[Rolf]

In Gerhards (Altesel) Thread ist hier viewtopic.php?f=180&t=171433&start=575 das Thema aufgekommen, welche Möglichkeiten es gibt, um Dinge alt, verformt, verbogen, unregelmäßig und damit letztendlich natürlich aussehen zu lassen. Gerhard hat dort mit Recht darum gebeten, dieses Thema in einen eigenen Thread auszulagern. Dieser Aufforderung komme ich hiermit nach und mache einen Thread für alle Themen, Ideen und Verfahren rund um "Nichtperfektion, Alterung durch Design, unregelmäßige Konturen" auf. Damit verbinde ich die Hoffnung, dass wir hier zum einen eine Sammlung von Ideen zu diesem Thema bekommen und uns zum anderen auch über die Vor- und Nachteile und vielleicht auch die Grenzen solcher Verfahren austauschen.

In der Realität gibt es ja immer wieder Dinge, die nicht oder nicht mehr perfekt aussehen. Beispiele hierfür (die ich teilweise aus dem genannten Thread geklaut habe) sind:
- rauhe Betonteile / rauh verputzte Teile
- abbröckelnder Putz
- krumme Holzteile
- Natursteinmauern
- alte Dächer mit unregelmäßig liegenden Ziegeln
- verbogene Metallteile

Bei der Konstruktion im CAD kommt aber nun ohne zusätzliche Maßnahmen in der Regel ein perfekt regelmäßiges Teil heraus. Um dieses unregelmäßig zu machen, wurden in dem anderen Thread folgende Verfahren vorgestellt oder erwogen:
- aufrauhen von Flächen durch Einsatz entsprechender Optionen im Slicer
- unmittelbare Konstruktion unregelmäßiger Konturen
- Verformung von Teilen mit Hilfe von Algorithmen, die auf Zufallszahlen beruhen
- Rekonstruktion dreidimensionaler Strukturen aus Fotos mit Hilfe spezieller Software (hier wird also die in der Realität vorhandene Unregelmäßigkeit genutzt, um ein unregelmäßiges 3D-Modell zu erhalten)
- erwogen wurde darüber hinaus der Einsatz von Fraktalen

So, das war es jetzt zur Einleitung von mir. Ich freue mich auf eine rege Diskussion.

Viele Grüße
Rolf

[Paderborner]

Hallo Rolf,
ich finde es eine gute Idee das du diese Seite aufgemacht hast,
ich bin schon sehr gespannt auf die ersten Beiträge hier.
Leider kann ich selbst im Moment nichts dazu beitragen, aber wer weis , irgendwann habe ich bestimmt etwas passendes.

Grüße aus Paderborn

Dieter

[Rolf]

So, hier kommt jetzt von mir noch eine ausführliche Erläuterung zum Thema "Verformung von Teilen mit Hilfe von Algorithmen, die auf Zufallszahlen beruhen". In diesem Fall konstruiert man also nicht die Verformung sondern man programmiert sie.
Dabei kann so etwas wie diese Schwellen hier herauskommen


Und wie geht das nun im Detail? Vorsicht, die folgenden Erklärung wird notgedrungen sehr mathematisch:
Prinzipiell bin ich folgendermaßen vorgegangen (zur Veranschaulichung siehe die Tabelle und das Diagramm unten):
- Am Anfang steht eine Folge von Zufallszahlen (ganz linke Spalte in der Datei)
Würde man nur diese Zahlen für die Verformung verwenden, wäre die Schwelle ein wildes Zickzackmuster und hätte nichts mit einem natürlichen Verlauf zu tun. Da muss also etwas passieren.
- Der erste Schritt ist, die sogenannten Dichte der Zufallszahlen zu ändern (also die Wahrscheinlichkeit, mit der bestimmte Zahlen vorkommen). Diese sollte im Grunde einer Gaußschen Glockenkurve angenähert werden, so dass Zahlen nahe 0 viel häufiger vorkommen als Zahlen nahe +/-1. Eine zugegebenermaßen sehr grobe Annäherung ist, die Zahlen einfach hoch 3 zu nehmen. Dies ist in der zweiten Spalte passiert.
- Nun muss die Folge geglättet werden. Dies geht am einfachsten so, dass man die Zahlen aufsummiert und ab der zweiten Zahl noch jeweils 10% der Summe abzieht (das Abziehen ist nötig, damit die Summe nicht zu weit von 0 wegläuft; wenn sie das tut, kommt im nächsten Schritt Unsinn heraus). Nachrichtentechnisch gesprochen wendet man einen Tiefpass 1. Ordnung auf das Signal der Zufallszahlen an. Dies ist in der dritten Spalte passiert.
- Diese Glättung wurde nun in der 4. und 5. Spalte jeweils wiederholt.



Betrachtet man die Kurven, dann sieht man, dass die Kurven immer glatter werden. Man sieht aber auch, dass die Kurven bei der dritten Glättung (3. Tiefpass) weglaufen. Deshalb bestehen die Schwellen oben im wesentlichen aus den Ergebnissen der zweiten Glättung (2. Tiefpass), denen noch ein bisschen von der ersten Glättung (1. Tiefpass) beigemischt ist.

