В этом руководстве показано, как сделать зоотроп с ручным приводом, используя детали, вырезанные лазером. Коническая шестерня создается путем ламинирования слоев фанеры толщиной 1,5 мм, нарезанной для образования шестерни со скошенным профилем.
Я управляю Little Sandbox, детским техническим клубом и пространством для разработчиков, вместе с Хелен, Суси и Снуферс. Одно из самых популярных занятий в нашей группе домашнего обучения - анимация, дети любят рассказывать истории в покадровой анимации. Иногда нам нравится уйти от экранов, достать ручки и сделать книжки-книжки и тауматропы. Я хотел сделать из нашего лазерного резака зоотроп, который мы могли бы использовать в клубе. Дизайн основан на дизайне Уильяма Энсина Линкольна 1860 года, со смотровыми отверстиями над сменной полосой изображений.
Анимации Zoetrope короткие, в этом примере шестнадцать кадров, то есть при 24 кадрах в секунду это две трети секунды. В этих фильмах нет времени следить за сюжетной дугой, но для коротких повторяющихся движений они отлично подходят. Историческим примером хорошо работающего типа движения является исследование походки лошади Эдвардом Мейбриджем. Снуферы создали показанную здесь анимацию, они написали раздел этого руководства, описывающий, как создавать свои собственные анимационные полосы.
Анимация воспроизводится довольно плавно, хотя имеет стробоскопический эффект, поэтому следует проявлять осторожность, если это вызывает проблемы со здоровьем. Это также верно и для примера видео в этом руководстве
Ни один из этапов сборки не является особенно сложным, но компонентов много, и некоторые из них похожи. Я постарался включить множество фотографий, чтобы показать шаги. Если вы не особенно ловко обращаетесь с пинцетом или магнитной отверткой, я бы порекомендовал использовать гайку для фиксации гаек до тех пор, пока болт не начнет цепляться за резьбу.
Я сделал заднюю панель из прозрачного акрила, чтобы показать сцепление зубцов и принцип работы дверной петли. Также на передней части основания есть прозрачный акриловый мешочек. Он предназначен для размещения афиши текущего показываемого фильма.
Вам понадобится много 3-миллиметрового и 1,5-миллиметрового березового слоя и немного 3-миллиметрового прозрачного акрила. Я сконструировал его настолько большим, насколько я мог поместиться на машине с размерами станины 300x400 мм. Файлы сгруппированы по разделам, а в имени файла указан материал, из которого они должны быть вырезаны, чтобы их было легче идентифицировать. Независимо от размера материала, который вы используете, части будут упаковываться более эффективно, если вы разделите содержимое этих файлов на разрезанные вами листы.
Во всех вырезанных файлах использовались следующие цвета;
- Черный - гравировка
- Зеленый - линия отметки поверхности
- Все остальные цвета - резка на всю глубину
Помимо листовых материалов вам также понадобятся;
- Бамбуковая шпажка 3 мм (для осей)
- 119 x 10 мм болты M3
- 8 x 12 мм болты M3
- 8 x 15 мм болтов M3
- 135 гаек M3
- Блокировка резьбы
- Воск для смазки
- Клей ПВА
- Наполнитель для дерева
- Матовый черный спрей
- Небольшой кусок голубого гвоздя
Эта анимация и декорации коробки были созданы Snoofers. Дверь шкафа, встроенная в основание для хранения анимационных лент, представляет собой живую конструкцию петель, созданную на основе окна Shutter box из инструмента генератора боксов box.py. В большинстве соединений используется Т-образное болтовое соединение Oomlout.
Шаг 1. Создайте шестеренки
Я просмотрел множество проектов, в которых для создания конической шестерни успешно используются простые прямозубые цилиндрические шестерни, расположенные под прямым углом. Этот подход работает в небольших масштабах, но я хотел сделать самый большой Zoetrope, который мог, поэтому я хотел что-то более прочное. Даже простые скошенные зубчатые колеса не так просто получить на станке для лазерной резки, который работает только перпендикулярно поверхности материала. Поэтому я позаимствовал у производителей присадок принцип создания скошенного профиля шестерни из слоев тонкой фанеры.
Обычно я работаю в Inkscape для создания траекторий разреза и придумал метод, основанный на его эвольвентном зубчатом генераторе.
