Lithophanie

[electroremy]

Bonjour,

J'ai imprimé une lampe lithophanie, c'est la première que je réalise.

J'ai utilisé de l'ABS white perl pour la lithophanie, et de l'ABS noir pour les pièces "techniques", avec une Prusa I3 MK2s montée dans un caisson.

Pour la lithophanie, j'ai utilisé cette pièce : https://www.thingiverse.com/thing:2382800 qui est un cylindre comportant un motif issu de la Petite Sirène de Disney

J'ai dessiné moi-même les autres pièces de manière à obtenir une lampe de chevet.

Voici les pièces, de gauche à droite :

- l'écrou moleté supérieur

- le flasque supérieur

- la lithophanie

- la colonne qui supporte des morceaux de rubans à led et la partie électronique

- la base, qui sert de capot de protection pour la partie électronique 

- les trois vis M6 avec tête fraisée, qui sont les seules pièces mécaniques non imprimées en 3D, elles servent à fixer la colonne sur la base

Chaque pièce en détail :

J'ai passé les pièces à l'acétone smoothing :

En détail :

Pour la partie électronique, j'ai utilisé l'alimentation vendue avec le ruban à led, et je l'ai intégré dans la lampe :

La lampe est alimentée avec un cordon 220V de lampe de chevet comportant un interrupteur. De cette façon, l'alimentation n'est jamais alimentée en permanence ce qui est préférable.

Voici la fixation des morceaux de ruban et de la partie électronique :

J'ai prévu pas mal de trous dans la base de la colonne pour passer des rilsans de fixation pour la carte d'alimentation et pour le cordon secteur. Il est important que le câble soit bloqué si on tire dessus.

Cette partie socle + colonne + électronique n'est pas démontable sans outil (tournevis plat) :

Alors que le reste de la lampe : la lithophanie, le flasque supérieur et l'écrou sont démontable à la main.

C'est mieux, la lithophanie peut être changé sans outil sans pour autant rendre les parties sous tension secteur accessibles :

On pose la lithophanie :

On pose le flasque :

Et enfin l'écrou :

Voici le résultat :

On peut tourner la lithophanie pour ajuster sa position angulaire :

Je suis satisfait du rendu ; il y a des petits défauts mais il faut regarder de très près pour les voir.

La lampe est jolie et ressemble à un objet acheté dans le commerce et pas à un bricolage amateur.

Ca donne envie d'essayer d'autres choses en lithophanie  

Remarque : la lithophanie doit être imprimée avec un remplissage de 100% (les autres pièces le sont avec un remplissage classique de 15%)

A bientôt

[Kachidoki]

Très belle réalisation.

Une remarque cependant, en général les lithophanies sont imprimées avec le motif à l'intérieur de la lampe. Ainsi lorsqu'elle est éteinte, la lampe ressemble à un bête cylindre. Ce n'est que lorsqu'on l'allume que la magie opère. 

[Lidocain777]

Très sympa, ta réalisation !

Je partage l'avis de @Kachidokiconcernant l'orientation du motif, cependant ça n'ôte rien au fait que ça fasse ce qui est attendu.
Bravo, vraiment !

[electroremy]

@Kachidoki @Lidocain777 pour ce premier test j'ai simplement imprimé la lithophanie trouvée sur Thingiverse telle quelle ; effectivement, ça m'a surpris aussi de voir le relief à l'extérieur.

D'un autre côté, lorsque la lampe est éteinte, le rendu est sympa, notamment grâce au brillant apporté par l'acétone smoothing.

Autre aspect des choses : si je la refait en gravure intérieure, il faut que je prévoie une partie circulaire uniforme en haut et en bas pour un bon calage dans le socle et le flasque.

