2016年7月4日 星期一

3DP : 蛋形相片 LED 燈

2016年7月4日 星期一
玩過圓柱形的相片 LED 燈後不過癮，再來一個特別的吧！在 Thingiverse 中有不少復活節蛋的模型，厲害的是，有的可以在蛋上面加圖案，其中有一個是用 OpenSCAD 來產生 3D 模型，更好玩的是，它能將照片貼在蛋的表面。我利用這個小工具製作「相片蛋」，列印時故意將填充值設為 0 ，並且讓它底部的 2mm 不列印，也就是印了一個貼有相片的「『破』蛋殼」，將它和 LED 燈的底座，一個蛋形相片 LED 燈就完成了。


底下記錄一下蛋高 50mm 的燈罩製作方法。

1.相片處理

為了在製作燈罩模型不要花太多時間，個人習慣將相片合成為 640 x 240 的大小。

當然，影像的處理還是兩個重點：
  • 人像以最大不超過半身為原則。
  • 盡量提高對比。
除此之外，印過幾個蛋形燈罩以後，有個小困擾，靠相片下緣的部份，如果有顏色較深之處，總會因為較厚，以致於印印時會懸空擠料，並產生破洞；如果下緣都是較深的顏色，還有「環切」的情形。為了避免這種情形，可以利用影像處理軟體的「花邊」，故意讓相片下緣被花邊「遮掉」變淡或是讓深顏色之處不連續。

2.準備蛋蛋產生器

蛋形燈罩是利用 Thingiverse 中 ricswika 的「Easter Egg Maker 2015」來製作模型：

雖然在 Thingiverse 中也可以製作，不過由於網站的限制，解析度無法太高。因此，比較建議在我們的電腦中，以 OpenSCAD 來製作燈罩模型。沒用過 OpenSCAD 別害怕，產生器的程式， ricswika 都幫我們準備好了，只要改一點點參數，按三個按鈕，相片蛋就可以「孵」出來了。

首先，當然是得安裝 OpenSCAD。到下面的網站中去下載 OpenSCAD，並安裝：

再來，下載  ricswika 「Easter Egg Maker 2015」中的圖檔轉換程式(Windows的)和蛋蛋產生器，連到底下網址：

下載裡面的：
將上面兩個壓縮檔解壓縮。

RSwikaImageToData.zip 裡面的「ImageToData.exe」可以幫我們將圖片轉為 OpenSCAD 可以匯入的格式。

RSwikaEasterEggUV3.15.0.zip 裡面放的則是蛋蛋產生器，作者將它設計為多功能的一個小工具，我們只介紹利用圖片貼在蛋形外的功能，其它的部份，有興趣再玩吧！解壓縮後，找到「RSwikaEasterEggUV3.15.0」資料夾裡的「EggMakerLastSupper.scad」，是今天的主角。

3.製作蛋形燈罩模型


3-1 產生圖片資料

開啟 「ImageToData.exe」後，按「File」的按鈕選取要轉換的圖片檔案。

以 ImageToData.exe 產生圖片資料

勾選左下方的「Invert」，讓圖片變成反相。

都好了，就按一下「SaveAs」的按鈕，並將檔案儲存，和「EggMakerLastSupper.scad」放在同一個資料夾。

3-2 製作模型

如果已經安裝好 OpenSCAD，在檔案總管中直接開啟「EggMakerLastSupper.scad」(應該已和 OpenSCAD建好檔案關聯了)；或是先啟動 OpenSCAD ，再開啟「EggMakerLastSupper.scad」。

啟動程式後，我們利用 OpenSCAD 的編輯視窗，找到「EggMakerLastSupper.scad」以下的參數，並修改成想要的值：
  • 「include <samples/lastsupper.scad>」
    如果照片資料檔檔名為 photo.scad
    改為 include <photo.scad>
  • 「egg_length=60;」
    想要製作高 50mm 的蛋，
    改為　egg_length=50;