Это можно найти в меню
Расширения -> Рендеринг -> Gear -> Gear
Установите количество зубьев, я использовал двенадцать для шестерни кривошипа и восемнадцать для ведущей шестерни. Круговой шаг определяет толщину зубьев, если он одинаков для всех ваших шестерен, они будут правильно зацепляться. Поскольку они сделаны из дерева, они должны быть довольно большими по сравнению со значениями, которые мы обычно используем для металлических или пластиковых шестерен, я использовал для этой сборки 24 мм. Два других поля можно оставить как значения по умолчанию.
Изготовленные шестерни будут средней частью наших последних шестерен. Я использовал восемь ломтиков, нарезанных из листов толщиной 1,5 мм, получив окончательную зубчатую часть толщиной 12 мм. Чтобы сделать другие срезы, это просто случай равномерного масштабирования высоты и ширины этого винта на удвоенную толщину материала, то есть в данном случае на 3 мм на срез. Я сделал три винтика постепенно уменьшающихся размеров и четыре увеличивающихся в размерах. Рекомендуется пронумеровать винтики, чтобы упростить сборку. Я также рекомендовал бы вращать чередующиеся шестерни, когда вы режете их, чтобы пересечь структуру древесины и сделать последнюю шестерню более прочной.
Полученные профили зубчатых колес представляют собой «пиксельные» ступеньки между слоями, а не гладкую поверхность. Я ожидал, что мне придется подпилить их, но зубцы хорошо зацепляются и работают достаточно плавно, чтобы управлять зоотропом без шлифовки или опиливания.
Если вам удобнее использовать пакеты 3D-дизайна, альтернативным подходом будет моделирование шестерен в 3D-пакете, а затем срез модели, используя толщину материала в качестве высоты слоя. Это можно сделать в Fusion 360 и плагине Slicer. Если вы используете другое программное обеспечение для 3D-дизайна, такое как OpenSCAD или Tinkercad, для создания модели, вы можете использовать Slic3r для преобразования модели в срезы для лазерной резки.
Шаг 2: соберите шестеренки
Каждая шестеренка состоит из восьми ломтиков, вырезанных из фанеры толщиной 1,5 мм, двух частей, которые делают ось, вырезанной из материала толщиной 3 мм, и четырех 15-миллиметровых болтов и гаек M3. Перед резкой я повернул все остальные срезы так, чтобы волокна древесины пересекались в готовом куске.
У меня не было никаких проблем с запуском зубчатых колес без клея, четыре болта скрепляют срезы достаточно хорошо, чтобы шестерни работали. Для более поздних итераций этого дизайна я склеил каждый слой, используя ось, чтобы выровнять их.
Опора для шестерен крепится к базовой панели, небольшая шестеренка помещается между двумя стойками, чтобы все было выровнено. Эту деталь довольно сложно собрать, но она составляет прочную основу.
- Начните с рамы, которая поддерживает большую шестерню. Используйте 8 болтов диаметром 10 мм, чтобы собрать эту деталь.
- Вставьте его в две длинные опоры.
- Вставьте маленькую шестеренку и шайбы в окончательную стойку и поместите выступы в длинную опорную деталь, используйте еще два 10-миллиметровых болта, чтобы закрепить ее на месте.
- Используйте еще семь 10-миллиметровых болтов, чтобы прикрепить эту конструкцию к основанию.
Есть еще две распорки, которые нужно добавить к стойке, чтобы прикрепить ее к боковой панели, вам понадобятся еще четыре 10-миллиметровых болта для этого и три для крепления нижней части боковой панели.
Боковая панель является первой из внешних частей в этой сборке, поэтому, если вы планируете отделку дерева, рекомендуется сделать это до этой части сборки. Я слегка отшлифовал детали, а затем покрыл их воском для окрашивания. Лак, датское масло и краска - все это хорошие альтернативы, но вам все равно понадобится воск или другая смазка для движущихся частей.
Шаг 3. Соберите барабан
Барабан состоит из шестнадцати панелей, закрепленных на двух обручах, движущихся на четырех колесах. Помимо деталей, вырезанных лазером, вам понадобятся четыре 15-миллиметровых бамбуковых шпажки длиной 3 мм для осей колес.
Начните с крепления шестнадцати панелей к нижним пяльцам с прорезями для просмотра вверху. Для нижнего обруча есть правильный путь вверх, если панели не соединяются аккуратно, образуя барабан, - это вверх ногами. Эти детали рекомендуется приклеивать, а также прикручивать болтами, чтобы вы могли временно удалить болты, прежде чем красить их.