Vos remarques me donnent une autre idée  Comme une lithophanie avec gravure interne rend le motif invisible en l'absence d'éclairage ; je pourrais mettre à profit cette particularité pour créer sur un boitier des voyants invisibles lorsqu'ils sont éteints, un peu comme les voyants de tableau de bord des voitures, lorsqu'ils sont éteint donnent l'impression qu'ils n'existent pas. Concrètement, on pourrait avoir un boitier électronique avec des voyants en façade, qui, lorsqu'il est éteint, devient un objet discret. Ou encore un afficheur 7 segments (ou matricielle) dont les segments éteints sont totalement invisibles.

La lithophanie que j'ai testée est cylindrique et à priori c'est le plus facile à imprimer ; si je veux en faire une plane :

- si je l'imprime couchée sur le banc, j'aurais une perte de résolution (en niveaux de gris) importante

- si je l'imprime debout, il risque d'y avoir des défauts à moins de prévoir des côtés ou des "jambes de force".

- de même, les formes cylindriques posent moins de problèmes avec la rétraction de l'ABS

[PPAC]

C'est sympa ! ( j'imagine que tu fait déjà tes cadeaux de noël et que c'est pas pour toi   )

Je me dit que tu doit déjà connaitre mais si jamais : https://lithophanemaker.com/ propose plusieurs générateurs ex https://lithophanemaker.com/Lamp Lithophane.html (par contre ils veulent ton mail (vive les mail jetable ) et tu aura de la pub pour leur filament made in USA spécial litho ... )

que je trouve bien mieux que ceux de https://3dp.rocks/lithophane/

[Kachidoki]

Sinon il y a une autre technique plus simple, on se focalise toujours trop sur une seule techno pour tout faire, ici l'impression 3D.

Tu peux tout aussi bien avoir une plaque lisse, et y coller en dessous une feuille de papier imprimée en 2D et en prime, avec les motifs en couleurs !

Pour moi l'intérêt de la lithophanie imprimée en 3D, c'est d'avoir des effets de reliefs "stéréoscopiques", car même les ombres peuvent se "simuler" avec une impression papier.

[electroremy]

Alors c'est assez marrant : @PPAC tu parles de Noël et @Kachidoki de feuille imprimée en 2D...

... et justement voici l'objet "décoratif" que j'avais fabriqué pour ma famille pour Noël en 2019 :

Un truc tout simple, fait avec des moyens "classiques" :

- des chutes de bois pour faire les côtés de la maison, recouvertes avec des décors (murs, fenêtres, tuiles) imprimés sur papier

- une douille avec une lampe à LED 230V à l'intérieur

- pour la façade de la maison, une simple feuille imprimée (OK ça consomme pas mal d'encre noire)

A bientôt

[divers]

Ce serait intéressant de faire l'axe central en translucide pour éclairer la sphère du dessus (je ne sais pas si cela fonctionnerait mais c'est à tenter).

[electroremy]

il y a 3 minutes, divers a dit :

Ce serait intéressant de faire l'axe central en translucide pour éclairer la sphère du dessus (je ne sais pas si cela fonctionnerait mais c'est à tenter).

C'est marrant je souhaitais faire cela aussi au départ  

En fait je pensais prévoir un alésage dans la colonne pour y placer une LED blanche qui dépasse au sommet de la tige fileté pour éclairer l'intérieur de l'écrou.

J'ai fait un test en éclairant le fond du taraudage de l'écrou avec une led blanche, ça ne rend pas bien, car :

- l'écrou est trop épais

- on voit la structure de remplissage interne de l'écrou par transparence, c'est moche car cela "casse" l'effet esthétique de la forme externe de l'écrou.

