient un sens" dans la position dans laquelle ils étaient placés. Si un goujon semble trop petit ou trop court, vous pouvez vérifier le programme pour la longueur qui est censée être à cette position. Vous devrez peut-être recouper les goujons ou vous pouvez ajuster la distance à laquelle vous enfoncez la tige de goujon dans la planche.

J'ai répété ce placement et cet alignement des tiges de goujon pour environ trois colonnes à la fois. J'ai également conçu et imprimé en 3D un outil d'alignement qui allait au bout des tiges de goujon afin qu'il soit plus facile de s'assurer que les tiges de goujon étaient droites lorsque la colle à bois séchait. Vous pouvez voir cet adaptateur utilisé sur l'une des photos. Un fichier STL pour cet adaptateur est joint. Vous devrez peut-être reconcevoir en fonction du diamètre et de l'espacement de la tige de goujon.

Étape 7: Structure finie et quelques conseils

Une fois que vous avez fini de placer et d'aligner toutes les tiges de cheville dans le panneau perforé, votre sculpture est terminée ! Ci-dessus, quelques autres photos de la sculpture en tige de goujon que j'ai construite. Pour la plupart, je suis satisfait du résultat final. Cependant, il y a quelques conseils que j'ai pour tous ceux qui envisagent de faire un projet similaire:

1. Pensez à faire des dimensions plus petites que cette structure (53 x 80). Ce projet a été une explosion dans les étapes de planification et était assez méditatif après que tous les problèmes aient été résolus. Cependant, le travail manuel devenait parfois monotone. Il m'a également fallu beaucoup de temps pour terminer, environ deux ans après le jour où j'ai conçu l'idée !

2. Utilisez des tiges de goujon plus épaisses et/ou réduisez la hauteur maximale de la sculpture de la tige de goujon. Même avec l'outil d'alignement, j'ai eu du mal à garder les tiges de cheville bien alignées. Des tiges de goujon de plus grand diamètre ou des hauteurs plus courtes auraient aidé.

3. Utilisez un morceau de bois de meilleure qualité que le contreplaqué pour la base du panneau perforé de la sculpture. Sous la sculpture, il y a des fissures causées par le martèlement des tiges de goujon trop loin dans la planche.

4. Ne prenez pas beaucoup de temps à peindre le panneau perforé; les tiges de goujon en couvrent la majeure partie de toute façon.

5. Demandez de l'aide à vos amis ! Le ponçage de 4000 tiges de goujon est une tâche étrange à accomplir, alors pourquoi ne pas le partager avec quelques bons amis.

Bonne chance!