Затем приклейте и прикрутите верхние пяльцы на место. Панели должны плотно прилегать друг к другу, но при этом будут оставаться зазоры. Заполнение этих промежутков улучшит эффект анимации. Я использовал малярный скотч с внутренней стороны стыков и гибкий наполнитель, нанесенный снаружи. Когда он высохнет, отшлифуйте стыки до гладкости.
Окрашивание барабана в матовый черный цвет уменьшит свет, отражаемый снаружи барабана между кадрами. Мне было легче вынуть болты, пока я это делал. Я поместил барабан в картонную коробку, заклеив все трещины (чтобы защитить ковер и стены), и покрасил барабан, используя множество тонких слоев, вращая барабан, как только один спрей высохнет, и обрабатывая каждую область примерно 3 раза в процессе. много вращений. Я также покрасил распылением верхние кронштейны для колес и кронштейны, которые будут удерживать пленку на месте (кронштейны для пленки нужно было повернуть, как только одна сторона была полностью покрыта и высохла). Будьте осторожны с ним во время рисования; поскольку в нем нет болтов, он немного более хрупкий.
Четыре колеса состоят из двух кронштейнов, каждый из которых закреплен с каждой стороны нижнего обруча. Выровняйте нижнюю, затем опустите колесо и бамбуковую ось. Поместите второй кронштейн сверху и закрепите на месте болтами M3 12 мм. Нанесите на ось немного воска или полироли для мебели на основе силикона, чтобы барабан работал плавно.
Наконец, прикрепите шестнадцать кронштейнов к нижним пяльцам с помощью 10-миллиметровых болтов, чтобы их можно было использовать для анимационных полос.
Шаг 4: Соберите кривошип
Кривошип состоит из двух частей, которые соединяются вместе, образуя прочную ручку. Они подходят друг к другу только одним способом, но сначала стоит собрать их без болтов, чтобы убедиться, что все детали находятся в нужном месте. Все части этой детали видны снаружи, поэтому перед сборкой их следует закончить так же, как и с боковой панелью на предыдущем шаге.
- Прикрепите четыре внешние части ручки к круглой части и верхней части кривошипа в форме почки. (восемь болтов 10мм)
- Проденьте две части оси ручки на другую деталь кривошипа. (четыре болта 10мм)
- Сдвиньте две детали вместе и используйте распорку и еще два 10-миллиметровых болта, чтобы соединить их вместе.
Шаг 5: Соберите все вместе
Перед установкой верхней пластины нам нужно построить изогнутую полку для хранения запасных пленок.
- Начните с добавления четырех вертикальных частей спинки, чтобы сформировать кривую (4 болта 10 мм).
- Затем сконструируйте полки с тремя стойками в форме ребер и изогнутой полкой.
- Закрепите две концевые детали двумя 10-миллиметровыми болтами.
- Вставьте эту конструкцию в опорную пластину и закрепите еще пятью 10-миллиметровыми болтами.
В раздвижной двери используются изогнутые направляющие, чтобы удерживать ее на месте. Приклейте и закрепите пары направляющих к верхней и нижней пластинам, используя протравленные направляющие для их совмещения.
Теперь вы можете добавить верхнюю пластину, убедившись, что все выступы расположены правильно. Файлы, которые я включил, немного отличаются от изображений здесь. Я вынул некоторые из показанных болтов, потому что они болтались на колесах. Вам понадобится шесть 10-миллиметровых болтов.
Сдвиньте дверцу с задней стороны коробки, убедившись, что выступы для ручек находятся первыми, чтобы, когда дверца сдвигается перед полками, ручка находилась слева. Стоит слегка отшлифовать верхний и нижний края двери и нанести много воска на эти края и направляющие.
Затем используйте три проставки и переднюю часть, чтобы сформировать мешочек для плаката «Сейчас показывается». Закрепите его на передней панели болтами 12 мм.
Прикрутите переднюю, боковую и прозрачную заднюю панели на место.
Используйте последние две части кривошипной рукоятки, чтобы прикрепить ее к оси маленькой шестерни с помощью 12-миллиметровых болтов.
Последний шаг - надеть барабан на вертикальную ось и закрепить его двумя полукруглыми деталями и двумя 12-миллиметровыми болтами.
Теперь машина готова, и вы сможете вращать кривошип, чтобы вращать барабан.
Шаг 6: Создание анимации
Привет всем, это Снуферы! Мы подумали, что, поскольку я выполнил эту часть, было бы проще и разумнее, если бы я написал шаги.