Il aurait fallu que j'imprime l'écrou sans aucun remplissage ; mais sans remplissage :

- il n'y a pas de support pour le sommet de la sphère

- j'ai peur qu'il y ai un risque de déformation de l'ABS plus important pendant l'impression

- il y a un risque de déformation plus important pendant l'acétone smoothing ; surtout que l'écrou, pour avoir un beau rendu, a demandé un acétone smoothing plus long que les autres pièces, j'avais dû ré-imprimer l'écrou avec un taraudage comportant beaucoup plus de jeu, car après acétone smoothing l'écrou a rétréci et je n'arrivais plus à le visser  

Vos remarques sont intéressantes elles me donne envie de faire une nouvelle version de cette lampe  

[electroremy]

Le 03/11/2021 at 09:09, PPAC a dit :

Je me dit que tu doit déjà connaitre mais si jamais : https://lithophanemaker.com/ propose plusieurs générateurs ex https://lithophanemaker.com/Lamp Lithophane.html (par contre ils veulent ton mail (vive les mail jetable ) et tu aura de la pub pour leur filament made in USA spécial litho ... )

que je trouve bien mieux que ceux de https://3dp.rocks/lithophane/

Merci beaucoup pour ces liens, ces outils prêts à l'emploi sont très intéressants, à la fois complets et faciles à utiliser, ça rend le procédé accessible à tous  

Je créé mes STL avec un outil "maison" ; je m'étais programmé un petit logiciel pour de l'usinage, que j'ai adapté pour générer des STL ; au fur et à mesure je complète et j'ajoute des fonctions. Le logiciel n'est pas terminé, car il est difficile de créer une interface qui ne soit pas une usine à gaz ; ce qui pose le plus de difficulté est la mise au point du langage de script... du coup en attendant de finaliser le logiciel, je créé mes STL en tapant du code dans un module ; c'est amusant et cela offre le maximum de souplesse, mais le logiciel dans cet état "provisoire" n'est pas diffusable  

[PPAC]

Alors là tu me scotch ! tu exploite du OpenSCAD ou autre application de modalisation 3D via des scripts et librairies ? ou tu a un moteur 3D avec export STL que tu a codé ?

[electroremy]

il y a 5 minutes, PPAC a dit :

Alors là tu me scotch ! tu exploite du OpenSCAD ou autre application de modalisation 3D via des scripts et librairies ? ou tu a un moteur 3D avec export STL que tu a codé ?

Alors, j'ai créé mon propre logiciel, qui permet, à l'origine, d'usiner une pièce en 2.5D à partir d'une image BMP en couleurs.

Ce logiciel a été commencé en 2011, époque où je me suis équipé d'une petite fraiseuse à commande numérique.

 

Le principe est que chaque couleur dans l'image correspond à une hauteur Z. En fait, c'est presque de la lithophanie mais avec un nombre limité de couleurs et une vectorisation.

Pour chaque "couche" (niveau de Z) :

- 1) une conversion en noir et blanc est faite

- 2) les contours sont détectés avec l'algorithme PoTrace, l'image est alors "convertie" en vectoriel, sous forme d'une "forêt de contours"

- 3) les contours sont lissés avec des équations de traitement numérique de signal (c'est ma spécialité de fin d'études) adapté en 2D (je n'utilise pas le lissage de PoTrace car il transforme les cercles en "patates", PoTrace est adapté pour de la vectorisation de dessins artistiques au crayon où il faut avoir de beaux angles vifs mais pas pour de l'usinage)

- 4) un algorithme de ma conception réalise une "détection de perçage" optionelle ; en gros on identifie les trous ronds (avec une tolérance et un diamètre maxi) pour les réaliser par perçage plutôt que par fraisage

- 5) je génère les parcours d'outils de pointage (avant trou avec fraise à graver) puis de perçage - il est important de pointer les trous avant perçage, car sinon, les forêts "ripent" et les trous sont percés avec non seulement une position incorrecte mais en plus de travers

- 6) j'utilise la librairie Clipper pour générer des parcours d'outils (offset de polygones) pour l'ébauche, la demi-finition et la finition, en faisant moi-même la correction de rayon d'outil

