基于3D打印技术可视钓鱼装置数字化设计与试制 *

孟少明，李 培，谭海林，陈 艳，唐前鹏

(湖南化工职业技术学院 机电工程学院，湖南 株洲 412000)

0 引 言

钓鱼是一种深受大众热爱的体育运动，野钓更受人们追捧，野钓一般在天然水域进行户外垂钓，尤其是在一些水库、湖泊等大型水域野钓非常让钓鱼人上瘾，野外垂钓重要的一点就是如何选择钓位，然后就是打窝诱鱼、抛竿垂钓，由于野钓的不确定性，使得野钓的难度增大。如果能够在抛出诱饵后，立即可判断附近是否有鱼(等待一定时间，如果明确没鱼，可换地方投饵)，这样可大大增加野钓的成功率。 因此，一种定点投饵可视钓鱼装备应用而生。

笔者通过以可视钓鱼装置为载体，以3D打印技术为支撑，开展3D打印技术在机械产品研发与样品制造中的应用研究。3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状、线状塑料或金属等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术[1]。传统的产品从设计到生产要经过漫长的周期，一些很复杂的产品需要耗费大量的时间对原料进行加工和建造[2]。而3D打印技术集产品设计与打印制造于一身，短则几小时，多则几天就能把结构复杂的产品生产出来，还不受结构及机械制造技术水平的限制[3]。

因此，以可视钓鱼装置为对象，基于3D打印技术可视钓鱼装置数字化设计与试制，很好的诠释了3D打印技术在民品中的应用，基于3D打印技术的产品结构设计可抛开传统机械制造技术的限制，从而大大缩短新产品试制周期，提高企业的市场响应能力，探索3D打印技术直接制造产品的可行性。

1 可视钓鱼诱饵盘草图构思与试制

定点投饵可视钓鱼诱饵盘由诱饵盘、垫片、支架、座板、摄像头、数据线、显示器、紧固螺母、回收线、挂绳共10部分组成，如图1所示。

支架3安放在诱饵盘1上，中间用垫片2起支撑和保护作用，座板4焊接在3个支架3上面，在座板4上，开有2个直径为3 mm的摄像头5固定孔一个直径为20 mm的摄像头安装孔，还有2个直径为2 mm的点投放挂绳6的固定孔，也可用于固定回收绳10，摄像头与显示器7用数据线8链接，整个支架部分结构采用紧固螺母9使之与诱饵盘紧固成一个整体。

图1 可视钓鱼诱饵结构1.诱饵盘 2.垫片 3.支架 4.座板 5.摄像头 6.挂绳 7.显示器 8.数据线 9.紧固螺母 10.回收绳

为保证通过摄像头能清楚准确的看到诱饵盘附近被诱饵吸引过来的鱼群，摄像头采用170°广角摄像头，离诱饵盘的安装高度为200 mm。

使用时，采用定点投放伸缩杆，用挂钩挂在定点投放挂绳上，可把定点投饵可视钓鱼装备放你想放置的任意地方，投放一定时间后，可通过显示器观看诱饵盒周围是否有鱼，如果没有，及时回收，换地方投放，以免浪费时间，如果有鱼，耐心等待鱼儿上钩即可，如果是小鱼，还可以放弃，不拉杆，这样可大大提高野钓的成功率。

受产品结构的限制，可视钓鱼诱饵盘采用不锈钢材料制作而成，经实践验证，产品虽然结构简单，制作方便，但不锈钢材质在水下有反光现象，对鱼群有视觉冲击，聚鱼效果不明显，且产品立体尺寸较大，直径250 mm，高度175 mm，致使携带不方便，携带及使用过程中容易造成产品变形，钓鱼结束后回收产品也不很方便。

2 可视钓鱼诱饵盒结构设计与试制

为解决产品携带方便问题，可视诱饵装备采用盒状结构，如图2所示。为保证产品有聚鱼效果，材料选用淤泥色的塑料，经3D打印而成，诱饵盒直径200 mm，厚40 mm，最大外形尺寸220 mm，最大高度215 mm[4]。