Nun bleibt noch ein Problem: Da, wo die Schienen sind, sollte die Schwelle genau mittig unter den Kleineisen sein. Dort sollte die seitliche Verschiebung also 0 sein. Dies habe ich erreicht, indem ich die Verschiebungen zwischen den Schwellen mit den Werten einer Parabelfunktion multipliziert habe, die ihre Nullstellen genau unter den Schienen hat. Außerhalb der Schienen habe ich Tangentengeraden an die Parabel verwendet. (Die Parabel hätte hier unrealistisch große Verformungen ergeben, da sie schnell wegläuft.)
Rückblickend betrachtet wäre es wahrscheinlich besser gewesen, statt der Parabel und den Geraden eine Kosinusfunktion zu verwenden.

Ende der mathematischen Erklärung
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Was hat diese Vorgehensweise nun für Vor- und Nachteile?
Vorteile:
- Nahezu beliebig viele Varianten möglich; jedesmal, wenn ich ein neues Gleis berechne, bekomme ich auch neue Schwellenformen. Daher gibt es keine Wiederholungen.
- Bei geschickter Parameterwahl recht natürliches Aussehen
Nachteile:
- Viel Mathematik und Programmierung notwendig.
- Geht nur in CAD-Systemen, in denen Programmierung oder Skripting möglich ist (bei mir OpenSCAD)
- Ich habe es bisher nur für eindimensionale Verformungen halbwegs natürlich hinbekommen.
- Die Rechenzeit wird groß; eine nach den gleichen Prinzipien erzeugte Holzmaserung auf den Schwellen führt dazu, dass die Rechenzeiten für die STL-Erstellung teilweise nach Stunden zählen.

Auch wenn ich damit die Schwellen und auch ihre Maserung halbwegs nach meinen Wünschen hinbekommen habe, so überwiegen für mich doch die Nachteile. Die Holzmaserung sollte besser anders erzeugt werden.

Viele Grüße
Rolf

[FIEROSE]

Zu unregelmäßigen Steinmauern hätte ich eine Idee:
In Thinkercad gibt es die Möglichkeit ein Fotos einzulesen und dieses dann als Reliefoberfläche auf einen Körber zu legen. Da werden also im Original vorhandene Unrägelmäßigkeiten auf das Modell mit übertragen.
Ich habe damit mal ein wenig experimentiert, aber auch Zeitgründen nicht weitergemacht. Aber die ersten Ergebnisse waren schon ganz gut. Leider ist es aber nicht so einfach die richtigen Einstellungen zu finden.

Eine Kopsteinpflasteroberfläche kommt damit aber schon ganz gut rüber.

[Sieghard]

Dies erscheint auch für mich als ein gangbarer Weg. Danke.
Sieghard

[Enkelbahner]

Hallo in die Runde,

...so jetzt mal was von mir zu der Ungenauigkeit mit Fotos.

Die Klugsche....ecke:
Die Technik heißt heightfield und kommt aus der Welt der 3D-Renderer (Poray, Blender usw).
Da die 28mm-Häuslebauer das intensiv nutzen, gibt es für die meisten CAD-Systeme Konverter.
openSCAD kann es "ab Werk".

Die Praxis:
Wer seine Mega-Pixelkamera nutzen möchte, sollte erst mal in ein Rechenzentrum investieren. Technisch muss jedes Pixel zu jedem Nachbarpixel ein Polygon aufbauen. Bei mir ist mit openSCAD bei ca. 350x350 Pixel Schluss. Realistischer (in Form von Machbarkeit) sind Bilder mit 100x100 Pixel. Das heißt bei einem Teil von 100x100mm eine Auflösung von 1mm (x/y)- Die z-Auflösung ist bei openSCAD immer 100. Die resultierende stl-Datei ist alles andere als kompakt.

Was ist mit der Technik machbar?
Ich verzichte hier mal auf ein Beispiel von mir, da die 28mm-Häuslebauer das Netz damit fluten. Da nimmt man in der Regel 200x200 Pixel für ca. 125 x 125 mm Platten (also genau: "five square inch"). Dort gibt es auch jede Menge heightfield Bilder für Strukturen. Diese Bilder sehen schon sehr speziell aus, mit Fotografieren kommt man da nicht weit.

Tutorials, Erklärvideos (die "PLA paintbrush" sind teilweise sehr gut!) und Dateien findet ihr in der Suchmaschine eurer Wahl oder bei thingiverse
unter den Stichworten "openlock", "Printable Scenery" oder "Printable Terrain". Für openlock Böden gibt es komplette Anleitungen, wie das Bild zur Struktur wird.


Grüße in die Runde

Ulli


...und immer schön Gesund bleiben !

[Enkelbahner]

Hallo in die Runde,

In Gerhards (Altesel) Fred wurde nach Holzstruktur gefragt. Da Holzstruktur eigentlich hier hin gehört und ich nicht Gerhards Fred stören möchte, mal eine kurze Anleitung für die Praktiker.

Zitat

---

Eine Brettaußengeometrie ist ja nicht sonderlich schwierig, aber die Holzstruktur überfordert mich.