- J'ai prévu un pointage, un perçage et un usinage en "deux étapes de bridages", c'est à dire qu'on fixe la pièce sur la fraiseuse avec un premier jeu de brides, le logiciel va générer un premier lot de fichiers G CODE qui usine toute la pièce sauf les parties recouvertes par les brides, avec une marge de sécurité, puis ensuite on fixe le deuxième jeu de brides, on retire les premières, et le logiciel va générer un deuxième lot de fichiers G CODE pour pointer, percer et usiner les endroits qui étaient recouverts par le premier jeu de brides

- Pour les paramètres de coupe, étant donné que je travaille le bois, j'ai prévu une option pour ajuster les vitesses de coupe et d'avance en fonction du sens du fil du bois

- 7) j’optimise les parcours d'outils avec un algorithme génétique pour réduire les déplacements

- 8 ) enfin, j'écris les G CODE, ils ne comportent que des déplacements linéaires (G0 et G1) sans correction d'outils et sont donc compatible avec toutes les fraiseuses

J'ai conçu ma visualization et simulation usinage avec OpenGL

 

Ce que je viens de décrire est la version initiale du logiciel.

On peut créer une pièce à partir d'une image, c'est très pratique :

- prenez un logo sous forme d'image et vous avez une pièce  

- dessinez un truc avec Word ou un logiciel de dessin "classique" et vous avez un pièce  

- prenez une image de circuit imprimé et vous pouvez le graver et le percer à la fraiseuse, même si c'est un très vieux circuit imprimé scanné dans une revue des années 1970 ou 1980  

 

Rapidement, je l'ai amélioré en permettant, en plus de l'usinage d'images, d'ajouter des formes vectorielles directes...

...mais je butte sur la création d'un langage de script permettant de le faire, l'analyse de syntaxe est complexe

 

Lorsque j'ai eu mon imprimante 3D en 2017, j'ai ensuite ajouté "naturellement" une fonction d'exportation au format STL pour pouvoir imprimer mes pièces en 3D en plus de pouvoir les usiner.

Les triangles du fichier STL sont créés :

- soit directement (pour les "murs" verticaux entre couches)

- soit avec deux méthodes de triangularisation de polygône : Poly2Tri qui est optimale mais non robuste (elle peu échouer), et en cas d'échec avec LibTess qui marche à tous les coup mais qui est non optimale

 

Et ensuite, j'ai ajouté des fonctions de création de fichiers STL en 3D "libre", et pas seulement en "2.5D"

Mais là aussi, je butte sur la création d'un langage de script permettant de le faire, l'analyse de syntaxe est complexe

 

Le logiciel a été commencé il y a plus de 10 ans maintenant et il n'est toujours pas terminé

Il est codé en DOT.NET (interface en VB.NET, algorithmes en VB.ET et en C#), le code a été optimisé pour une occupation RAM réduite et une vitesse d'execution importante. VB.NET n'a plus rien à voir avec VB5 ou VB6, quand on maîtrise ce langage c'est aussi rapide que du C# ou du C++. Les fonctions de visualisation - y compris 2D - utilisent Open GL pour bénéficier de l'accélération matérielle de la carte graphique car les bibliothèques GDI et GDI+ de Windows sont trop lentes pour de la CAO.

 

Voilà !

Si ça t'intéresse, je peux publier des copies d'écran avec un exemple de pièce

[PPAC]

D'accord ... alors là tu me sur-scotch puissance 100 !

Donc de ce que je comprend tu manipule Fourier les doigts dans le nez, et tu a un très bon niveau en programmation ... chapeau !

Je me dit que tu a tout pour arriver a créer et implémenter un langage de script ... je suppose que LEX et YACC te parle plus qu'a moi  car dans mes souvenir un analyseur et interpréteur de langage c'est du taf et vite une usine a gaz si tu le fait sans se genre d'outils sauf si tu fait un petit interpréteur de langage tortue/logo ... mais là tu semble sur un tout autre niveau ... 

Modifié (le) Novembre 10, 2021 par PPAC

[electroremy]

il y a 1 minute, PPAC a dit :

Donc de se que je comprend tu manipule Fourier les doigts dans le nez, et tu a un très bon niveau en programmation ... chapeau !

