Lasersko graviranje 3D modela unutar kristalnog stakla

Laser engraving of 3D models inside crystal glass

Zvonimir Sabati, Andrija Bernik, Jana Žiljak Vujić

Sažetak

3D model je osnovna građevna jedinica 3D računalne grafi ke i matematička reprezentacija trodimenzionalnogobjekta u 3D programskom okruženju. 3Dmodel reprezentira stvarni objekt koristeći skup informacijao poziciji točaka i drugih informacija u 3D prostoru. Osnovni gradivni 3D elementi mogu bitirazličiti poligoni,linije, zakrivljene površine, itd. 3D model se može dobiti računalnim modeliranjem, različitim tehnikama skeniranja objekata ili preoceduralnim modeliranjemkoristeći razne algoritamsketehnike. Kako bi modelu dodali dimenziju realnosti potrebno jena njegovu poligonalnu mrežu primjeniti teksture u obliku fotografi ja, ilustracija, grafi ka ili kombinacija istih. Teksturom se površini modela mogu dodati detalji koji nisu ili se ne mogu modelirani poligonima, a koje svojom rezolucijom utječuna vrijeme procesuiranja i brzine prikaza. Za potrebe ovog rada koristi se dokazano najprihvatljiviji obj. format zapisa. U ovom radu će se govoriti o primjeni gotovog 3D modela kod laserskog graviranja unutar stakla. Za tu prigodu će se koristiti laserski stroj s laserskom cijevi maksimalne izlazne snage 3,7 W i laserskom diodom s 532 nm valne duljine, klase 3B. Istraživanje je provedeno na različitim vrstama stakla od običnog fl oat stakla do bijelog čistog K9 ili BK7 stakla debljina od 6mm do 100mm. Nisu korištena stakla s posebnim premazima, sigurnosna, kaljena ili žičana stakla. Rezultati nedvojbeno pokazuju da je moguće provesti graviranje u navedenim vrstama stakla, ali s različitom snagom laserske zrake. Najkvalitetniji rezultati su dobiveni graviranjem u K9 staklu, a najlošiji je rezultat graviranja u akrilnom (plexiglas) staklu. Očekivano, jer je K9 bistro i bezbojno optičko borosilikatno staklo s vrlo niskim stupnjem inkluzije i mjehurića. Predstavlja najkorištenije tehničko optičko staklo za izradu visoko kvalitetnih optičkih djelova u rasponu od vidljivogpa sve do IC spektra. Procesu graviranja prethodi konverzija i obrada poligonalnog modela u tzv. „oblak točkica“, s veličinom gravirane točkice od 0,05mm. Zbog iznimno visoke temperature u točki graviranja, potrebno je utvrditi optimalan razmak između točkica kako ne bi došlo do pucanja stakla uslijed preklapanja točkica. Graviranje 3D zaobljenih modela ili modela s ravnim horizontalnim ili vertikalnim poligonima zahtijeva različite algoritme za utvrđivanje razmaka između točkica. Istraživanje je pokazalo da je algoritam za horizontalnu ravninu jednostavniji i da je moguće predvidjeti konačni rezultat graviranja. Za vertikalno graviranje je situacija složenija, jer je utvrđeno da pravilna točkica mijenja oblik u elipsasti i samim time je teže utvrditi precizan algoritam. Osim pronalaženja optimalnog algoritma za razmak između točkica, postavlja se i dodatni uvjeti na proces izrade 3D modela. Naime, postoje nekoliko tehnika stvaranja 3D modela za lasersko graviranje. Najprihvatljivije je prostorno skeniranje i fi zičko 2D/3D modeliranje. Postoji još i generiranje elemenata za graviranje na temelju stereo kamera ali takav pristup ne daje 3D model niti mogućnost prostorne manipulacije. Orjentacija ovog rada je na 2D/3D modeliranje. Istraživanjem metoda izrade modela dolazi se do zaključka kako 3D model koji je kreiran u svrhu graviranja i u svrhu računalne animacije ne smije imati ista svojstva. Isto vrijedi i za modele koji su namijenjeni renderiranju ili računalnim igrama. Model namijenjen graviranju mora imati pravilnu i trianguliranu strukturu kod koje nema duplih rubova, nepostojeće geometrije niti poligona koji se preklapaju. Rezultat poštivanja navedenog standarda dovodi do ispravnog tumačenja prostornih elemenata i pravilne strukture generiranog oblaka točkica. Nijanse koje su poželjne kod izgleda graviranog oblaka točkica mogu biti rezultat vrlo detaljnog modeliranja, nejednakih gustoća točkica ili upotrebom tekstura. Preporuka, potvrđena dugogodišnjim istraživanjem, je korištenje tekstura koje su usko vezane sa UV prostornom mapom koja se generira prilikom izrade 3D modela. Posebna pažnja se treba pridodati izradi navedene mape jer sustav za lasersko graviranje posjeduje nedostatke u tumačenju naprednijih elemenata sofi ticiranih 3D programa. Istraživanja i prijedlog standarda za 3D modeliranje i kreiranje pripadajuće 2D teksture su navedeni u ovom radu kroz niz grafi čkih prikaza i praktičnih rješenja.

Abstract

A 3D model is both the basic building unit of 3D computer graphics and a mathematical presentation of a 3D object in a 3D environment. A 3D model presents a real life object by using a set of information about the position of points and other information in 3D space. Th e basic 3D building elements can be polygons, lines, curved areas, etc. A 3D model can be designed by either computer modelling, various scanning techniques of objects or by procedural modelling using algorythm based techniques. In order to add a real life eff ect dimension to a model, it is necessary to apply on its polygonal network a texture such as a photo, an illustration, a graphic or a combination of all of them. Th e texture adds details which cannot be modelled by means of polygons. Th e resolution of the details has a great eff ect on both the processing time and the display time. For this paper we have used the best record format. Th is paper presents the implementation of a fi nished 3D model in laser engraving inside the glass. For the purpose we have used a laser device with a laser tube of 3,7 W output power and a 532 nm laser diode, class 3B.

Patrik Ervells latest collection is ironically titled “Software”ADIDAS ORIGINALS TUBULAR SHADOW. In the notes from the presentation, Ervell says he was interested in developing tension between nostalgia and sci-fi,NIKE ZOOM WINFLO 3 and even included 90s cyberpunk amongst his influences. Ervell developed this point of view by creating an imaginary software company called Idegen software systems. He then re-appropriated the company’AIR JORDAN XXXI MENs logo in several of the collection’s garments. Elsewhere,MBT TARIKI MEN mohair coats with oversized lapels made an appearance alongside mock neck tees,NIKE AIR JORDAN RETRO 5 police-inspired ribbed sweaters,MBT FORA GTX WOMEN flight bombers, and polyurethane leather coats. The setting was also suitably dystopian, and the resulting ambiance was something akin to if the creators of Deutschland 83 and Hackers met up and decided to create a collection… We mean that as a compliment.Yesterday afternoon,JORDAN CP3 IX MEN artist JR spent the day working on his latest collaborative piece with Daniel Arsham in Greenpoint,NIKE AIR MAX 90 Brooklyn,MBT KIMONDO GTX MEN NYC. Connecting the lines between art, architecture, dance and theater, Daniel Arsham has been known to subvert existing architectural structures in unconventional,NIKE CLASSIC CORTEZ NYLON playful ways; confusing and confounding the expectations of space and form. Source: Street Art News .