其它參數還可以讓我們改變蛋的形狀(egg_shape)、厚度(depth)、照片覆蓋的角度(ud0、ud1、vd0、vd1) ......等。

以EggMakerLastSupper.scad 製作蛋的模型

改完前述的兩個參數，可以先按鍵盤的「F5」產生預覽的模型。機器如果較慢，可能要等一會兒才會製作完畢(哈～我的機器太老了，要等好一下子才出得來)。

預覽完，確定沒問題了，就可以按鍵盤的「F6」製作模型，應該可以去喝個水再來驗收成果。

模型製作完畢，最後匯出(export)為 STL 格式的模型檔。


4.列印蛋形燈罩

 ricswika 的「Easter Egg Maker 2015」雖然可以製作帶有底座的蛋，不過，和我要用的 LED 燈座並不合，而且，它所謂的空心是最中間的地方，在照片和中空之間還多了一層，這反而阻隔了光源，最重要的是，當我們啟用了加底座的選項「onBase」以後，製作模型的時間要花更多，甚至在我的機器上，程式會當掉。因此，我都是製作實心的蛋(不加底座)，再利用「切片」時不填充的參數，由切片軟體來「挖中空」。

此外，因為蛋的底部要再加 LED 燈座，而且如果底面的接觸面太小，怕會在列印時「走山」，所以，故意讓切片軟體切掉底部，並加上棧板(Raft)來抓住底面。

綜合以上需求，我在 Repetier-Host 中使用 Cura 來切片，切片的關鍵參數有：
  • 「Solid Bottom Infill」取消，才能印中空的。
  • 「Shell Thickness」設為兩層厚度 0.8 mm (噴嘴為 0.4 mm)。
  • 「Top/Bottom Thickness」設為 0.8 mm
  • 「Cut off Object Bottom」設為 2 mm
  • 「Quality」設為層高 0.1 mm
  • 「Adhesion Type」設為「Raft」
  • 「Infill Density」設為 0%
Repetier-Host CuraEngine 的切片設定之一
Repetier-Host CuraEngine 的切片設定之二

切片完畢，準備就緒，就可以開始列印燈罩了。


5.列印燈罩固定座

為保持燈罩的蛋形，底部只開了一個小小的缺口，讓 LED 可以放進去，不過，如果搭配 CR2032 的 LED 燈座，LED 的導線會漏出來。於是我設計了一個可以在上方固定蛋形燈罩，而下方可以套入 LED 燈座的中介底座。

另外，因為每個蛋底部的開口大小可能有異，這個底座用 OpenSCAD 來畫，這樣子就可以自行量蛋底部開口的大小以後，修改相關參數來製作合適的燈罩座。模型產生器已放到 Thingiverse 中，可以直接在網站製作：


連進去以後，點選「CUSTOMIZE」，再按一下「LAUNCH APP」即可自行設定參數。

  • Egg Holder Outer Diameter : 是蛋底部孔的直徑大小。
  • Base Inner Diameter ：是燈座上方直徑大小。

模型製作完畢，就可以下載回來並列印。印好的固定座記得要拆掉裡面的圓形支撐：

支撐未拆掉前
支撐(右側的圖環)拆掉後
將蛋和固定座組合起來:

蛋形燈罩組合前
蛋形燈罩組合後

6.列印 LED 燈座

LED 燈座是用「3DP : Lithophane 相片 LED 燈」的那個 CR2032 電池的簡易 LED 燈座的小改良版，將上方卡燈罩的地方改為環形的，較不會因為重壓而變形。模型可以在 Thingiverse 中下載後列印：


燈座與燈罩座組合前
燈座與燈罩座組合後
至此，所有物件都準備就緒，將它們一一組合起來即可完成一個滿特別的蛋形相片 LED 燈囉！


Q & A

  • Q : 蛋的模型檔案太大，Repetier-Host 無法載入檔案怎麼辦？
    A : 如果遇到這種情形，個人是利用 Cura 來載入蛋的模型，並在 Cura 中，把模型重新儲存一次 .STL，這樣子，模型的檔案會小很多。轉存完以後，再重新用 Repetier-Host 來開啟。當然囉！如果您原來就是用 Cura 來切片並列印的人是不會遇到這樣的問題的。
  • Q : 製作完的蛋形 LED 燈，似乎效果不好，怎麼處理呢？
    A : 如果指的是打光效果不好，建議塑料的顏色換一下，個人家裡的料裡面，黃色是效果最好的。
    如果指的是相片看起來層次不明，可能是相片選得不好，換一張相片或是再注意一下對比的調整。

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