---

Holzbrett, wie geht das ?

1 - Foto des Lieblingsfurnieres machen.
2 - dann Schwellwert erzeugen und den Regler so verschieben bis die Struktur gut zusehen ist.
3 - Ausschnitt machen (meiner ist 200x200 px)
4 - Weichzeichner über das Bild laufen lassen
5 - speichern

6 - ins CAD einlesen und TÄDÄÄÄÄÄH ! Es ist ein Brett !




Gruß

Ulli

[Lio]

Hallo,

ein zugegebenermaßen etwas älterer Thread, der mir aber nach Suche nach "Holzmaserung" ausgespuckt wurde. Vielleicht liest Enkelbahner hier mit und kann mir den Schritt 6 erklären (auch ich verwende OpenSCAD) - wie lese ich ein "Foto" ein, so dass es zu einer 3D-Struktur wird?

(Mein Anwendungsfall: eine Holzschwelle für Gleise)

[Lio]

Und damit ich nicht nur schnorre, sondern hier einen eigenen Beitrag leiste: so habe ich mit Zufallszahlen für die Lage von Einzelsteinen (Verdrehung, Neigung) ein Kleinpflaster in N in OpenSCAD erstellt, falls es jemand brauchen kann:

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$fn=5;
 
// Kleinpflaster
a=100/160; // Kantenlänge
f=0.1; // Fugenbreite
h=0.2; // Höhe (Fugentiefe)
 
ny=80;  // Anzahl Steine in y- bzw.
nx=120; // in x-Richtung
 
// Größe des Objekts
echo ("Größe", nx*(f+a), "x", ny*(f+a));
 
// Zufallsgrößen für Unregelmäßigkeit 
w=2.5;
ra=rands(0.9*a, 1.1*a, nx*ny, 10); // Variation Steingröße
hr=rands(0.9*h, 1.1*h, nx*ny, 10); // Höhenvariation
wrz=rands(-w, w, nx*ny, 10); // Zufällig verdreht um +-/w°,
wrx=rands(-w, w, nx*ny, 10); // zufällig verkippelt in x-,
wry=rands(-w, w, nx*ny, 10); // zufällig verkippelt in y-Richtung
 

translate([0, 0, -1])
    cube([nx*(a+f), ny*(a+f), 1]);
 
for (y=[0:ny-1])
    for (x=[0:nx-1]) {
        i = y*nx+x;
        translate([(y%2==0 ? a/2 : 0) + x*(a+f), y*(a+f), 0])
            rotate(wrx[i], [1, 0, 0])
            rotate(wry[i], [0, 1, 0])
            rotate(wrz[i], [0, 0, 1])
                cube([ra[i], ra[i], hr[i]], center=true);
    }
 
 

Bild entfernt (keine Rechte)

Das Maß der Unregelmäßigkeit kann man in den Parametrierungen der srands()-Funktion selber einstellen.

[Enkelbahner]

Hallo @Lio,

... was zum spielen:

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// Heightfield demo
// brett
 
translate([0,0,1])
scale([0.15,0.05,0.002])
surface("holz2.png");
 
cube([30,10,1]);
 

Wichtig ist der cube() als Bodenplatte, sonst zerbricht das Brett.

Mein Holzmuster (einfach ein Bild vom Türrahmen gemacht und dann wie oben beschrieben bearbeitet):
Bild entfernt (keine Rechte)


EDIT: Das Bild muss "holz2.png" heissen , Dateinamen gehen hier ja verloren.


Disclaimer:
Meine Aussagen zu den CAD-Systemen beziehen sich auf meine Art zu Arbeiten und meine Hardware. Der Austausch von Rechner oder der Person vor dem Rechner kann entscheidende Verbesserungen bringen. Und ich habe nicht immer Recht...


Gruss aus dem Bergischen Land,
Ulli

[klca]

Zitat von FIEROSE im Beitrag #4

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Zu unregelmäßigen Steinmauern hätte ich eine Idee:
In Thinkercad gibt es die Möglichkeit ein Fotos einzulesen und dieses dann als Reliefoberfläche auf einen Körber zu legen. Da werden also im Original vorhandene Unrägelmäßigkeiten auf das Modell mit übertragen.
Ich habe damit mal ein wenig experimentiert, aber auch Zeitgründen nicht weitergemacht. Aber die ersten Ergebnisse waren schon ganz gut. Leider ist es aber nicht so einfach die richtigen Einstellungen zu finden.

Eine Kopsteinpflasteroberfläche kommt damit aber schon ganz gut rüber.

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Ich stehe auch noch ganz am Anfang mit CAD und meinem 3D Drucker aus dem Grunde interessiert mich dieser Thread auch sehr und somit hänge ich mich auch mal hier rein, auch wenn ich sozusagen CAD 0. Semester bin - ein paar Sachen für den Haushalt habe ich schon gemacht, bzw. vorhandene STL-Dateien nachbearbeitet, aber noch nichts für den H0 Bereich, so dass es natürlich aussieht…

Gruß Carsten

[Lio]

Hallo Ulli,

vielen Dank für dein Beispiel. Ich werde es nachher gleich mal ausprobieren!