基于3D打印技術(shù)可視釣魚裝置數(shù)字化設計與試制 *

孟少明，李 培，譚海林，陳 艷，唐前鵬

(湖南化工職業(yè)技術(shù)學院 機電工程學院，湖南 株洲 412000)

0 引 言

釣魚是一種深受大眾熱愛的體育運動，野釣更受人們追捧，野釣一般在天然水域進行戶外垂釣，尤其是在一些水庫、湖泊等大型水域野釣非常讓釣魚人上癮，野外垂釣重要的一點就是如何選擇釣位，然后就是打窩誘魚、拋竿垂釣，由于野釣的不確定性，使得野釣的難度增大。如果能夠在拋出誘餌后，立即可判斷附近是否有魚(等待一定時間，如果明確沒魚，可換地方投餌)，這樣可大大增加野釣的成功率。 因此，一種定點投餌可視釣魚裝備應用而生。

筆者通過以可視釣魚裝置為載體，以3D打印技術(shù)為支撐，開展3D打印技術(shù)在機械產(chǎn)品研發(fā)與樣品制造中的應用研究。3D打印技術(shù)是一種以數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀、線狀塑料或金屬等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)[1]。傳統(tǒng)的產(chǎn)品從設計到生產(chǎn)要經(jīng)過漫長的周期，一些很復雜的產(chǎn)品需要耗費大量的時間對原料進行加工和建造[2]。而3D打印技術(shù)集產(chǎn)品設計與打印制造于一身，短則幾小時，多則幾天就能把結(jié)構(gòu)復雜的產(chǎn)品生產(chǎn)出來，還不受結(jié)構(gòu)及機械制造技術(shù)水平的限制[3]。

因此，以可視釣魚裝置為對象，基于3D打印技術(shù)可視釣魚裝置數(shù)字化設計與試制，很好的詮釋了3D打印技術(shù)在民品中的應用，基于3D打印技術(shù)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計可拋開傳統(tǒng)機械制造技術(shù)的限制，從而大大縮短新產(chǎn)品試制周期，提高企業(yè)的市場響應能力，探索3D打印技術(shù)直接制造產(chǎn)品的可行性。

1 可視釣魚誘餌盤草圖構(gòu)思與試制

定點投餌可視釣魚誘餌盤由誘餌盤、墊片、支架、座板、攝像頭、數(shù)據(jù)線、顯示器、緊固螺母、回收線、掛繩共10部分組成，如圖1所示。

支架3安放在誘餌盤1上，中間用墊片2起支撐和保護作用，座板4焊接在3個支架3上面，在座板4上，開有2個直徑為3 mm的攝像頭5固定孔一個直徑為20 mm的攝像頭安裝孔，還有2個直徑為2 mm的點投放掛繩6的固定孔，也可用于固定回收繩10，攝像頭與顯示器7用數(shù)據(jù)線8鏈接，整個支架部分結(jié)構(gòu)采用緊固螺母9使之與誘餌盤緊固成一個整體。

圖1 可視釣魚誘餌結(jié)構(gòu)1.誘餌盤 2.墊片 3.支架 4.座板 5.攝像頭 6.掛繩 7.顯示器 8.數(shù)據(jù)線 9.緊固螺母 10.回收繩

為保證通過攝像頭能清楚準確的看到誘餌盤附近被誘餌吸引過來的魚群，攝像頭采用170°廣角攝像頭，離誘餌盤的安裝高度為200 mm。

使用時，采用定點投放伸縮桿，用掛鉤掛在定點投放掛繩上，可把定點投餌可視釣魚裝備放你想放置的任意地方，投放一定時間后，可通過顯示器觀看誘餌盒周圍是否有魚，如果沒有，及時回收，換地方投放，以免浪費時間，如果有魚，耐心等待魚兒上鉤即可，如果是小魚，還可以放棄，不拉桿，這樣可大大提高野釣的成功率。

受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的限制，可視釣魚誘餌盤采用不銹鋼材料制作而成，經(jīng)實踐驗證，產(chǎn)品雖然結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，但不銹鋼材質(zhì)在水下有反光現(xiàn)象，對魚群有視覺沖擊，聚魚效果不明顯，且產(chǎn)品立體尺寸較大，直徑250 mm，高度175 mm，致使攜帶不方便，攜帶及使用過程中容易造成產(chǎn)品變形，釣魚結(jié)束后回收產(chǎn)品也不很方便。

2 可視釣魚誘餌盒結(jié)構(gòu)設計與試制

為解決產(chǎn)品攜帶方便問題，可視誘餌裝備采用盒狀結(jié)構(gòu)，如圖2所示。為保證產(chǎn)品有聚魚效果，材料選用淤泥色的塑料，經(jīng)3D打印而成，誘餌盒直徑200 mm，厚40 mm，最大外形尺寸220 mm，最大高度215 mm[4]。

釣魚用可視誘餌盒由鉚釘、誘餌盒盒體、誘餌盒盒蓋、攝像頭、回收繩、數(shù)據(jù)線、顯示器、開口銷共8個組成部分。

誘餌盒盒體2與盒蓋3采用鉚釘1固定及旋轉(zhuǎn)，在對面設置一開口銷8，方便盒蓋的開啟以及與盒體的固定連接；在盒體與盒蓋上設有回收繩固定孔1個、數(shù)據(jù)線穿過孔以及回收時漏水孔4個；盒蓋上設有均布的方形小孔，便于誘餌氣味的散發(fā)，又不容易掛魚鉤，盒蓋中間設有開蓋把手，方便打開盒體與盒蓋，在把手的旁邊盒蓋上，設置有一個攝像頭固定孔，攝像頭連接線穿過盒體側(cè)壁的孔，使攝像頭朝外，方便觀看四周是否有魚聚集，在盒蓋與盒體的一邊側(cè)面，設置有一掛耳，用于固定回收繩，方便釣魚結(jié)束時產(chǎn)品的回收。

