Movie2Gcode

copier un film avec une imprimante 3D

Contributeur·ice·s

Cedric

Statut du projet

Prototype

Statut de la publication

License

CC-by-sa-3.0

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Matériaux

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Sommaire

Résumé

à l'occasion du travail de la semaine à la fabacademy, je dois concevoir un programme qui interface un ordinateur avec un capteur ou un actionneur.

J'ai choisi de finaliser un projet qui me tiend à coeur : copier un film avec une imprimante 3D

principe de fonctionnement

Un film est décomposé en photogrammes qui sont induviduellement :

vectorisés
transformé en STL
compilé en GCode

à la fin les Gcodes sont empilés, de manière à obtenir un objet 3D dont chaque couche est un photogramme du film.

Le résultat est une décomposition spaciale du mouvement.

problèmes rencontrés

Le point dur est le passage en 3D.

Il existe dans fabmodules gif_stl qui transforme un gif en stl exactement sur ces modalités.

Hélas, il produit des trous dans le maillage résultant (j'ai l'impression que ça correspond aux endroits où les couches n'ont pas le même nomre de pixels pleins).

Ce défaut n'est pas trop grave pour un objet relativement petit, mais pour un film contenant plusieurs centaines d'images, cela provoque un travail de postproduction long et compliqué.

J'ai donc envisagé d'utiliser openscad pour transformer les images en STL.

Mon but initial était de réaliser un STL global de tout le film.

Hélas, openscad utilise beaucoup de ressources, particulièrement pour extruder des dxf. Je n'ai pas réussi à faire un calcul dans des temps raisonnables.

Finalement, je suis arrivé à une solution : openscad réalise un STL par image, puis je calcule le Gcode. à la fin, je compile tous les gcodes pour obtenir un fichier de fabrication complet.

Ce résultat a une caractéristique amusante : je construit un objet 3D sans jamais avoir de maillage global de l'objet, mais j'obtiens quand même un objet réel.

le programme

Comme la chaîne de conversion utilise de nombreux programmes, j'ai réalisé un premier programme en bash :

extraction des images fixes

avec ffmpeg :

fmpeg -i RaceHorseMuybridge.flv images/image-%3d.bmp

le reste des transformations se réalisent en boucle pour chaque image

boucle de traitement

function demon(){

echo "traitement de toutes les images image-$1*.bmp"; for i in image-$1*.bmp; do

       if [ -f ${i} ] 
           then
               	echo "_________________________________________________________${i}";

potrace -o ${i%bmp}eps -k 0.6 -t 50 -B-0.25 -e ${i}; #potrace -o ${i%bmp}eps -k 0.43 --tight -M -0.41 -e ${i}; pstoedit -dt -f dxf:-polyaslines ${i%bmp}eps ${i%bmp}dxf; rm ${i%bmp}eps #ecrit le fichier openscad echo "intersection(){ translate([-4,0,-5])cube([96,63,10]);scale([15,15,1])linear_extrude(height = 0.15, center = false, convexity = 10) import (file = \"${i%bmp}dxf\");}translate([-4,0,0])cube(0.05); translate([91.95,62.95,0])cube([0.05,0.05,0.14]);" > ${i%bmp}scad; echo "calcul du ${i%bmp}STL"; /home/cedric/soft/openscad/openscad -o ../stl/${i%bmp}stl ${i%bmp}scad; rm ${i%bmp}scad; rm ${i%bmp}dxf; echo "_______________________________________${i%bmp}STL ok";

           else
               echo ${i} existe -----------------pas;
       fi

done

}

vectorisation

Pour définir du plein et du vide à partir d'images en valeurs de lumière, je vectorise les images avec potrace

potrace -o ${i%bmp}eps -k 0.6 -t 50 -B-0.25 -e ${i};

openSCAD n'accepte que le format DXF, et potrace en produit, mais une variante non lisible par openSCAD

Je suis donc passé par le format EPS, transformé ensuite en DXF via pstoedit

pstoedit -dt -f dxf:-polyaslines ${i%bmp}eps ${i%bmp}dxf;

création du STL

pour chaque image, je construit un STL à l'aide d'openscad :

intersection(){

 translate([-4,0,-5])cube([96,63,10]);
 scale([15,15,1])
 linear_extrude(height = 0.15, center = false, convexity = 10)
 import (file = "${i%bmp}dxf");

}translate([-4,0,0])cube(0.05); translate([91.95,62.95,0]) cube([0.05,0.05,0.14]);

le fichier est alors rendu pour produire le STL

openscad -o ../stl/${i%bmp}stl ${i%bmp}scad;

multithread quick and dirty

Openscad est assez long à calculer les STL (avec le cheval de muybridge, environ 20sec/image), de plus il n'est pas optimisé pour les multicoeurs.

Pour profiter quand même de toutes les capacités des mon ordinateur et réduire le temps de calcul, j'ai réalisé une fonction multitâche , simplement grâce à l'option "&" des commandes consoles.

for z in {0..4} do echo ${z}1;

  ##lance trois demons sur différentes parties des images

demon ${z}0& demon ${z}1& demon ${z}2& demon ${z}3; echo "premiere fournee finie=====================================================" demon ${z}4 & demon ${z}5& demon ${z}6; echo "seconde fournee finie=====================================================" demon ${z}7 & demon ${z}8& demon ${z}9; echo "troisieme fournee finie=====================================================" done

cette boucle traite jusqu'à 500 images avec un ordinateur 4 coeurs

et permet donc de diviser par 4 le temps de calcul global.

calcul des Gcodes

ils sont réalisés avec Slic3r

comme ce dernier est multicoeur, je n'ai pas intégré ce traitement dans la boucle principale

for i in image-*.stl; do

calcul slicer

slic3r --load ../config.25.plein.ini -o ../gcodes/${i%stl}gcode ${i} echo ${i}; done python mixGcode.py

La dernière commande (mixGcode.py) appelle un script qui compile tous les Gcodes ensemble, en conservant que l'ente et le pied du premier, en ajoutant un ofset correspondant à l'épaisseur des couches.

Résultat

J'ai testé le programme avec le cheval de Muybridge.

Le résultat est plutôt probant.

quelques défaut apparaissent :

comme il n'existe pas de STL à l'origine du GCODE, Slic3r ne calcule pas de supports : il faut donc prévoir cela dans les images

(avec cette vidéo, je l'ai passée dans slomovidéo pour réduire les différences d'images afin qu'elles soient plus proches les unes des autres)

Je vais essayer de réaliser une interface graphique pour rendre la transformation plus généralisable, car pour l'instant, les réglages fins de vectorisation et de mise en page doivent être fais à la main.

interface graphique

Je démare donc la programmation de l'interface graphique pour pouvoir :

choisir les images sources
régler et ajuster la vectorisation
lancer le calcul

j'utilise TKinter avec python.

quelques ressources à ce sujet :

http://www.tkdocs.com/tutorial/firstexample.html

http://www.tutorialspoint.com/python/python_gui_programming.htm