ВКР 19.06.2017 (1192618), страница 4
Текст из файла (страница 4)
2.4.3 Проектирование поддерживающих опор
В качестве поддерживающих опор будут использованы алюминиевые угловые профили толщиной 2 мм. Их длина составляет 350 мм, а крепиться к модулям они будут винтами толщиной 6 мм и соразмерными гайками. Для крепежей в опорах и модулях на стадии реализации будут просверлены соответственные отверстия.
2.4.4 Сборка компонентов модели
Если добавить все спроектированные выше компоненты в одну сборку, то её модель будет выглядеть, как показано на рисунках 22.
Рисунок 22 – Модель голографического стенда
После того, как голографический стенд был полностью разработан, появилась возможность приступить к практической его реализации по полученным в процессе моделирования чертежам.
3 Реализация голографического стенда
Реализацию голографического стенда можно разделить два этапа:
– изготовление голографического стенда;
– разработку программного модуля голографического стенда.
В изготовление голографического стенда входит:
– изготовление элементов стенда состоящих из ДСП;
– изготовление голографической призмы;
– изготовление опор, соединяющих основной и проецирующий модуль;
– соединение элементов транспортировки стенда;
– установка проектора внутрь проецирующего модуля;
– установка компьютера внутрь основного модуля.
В реализацию программной части входит:
– разработка модели логотипа ДВГУПС в 3D-редакторе;
– анимация вращения модели логотипа ДВГУПС, с четырех сторон;
– создание видео для голографического стенда из полученных в процессе анимации модели видеофайлов.
3.1 Изготовление голографического стенда
3.1.1 Изготовление элементов стенда, состоящих из ДСП
Процесс изготовления конструкций из ДСП заключается в следующем:
– производится выбор типа ДСП. Указывается конечный цвет модели, толщина листа, области кромления;
– подготовленная заранее модель разбивается на детали, с указанием их вида, количества, размера, а также крепежных отверстий.
– составляется «выкройка» – карта распила листа ДСП на нужные детали таким образом, чтобы минимизировать количество отходов;
– карта распила размечается на подготовленной плите или программируется на сложных станках;
– производится точное вырезание деталей из листа ДСП;
– осуществляется сверловка присадочных отверстий в распиленных деталях;
– производится сборка корпуса с использованием крепежных элементов в соответствии с моделью.
Для изготовления голографического стенда выбран лист ДСП толщиной 16 мм черного цвета. Кромки обклеиваются со всех сторон, визуально открытых для наблюдателя.
Процесс разбития модели на детали не сложно представить, так как модель, ранее построенная в Inventor, является сборкой, состоящей из 16 миллиметровых панелей.
Для соединения деталей между собой было принято решение использовать крепление конфирмантами.
Для использования этого крепления просверливаются два отверстия: в торец полки и в основную плоскость детали. Крепятся они перпендикулярно друг к другу. Конфирмант вкручивается в торец полки с просверленным отверстием (рисунок 23). Чаще всего используются конфирманты диаметром с диаметром 7 мм и длиной 50 или 70 мм.
Рисунок 23 – Крепление с использованием конфирманта в разрезе
Далее, по картам раскроя был произведен распил деталей дисковой пилой. Данный метод также был использован в тех случаях, когда конструкция предусматривает отверстия. Например, верхняя полка основного модуля конструкции была получена с помощью отпиливания угловых частей плиты.
Кроме того, в нижней полке проецирующего модуля фрезерованием вырезано центральное отверстие для пропускания света проектора.
Можно заметить, что полученное после фрезерования отверстие отличается от проекта более округлыми углами. Это произошло из-за того, что фреза вырезает отверстие, совершая вращательное движение, и имеет свой собственный радиус. Поэтому невозможно получить прямой угол без скруглений фрезеровкой.
Далее, в торцах и главных плоскостях деталей, где необходимо их соединение, просверлены отверстия: сквозные для плоскостей; на глубину 34 мм для торцов.
После кромления и сверловки отверстий в деталях собраны главные элементы конструкций основного и проецирующего модулей.
Последним этапом изготовления ДСП-модулей стала установка дверцы для доступа к компьютеру внутри основного модуля стенда и крышки для доступа к проектору внутри проецирующего модуля стенда.
3.1.2 Изготовление голографической призмы
Для того, чтобы изготовить голографическую призму, необходимо выполнить два этапа.
Первый этап изготовления заключается в вырезании из стекла, толщиной 4 мм, четырех трапеций по размерам, указанным в разделе 2.3 на рисунке 14. Резка стекла выполнена стеклорезом – инструментом с алмазным наконечником, срезающим небольшие слои стекла. Отрезка происходит при достаточном количестве срезанных слоев. Также в производстве используется лазерная резка стекла, где в роли режущего наконечника выступает лазер, способный срезать стекло за один проход. После отрезки, наиболее острые части кромок стекла обрабатываются наждачным бруском.
Второй этап изготовления голографической призмы заключается в склейке вырезанных стеклянных трапеций таким образом, чтобы они располагались перпендикулярно друг другу, образовывая пирамиду. Для этого используется бесцветный силиконовый герметик.
3.1.3 Изготовление опор, соединяющих модули
Проект опор, соединяющих модули, выполнен в разделе 2.4.3. Как указано выше, они изготовлены из алюминиевых угловых профилей толщиной 2 мм, шириной одной из сторон, равной 35 мм, и длиной, равной 350 мм. Необходимо 4 профиля. Поскольку заводская минимальная длина профиля необходимых размеров равна 2000 мм, то для разделения профиля на части необходимой длины использована угловая шлифовальная машина. После этого отпиленные кромки обработаны шлифовальным камнем и напильником для устранения неровностей, вызванных отрезанием.