圖2 可視釣魚誘餌盒結(jié)構(gòu)1.鉚釘 2.誘餌盒盒體 3.誘餌盒盒蓋 4.攝像頭 5.回收繩 6.數(shù)據(jù)線 7.顯示器 8.開口銷

產(chǎn)品分別用激光燒結(jié)成型和熔融沉積成型進行了試制，采用激光燒結(jié)成型可采用裝配體一體燒結(jié)成型，最后加個鋁制開口銷固定即可，制造簡單方便，產(chǎn)品質(zhì)量好，制作時間短，但成本稍高；采用熔融沉積成型，需逐個零件打印，再組裝，因此盒蓋與盒體之間的固定鉚釘也需鋁制件，組裝后由人工鉚合而成，其次，盒蓋受結(jié)構(gòu)的影響，3D打印時支撐較多，費時且影響成形質(zhì)量，但成本較低。

經(jīng)實踐證明，誘餌盒采用淤泥色的塑料3D打印成型，對魚的視覺沖擊影響幾乎為零，聚魚效果明顯，攜帶使用方便，而且誘餌包裹在盒內(nèi)，魚只能聞到氣味，誘餌消耗很少，回收繩設置盒體側(cè)壁，回收產(chǎn)品方便。其缺點是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜，影響產(chǎn)品制造的成本和時間，攝像頭朝上，存在一定的視線盲區(qū)，當魚群聚集在誘餌盒周圍且與誘餌盒高度相近時，無法看到魚群。

3 可視釣魚誘餌盒結(jié)構(gòu)改進設計與試制

因可視釣魚誘餌盒結(jié)構(gòu)復雜，3D打印成型耗時長，成本相對較高，外形尺寸較大，攜帶也不很方便，因此，重構(gòu)可視釣魚誘餌盒結(jié)構(gòu)，外形采用腰圓結(jié)構(gòu)，上下盒體之間采用倒扣連接，盒體外傾斜安置攝像頭固定桿，使攝像頭的視角范圍剛好布滿誘餌盒四周，可視范圍更廣，效果更佳。

重構(gòu)可視釣魚誘餌盒三維結(jié)構(gòu)如圖3所示，腰圓盒外形尺寸180 mm×80 mm，高20 mm，壁厚3 mm，唇邊厚1.5 mm，便于跟上盒體的扣合，底部設計有12個漏水孔，中間設置一高30 mm的立柱，用于固定回收繩及攝像頭數(shù)據(jù)線，寬度方向兩邊外部設置有倒扣，用于跟上盒體的連接與固定，長度方向經(jīng)多方實驗驗證，為了有最佳的視角效果，設置一傾斜攝像頭固定桿，固定桿呈“7”字形結(jié)構(gòu)，長邊與盒底部呈130°角跟盒體外壁連接，短邊與盒底部呈60°與長邊連接，長邊長度60 mm，短邊長度20 mm，固定桿采用腰圓結(jié)構(gòu)，寬2 mm，長12 mm。

盒蓋外形尺寸跟盒體一致，高度8 mm，上表面設置有51個直徑10 mm的圓孔，最中間的孔，為盒體立柱過孔，其余50個為誘餌氣味散發(fā)孔，也方便河水進入盒體內(nèi)部，使誘餌盒沉入水底，盒蓋寬帶方向內(nèi)壁，設置有2個凸臺，方便與盒體固定連接。

圖3 可視釣魚誘餌盒三維結(jié)構(gòu)

因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，可適用于任何3D打印成型技術(shù)，經(jīng)桌面3D打印機試制，產(chǎn)品實物及體驗效果如圖4所示，用攝像頭跟手機連接，水中體驗效果甚好，誘餌盒全在攝像頭視角范圍之內(nèi)。但由于攝像頭固定桿外傾的原因，使得誘餌盒攜帶不是那么的方便，如改進攝像頭固定桿與盒體的固定連接為活動連接，攜帶性將更為方便。

圖4 可視釣魚誘餌盒試制品及體驗效果

4 結(jié) 論

(1) 基于3D打印技術(shù)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計可拋開傳統(tǒng)機械制造技術(shù)的限制[5]，可天馬行空的去構(gòu)思，從而實現(xiàn)設計目標，縮短產(chǎn)品研發(fā)與制造時間，降低產(chǎn)品研發(fā)與制造成本[6]，從而使部分機械產(chǎn)品拋開傳統(tǒng)機械制造方法，探索3D打印技術(shù)直接制造產(chǎn)品的可行性[7]。

(2) 可視誘餌盒制作簡單，適合所有3D打印技術(shù)成型，造價成本低，攜帶方便，放入水中，不僅能通過密孔吸引到魚群，通過攝像頭還能看清水下是否有魚接近，咬鉤之魚是否是自己想要之魚，是需要提桿還是放棄。此產(chǎn)品主要是通過魚群的“色味”進行誘惑，根據(jù)魚類容易看見褐色和白色的生活習慣及魚類的嗅覺和味覺的靈敏設計制作的3D誘餌盒模型。