Avec l'électronique et le bricolage, la programmation c'est une de mes passions depuis que j'ai eu un Amiga 1200 quand j'avais 13 ans

Plus tard j'ai eu la chance de pouvoir étudier ça sérieusement en école d'ingé... donc je n'ai pas de talent particulier  

Citation

je suppose que LEX et YACC te parle plus qu'a moi  

Alors... je ne sais pas du tout ce que c'est  

Le développement informatique est très vaste, même en y étant très investit on ne connait qu'un nombre limité d'outils et de technologies

Quand on a de bonnes bases (maths, physique, grands principes de conception d'un logiciel) on peut en apprendre autant qu'on veut... le seul problème c'est le temps disponible ainsi que la durée assez courte d'une vie humaine.

Quand on voit la somme de connaissances, de techniques, de livres, de films, de musiques qui ont été créés, nous sommes tous condamnés à finir notre vie ignorants  

Rien que chez moi, en voyant le nombre de projets "à faire" ou "à finir" qui traînent un peu partout sur les étagères maudites de la procrastination, je me dis que je risque de mourir en laissant un certain nombre d'oeuvres inachevées - et que vu la tronche de certains trucs, que si des archéologues tombent dessus dans 500 ans ça va leur faire un sacré schmilblick Le drame c'est quand un truc devient obsolète avant d'être terminé.

Le jour où je trouve un génie dans une lampe je lui demande direct la possibilité d'avoir un temps infini  

[Savate]

il y a 4 minutes, electroremy a dit :

Alors... je ne sais pas du tout ce que c'est

Je suis déçu, tout le monde devrait connaître Lex et Yacc  (ça me rappelle ma jeunesse)

il y a 7 minutes, electroremy a dit :

Le jour où je trouve un génie dans une lampe je lui demande direct la possibilité d'avoir un temps infini 

Si tu lui demande ça, tu va finir bloqué dans une photo toi  

[PPAC]

il y a 12 minutes, electroremy a dit :

Citation

je suppose que LEX et YACC te parle plus qu'a moi  

Alors... je ne sais pas du tout ce que c'est  

 https://fr.wikipedia.org/wiki/Lex_(logiciel) et https://fr.wikipedia.org/wiki/Yacc_(logiciel) 

Mais là aussi c'est tout un monde ... et oui il nous faudrait un génie ou alors faire du travail collaboratif (mettre ton projet sur github ? tu trouvera peut être des adeptes )... 

Modifié (le) Novembre 10, 2021 par PPAC

[electroremy]

Bonjour,

Je viens de créé une autre lithophanie d'une façon différente.

Je l'ai générée moi-même avec une petite fonction ajoutée à mon logiciel maison, et je l'ai imprimée 'à plat' pour voir ce que ça donne.

Les résultats sont amusants et intéressants.

J'ai utilisé comme image de départ mon image de profil  

Tout le monde connait le principe, chaque pixel de l'image est un point (ou plutôt un carré), dont la couleur va correspondre à une valeur d'épaisseur.

Pour ce faire, il faut, à partir de la couleur, calculer le niveau de gris.

La formule "classique" est Niveau de gris = 0,299 * R + 0,587 * G + 0,114 B

Rien n'empêche d'utiliser d'autres coefficients... pour ceux qui ont connu l'époque héroïque de la photo argentique, il existait différentes sortes de pellicules photos noir et blanc qui ne réagissait pas de la même façon au différentes couleurs. Certaines pellicules n'étaient pas sensibles au bleu, aussi, lorsqu'on faisait des photos en extérieur de jour par temps clair, on obtenait des photos avec un ciel noir et des nuages blancs. Lors des séances photos et lors du tournage des films noir et blanc, les acteurs étaient parfois maquillés avec du maquillage aux couleurs "punks" (vert, bleu, ...) conçu pour bien rendre en noir et blanc  

Après calcul des niveaux de gris, il faut générer une surface en 3D.