Было принято решение крепить опоры к модулям коническим винтовым соединением диаметром 6мм. Для этого выполнена сверловка отверстия в основном и проецирующих модулях, а также в соответствующих местах профилей сверлом, диаметр которого равен 6,5 мм. После этого, для более углубленного вхождения шляпки конического болта, в опоре, на глубину примерно равную 1,5 мм, высверлено коническое отверстие диаметром 9 мм.
3.1.4 Размещение элементов транспортировки стенда
К нижней части основного модуля голографического стенда прикреплены офисные колеса диметром 40 мм такие, как показано на рисунке 24.
Рисунок 24 – Офисное колесо
Колеса установлены таким образом, чтобы крепиться одновременно к боковым стенкам и нижней полке для более лучшего распределения нагрузки на конструкцию стенда. Каждое колесо крепится к площадке резьбовым соединением с использованием подшипника, для возможности вращения вокруг своей оси. Это обеспечивает свободное перемещение голографического стенда в разные стороны. Стоит отметить, что саморезы, посредством которых крепятся колеса, не должны быть длиннее 16 мм, чтобы не просверлить ДСП насквозь.
3.1.5 Установка проектора в короб проецирующего модуля
Монитор, выступающий в роли проектора, помещается в короб проецирующего модуля таким образом, чтобы экран был развернут в сторону отверстия, расположенного в нижней части модуля. Область отображения экрана должна находиться точно по центру отверстия для проецирования. Для фиксирования положения монитора по его периметру установлена пенопластовая прокладка. VGA и электросетевой кабели подключаются к монитору через специальные отверстия, расположенные в углах нижней части проецирующего модуля.
3.1.6 Установка компьютера в короб основного модуля
Системный блок компьютера помещается в короб основного модуля голографического стенда на соответствующую полку. Для того, чтобы голографическое видео можно было включить, к системному блоку подключается мышь. Электросетевой кабель подключается к сетевому фильтру, также находящемуся внутри короба основного модуля. Кабель сетевого фильтра, в свою очередь, будет выходить через специальное отверстие в дверце и подключаться к электрической сети, обеспечивая электропитание стенда. Кабель VGA будет проходить в проецирующий модуль через угловые отверстия верхней полки основного модуля.
3.2 Разработка программного модуля голографического стенда
3.2.1 Разработка модели логотипа ДВГУПС
Программным обеспечением для разработки объемной модели логотипа ДВГУПС выступило два редактора различного назначения: Adobe Photoshop и 3Ds Max.
Существует несколько методов построения объемной модели логотипа, однако алгоритм действий, приведенный ниже, является наименее трудозатратным. Его сущность заключается в том, чтобы преобразовать контуры растрового изображения в векторный вид, затем импортировать полученный каркас в 3D-редактор и выдавить объем из контуров.
Первым этапом в разработке стал поиск плоского изображения логотипа. Стоит отметить, что от качества изображения, характеризуемого его разрешением, напрямую зависит то, насколько быстро и качественно будут происходить следующие этапы моделирования. Итак, было найдено подходящее изображение логотипа ДВГУПС с разрешением, равным 1200 × 742 пикселя (рисунок 25).
Рисунок 25 – Моделируемый логотип ДВГУПС
Следующим этапом стало создание и экспортирование в 3D-редактор каркаса, состоящего из контуров логотипа. Для его создания изображение загружено на рабочее поле программы Adobe Photoshop. После этого растровое изначально изображение выделено по цветовому диапазону и создан его рабочий контур (рисунок 26).
Рисунок 26 – Выделение по цветовому диапазону в программе Adobe Photoshop
Стоит отметить, что приведенный метод будет полезен только в том случае, если изображение логотипа имеет только один цвет, отличающийся от цвета фона, которого может не быть вовсе.
Рабочий контур получен благодаря алгоритмам интерполяции, встроенным в программу. В редакторе имеется ряд специальных инструментов, позволяющих добавить или удалить вершины интерполяции, а также настроить параметры кривых, не прибегая к прямому изменению конкретных числовых значений, но манипулируя кривой при помощи мыши. С помощью этих инструментов, контур логотипа был уточнен (рисунок 27, 28).
Рисунок 27 – Кривая интерполяции до изменения
Рисунок 28 – Кривая интерполяции после изменения
Далее, полученная кривая экспортирована в формат .ai (Adobe Illustrator), после чего появилась возможность загрузить контур в 3dsMax (рисунок 29).
Рисунок 29 – Контур логотипа, загруженный в 3DsMax
После загрузки контура логотипа с помощью модификатора «Extrude» выдавлен его объём (рисунок 30).
Рисунок 30 – Объемный логотип, полученный методом выдавливания из контуров
3.2.2 Анимация вращения модели логотипа ДВГУПС
Как только объемный логотип создан, появилась возможность перейти к следующему этапу создание голографического видео, а именно, его анимации.
Поскольку голографическое видео показывает вращающийся с четырех сторон логотип, то оно должно состоять из четырех анимаций вращения. Итак, в ходе выполнения этого этапа, должно получиться четыре видеофайла с разносторонней анимацией вращения.
Для создания анимации использован метод двух состояний по автоматическому ключу. Он заключается в том, чтобы на временной линии, расположенной под графической сценой программы, указать два положения анимируемого объекта – начального и конечного. Для анимации вращения логотипа метод будет реализован следующим образом:
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
