用雷射切割重現人生特殊時刻的星空!

二月 8, 2018
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結婚週年快到了!我需要特別的禮物,而且按照我的風格,當然要自己做。我找朋友幫忙,搞了一陣子終於完成星圖產生器草稿碼,幾天後,我做好有史以來給老婆最棒的禮物:一個會發光的LED天空模型,重現我們結婚那一天的星空。以下是我的作法。

時間:8~16小時(一個週末)
難度:高
成本:100~120美元
材料

  • RGB LED燈串(6′)   我使用的燈串還附贈控制器和遙控燈座
  • 22ga電線 我使用4種顏色,每條約4′
  • 銲錫和助焊劑
  • 膠合板,2’×4’,厚度¾”  作為隔片,3片¼”層板黏在一起也可以
  • 櫸木層板,可雷射切割,2’×4’,厚度¼” 你會需要2.5片
  • 木質護角,1″ 可以包裹整個外框
  • 噴漆,我偏好Krylon或Rustoleum,主色、底漆和透明漆都要相同品牌
  • 木材專用黏著劑
  • 砂紙 我用掌型磨砂機搭配220號砂紙
  • 膠帶 ScotchBlue不錯用
  • ½”螺絲 固定LED燈串用
工具

  • 雷射切割機和軟體
  • 剪線鉗和剝線鉗
  • 烙鐵
  • 找人幫忙
  • 鑽子和鑽頭
  • 螺絲起子
  • 斜切鋸(miter saw)或軸鋸箱(miter box)
  • 不起毛布
  • 丙醇

設計星圖

我採用d3天體互動式網頁,鎖定特定日期和時間的天空,加上客製化Python草稿碼,產生星圖並輸出SVG檔案。如果你想要冒險,對於Python瞭若指掌,不妨試著自己做草稿碼,得出特定日期和地點的星圖,不然就用我的北半球天空檔案

處理SVG檔案

從我的草稿碼輸出的SVG檔案(圖A),在Inkscape開啟的效果不好(圖B),但大多數雷射切割機都少不了Inkscape。不同的物件被分類而非分層,所以我們要自己加上層次,如此一來,不同的層次在雷射軟體就能對應不同的流程,我是分成4層,命名為網格(Grid)、星星(Stars)、星座(Constellations)和銀河系(Milky Way)。
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圖A
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圖B

製作背板和框架

首先,裁一片¼”厚的合板,作為專題的背板。我的框架尺寸是30″×22″,因為我希望星圖越大越好,就算最小的星星也能透光。

裁切隔板

我用CNC雕刻機把¾”密集板(MDF)裁成隔板,給LED燈泡一些漫射的空間,但厚度必須掌握好,讓LED控制器有容身之處。任何堅硬的材質都適合,例如把三片層板交疊黏起來也行,如果是遙控燈座,記得要留電線或IR接收器的凹槽。
 
注意
:隔板的內徑必須比星圖的外徑小一點(圖C),這有助於黏合星圖,避免燈光從邊緣外洩。
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圖C

確認LED燈泡配置

只要切線許可,LED燈串能放多長就放多長。我的燈串平行間隔是3”(圖D),光線就會很平均也很亮,最好先做測試再黏合,調整到符合你的需求後,就先做好記號,焊接跳線來連接燈串,我的適用3”~5”電線。
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圖D

裁切背景板

找一片最好的櫸木合板,裁成專題的最終尺寸,再雷射切割出和你的星圖同樣大小的圓形,稍微打磨和噴漆(圖E),我喜歡幫裸木上底漆,別忘了可打磨底漆和透明漆都要用同一個牌子(這樣才能融合),大約上個1~2層,最後還要上2~3層透明漆。
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圖E

無止盡雷射切割

我用藍色油漆膠帶覆蓋,以免煙沾到合板的面光的那一面。我的星圖主要分成下列幾層:
 

  1. 切割星星
  2. 向量蝕刻的天文網格,淺蝕即可
  3. 蝕刻星座,顏色較深
  4. 銀河系—我把這個分成5個層次和動力設定,每一層都以點陣圖蝕刻,順序是從比較淡的層次開始,逐漸往比較深的層次。

 
我必須把星圖一分為二,因為我找不到既適合雷射切割、內層堅固,大小又能容納整個星圖的櫸木合板。我只好沿著銀河的上緣,將星圖一分為二(圖F)。完成切割後(圖G),把膠帶移除,用不起毛布(lint-free cloth)沾點丙醇清除剩餘碎屑,接著拿塗背板的透明漆,在星圖上塗個2層,以免受潮。

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圖F
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圖G

組裝

依照你在背板所做的記號,排列LED燈泡和整理電線,用夾子加以固定(我特別用雷射裁切長條,在上面鑽幾個螺絲孔),但千萬不要把燈串掐得太緊,記得打開電源測試成功後再進行下一步。在框架背面塗上黏膠並固定到背板上,一樣記得不要掐住電線(圖H)。放置LED控制器(如果有IR接收器也放進去)。
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圖H
在框架另一面塗上黏膠,把背景板輕輕放上去,調整到適當的位置,確保星圖的圓圈在正中央,邊緣平均分布。在噴漆乾掉的表面鋪上柔軟的布料,從上面施加一些壓力,確保整個表面是平整的,壓一整晚讓黏膠乾掉。
 
裁切邊緣以對齊邊框。我會用幾滴黏膠和角釘固定,注意有沒有任何地方需要補漆,如果邊框稍微露出來,就稍微補個底層油藏起來。

黏好星圖

在內框邊緣擠一點黏著劑,把星圖輕輕放上背景板,擠壓到黏著劑上,好了再塗上一層透明漆,放置風乾(圖I)。
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圖I

大功告成!

 
把星圖掛在靠近插頭的地方,這樣會比較容易點亮LED燈泡,不過這個星圖可能很重,所以要審慎規劃怎麼掛。

(譯:謝明珊)
【原文】

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