Итак, первое, что я хочу отметить, это то, что мы предоставили тот же «фильм», который мы использовали в наших фотографиях и видео, чтобы вы могли попробовать, если хотите; он называется animation.svg. Во-вторых, мы также предоставили svg под названием «пустая полоса», размер которой уже подходит для работы с этим зоэтропом, поэтому вы можете создавать цифровые изображения и вставлять их (если у вас активна привязка в Inkscape, вы сможете вставьте туда изображения нужного размера), или вы можете распечатать его пустым и нарисовать их вручную. Правильный размер, кстати, составляет 67,518 мм на 45,314 мм - извините за неудобный размер, было много проб и ошибок, чтобы получить полоску точно нужной длины.
Мне показалось, что проще всего использовать несколько слоев в GIMP для облегчения анимации. Всего 16 кадров, поэтому я просто нарисовал «Гробота», который растет и сжимается. Чтобы упростить задачу, я разместил «пол», ноги, руки и голову на отдельном слое. Таким образом, я мог сохранить исходное изображение, затем переместить отдельные части, затем сохранить это изображение и так далее. Видя, что Гробот только растет и сжимается, я сделал 8 кадров, а затем продублировал их снова в обратном порядке. Этим удалось добиться двух вещей; это сделало анимацию простой и быстрой, и это позволило мне продублировать кадры 1 и 8, чтобы дать ему немного больше времени на самом маленьком и на самом высоком, что выглядело довольно приятно в анимированном gif, который я создал для предварительного просмотра анимации.
Я обнаружил, что высокая контрастность помогает изображениям быть более четкими - опять же, они движутся быстро, и вашим глазам приходится компенсировать «затвор» вращающегося барабана. В оригинальной анимации робот был белым, за исключением его черных очертаний, но в финале я выбрал темно-серый цвет, чтобы помочь ему выделиться больше, и это действительно улучшило работу анимации в зоотропе.
Я немного поэкспериментировал - есть робот, который растет, а затем мигает зелеными глазами и зеленым светом от его антенны, робот, который рисует в воздухе красное сердце с помощью своей антенны, и робот, у которого нет покачивания. на вершине своей антенны, но получает одну из капель с потолка, затем стряхивает ее и сжимается обратно. Я обнаружил, что мелкие детали абсолютно легко теряются в зоотропе, а цвета должны быть очень смелыми, чтобы выделяться, поэтому я остановился (пока!) С простым серым роботом для роста и сжатия. Я настоятельно рекомендую поэкспериментировать!
Чтобы сделать из моих изображений анимированные гифки, я экспортировал их из GIMP как PNG, а затем использовал ImageMagick, чтобы превратить их в анимированные гифки. Мы стремились к скорости 24 кадра в секунду, поэтому командная строка для ImageMagick была такой:
convert -delay 4.1 1-p.webp
Если вы не используете Linux или не можете использовать ImageMagick, существует множество инструментов для преобразования отдельных изображений в анимированные GIF-файлы, но увидеть, как работает анимация, прежде чем вы возьметесь за печать и наклеивание, может быть действительно полезно для несовершеннолетних. такие настройки, как движение, которое вам не очень нравится, теперь вы видите его в действии или понимаете (кхм), что вы случайно заменили белого робота своими серыми. В качестве случайного примера, которого со мной точно не случалось (дважды).
Чтобы превратить вашу анимацию в киноленту, после того, как вы вставили изображения в файл svg, распечатайте их (у меня есть доступ только к принтеру A4, поэтому, пока я настроил размер документа, чтобы он идеально подходил для полос svg, для печати я использую размер документа A4, а затем распечатываю анимацию на двух страницах, содержащих по две полосы на каждой). Вырежьте их осторожно, стараясь оставить как можно меньше белого и как можно больше черного. Затем соедините полосу 1 (кадры 1–4) и полосу 2 (кадры 5–8) лицевой стороной вниз так, чтобы черная полоса после кадра 4 перекрывала рамку 5 на второй полосе. Используя скотч, заклейте язычок, затем, используя еще две полоски скотча, заклейте вырезанные вами уголки, чтобы надежно закрепить их вместе. Повторите то же самое для полос 3 (кадры 9-12) и 4 (кадры 13-16). Не приклеивайте полоску 4 к полосе 1, так как вставлять ее в зоотроп будет намного сложнее.
Теперь ваша полоска готова, аккуратно проденьте ее за вертикальные зажимы в барабане зоэропа. Оставшаяся вкладка должна аккуратно вставляться за рамкой 1, оставляя идеальный массив рамок, окруженных простым черным.
Вот и все! Вы готовы повернуть ручку и анимировать вручную!