Si on se contente de créer un carré pour chaque pixel, on obtient une surface en marches d'escalier "à la Lego ou Minecraft" qui n'est pas terrible...

J'ai préféré générer 8 triangles par pixel; ces 8 triangles relient le centre du pixel aux coins et aux centres de chaque côté

La coordonnée Z du centre du pixel correspond à son niveau de gris.

La coordonnée Z du centre d'un côté du pixel correspond à la moyenne du niveau de gris des deux pixels partageant ce côté.

La coordonnée Z d'un coin du pixel correspond à la moyenne du niveau de gris des 4 pixels communs à ce coin.

Voici ce que ça donne en image (j'ai pris une image avec une faible résolution pour que les triangles soient visibles) :

- l'image de départ :

- la surface en 3D générée (on voit bien les 8 triangles par pixel) :

 

On peut optimiser en fusionnant les triangles dans les zones comportant des aplats de couleurs, cela rend l'affichage et le chargement du fichier plus rapide :

 

Le gain apporté par cette fusion des triangles n'est pas flagrant sur cette image, mais sur une image avec une résolution plus importante, on économise pas mal de triangles.

Il y a un petit soucis cependant : cette optimisation génère des erreurs "unmatched edge" (similaire au "T-junction problem") dans le fichier STL mais cette erreur est bien tolérée par mon slicer.

 

Pour faire ma pièce, je prend une image de 500 pixels de côtés.

Pour que le résultat soit meilleur, il faut ajouter un peu de flou pour que le changement de couleur d'un pixel à l'autre ne soit pas brutal :

 

Voici l'image originale :

 

Et l'image avec un peu de flou :

 

La visu en 3D de la lithophanie générée :

 

Je l'ai imprimé "à plat", en ABS white pearl de chez Grossiste 3D, avec une première couche à 0.20mm et les suivantes à 0.10mm

Cela me donne, après découpe au slicer, 23 niveaux de gris selon l'axe Z.

Le résultat n'est à priori pas très encourageant :

L'épaisseur la plus fine étant faible, on voit le motif par transparence (j'aurais dû avoir une épaisseur mini de la lithophanie plus grande) :

 

Voyons ce que ça donne à la lumière...

- côté lisse face à moi, ça fonctionne mais bof :

- côté "rugeux" face à moi, c'est beaucoup mieux :

En fait, c'est mieux d'imprimer la lithophanie pour le motif soit à l'extérieur de l'objet, c'est à dire du côté visible

Malheureusement, sans éclairage par l'arrière, le motif est assez moche (voyez la photo plus haut de la pièce sur le plateau de l'imprimante)

=> il faudra faire une lithophanie à partir de DEUX images : une pour la couleur (épaisseur) et une autre pour la forme 3D "bas relief"...

...c'est plus facile à dire qu'à faire  

J'ai essayé de faire une finition de la lithophanie à l’acétone smoothing.

J'ai fait un support en bois recouvert de ruban de masquage bleu pour poser la pièce (cela évite que la pièce colle), en la retournant régulièrement pour que le l'acétone pénètre des deux côtés :

 

La pièce s'est beaucoup déformée, elle est plate et la partie la plus fine est très tendue :

 

Elle est pas jolie ma tortilla ?  

 

Le rendu n'est pas vraiment meilleur, c'est même moins bien car l'acétone smoothing a rendu translucide la partie la plus fine :

La translucidité trop prononcée rend indispensable l'utilisation d'une source de lumière homogène avec diffuseur :

A bientôt

Vous avez peut être remarqué que les triangles sont orientés "bizarrement"

J'ai apporté une petite amélioration de l'algorithme, pour que les 8 triangles correspondant à un pixel aient tous le centre du pixel comme l'un de leur trois sommets :

Ca correspond mieux au principe voulu, et on voit mieux dans le mesh où se trouvent les pixels de l'image originale