钓鱼用可视诱饵盒由铆钉、诱饵盒盒体、诱饵盒盒盖、摄像头、回收绳、数据线、显示器、开口销共8个组成部分。

诱饵盒盒体2与盒盖3采用铆钉1固定及旋转，在对面设置一开口销8，方便盒盖的开启以及与盒体的固定连接；在盒体与盒盖上设有回收绳固定孔1个、数据线穿过孔以及回收时漏水孔4个；盒盖上设有均布的方形小孔，便于诱饵气味的散发，又不容易挂鱼钩，盒盖中间设有开盖把手，方便打开盒体与盒盖，在把手的旁边盒盖上，设置有一个摄像头固定孔，摄像头连接线穿过盒体侧壁的孔，使摄像头朝外，方便观看四周是否有鱼聚集，在盒盖与盒体的一边侧面，设置有一挂耳，用于固定回收绳，方便钓鱼结束时产品的回收。

图2 可视钓鱼诱饵盒结构1.铆钉 2.诱饵盒盒体 3.诱饵盒盒盖 4.摄像头 5.回收绳 6.数据线 7.显示器 8.开口销

产品分别用激光烧结成型和熔融沉积成型进行了试制，采用激光烧结成型可采用装配体一体烧结成型，最后加个铝制开口销固定即可，制造简单方便，产品质量好，制作时间短，但成本稍高；采用熔融沉积成型，需逐个零件打印，再组装，因此盒盖与盒体之间的固定铆钉也需铝制件，组装后由人工铆合而成，其次，盒盖受结构的影响，3D打印时支撑较多，费时且影响成形质量，但成本较低。

经实践证明，诱饵盒采用淤泥色的塑料3D打印成型，对鱼的视觉冲击影响几乎为零，聚鱼效果明显，携带使用方便，而且诱饵包裹在盒内，鱼只能闻到气味，诱饵消耗很少，回收绳设置盒体侧壁，回收产品方便。其缺点是产品结构复杂，影响产品制造的成本和时间，摄像头朝上，存在一定的视线盲区，当鱼群聚集在诱饵盒周围且与诱饵盒高度相近时，无法看到鱼群。

3 可视钓鱼诱饵盒结构改进设计与试制

因可视钓鱼诱饵盒结构复杂，3D打印成型耗时长，成本相对较高，外形尺寸较大，携带也不很方便，因此，重构可视钓鱼诱饵盒结构，外形采用腰圆结构，上下盒体之间采用倒扣连接，盒体外倾斜安置摄像头固定杆，使摄像头的视角范围刚好布满诱饵盒四周，可视范围更广，效果更佳。

重构可视钓鱼诱饵盒三维结构如图3所示，腰圆盒外形尺寸180 mm×80 mm，高20 mm，壁厚3 mm，唇边厚1.5 mm，便于跟上盒体的扣合，底部设计有12个漏水孔，中间设置一高30 mm的立柱，用于固定回收绳及摄像头数据线，宽度方向两边外部设置有倒扣，用于跟上盒体的连接与固定，长度方向经多方实验验证，为了有最佳的视角效果，设置一倾斜摄像头固定杆，固定杆呈“7”字形结构，长边与盒底部呈130°角跟盒体外壁连接，短边与盒底部呈60°与长边连接，长边长度60 mm，短边长度20 mm，固定杆采用腰圆结构，宽2 mm，长12 mm。

盒盖外形尺寸跟盒体一致，高度8 mm，上表面设置有51个直径10 mm的圆孔，最中间的孔，为盒体立柱过孔，其余50个为诱饵气味散发孔，也方便河水进入盒体内部，使诱饵盒沉入水底，盒盖宽带方向内壁，设置有2个凸台，方便与盒体固定连接。

图3 可视钓鱼诱饵盒三维结构

因产品结构简单，可适用于任何3D打印成型技术，经桌面3D打印机试制，产品实物及体验效果如图4所示，用摄像头跟手机连接，水中体验效果甚好，诱饵盒全在摄像头视角范围之内。但由于摄像头固定杆外倾的原因，使得诱饵盒携带不是那么的方便，如改进摄像头固定杆与盒体的固定连接为活动连接，携带性将更为方便。

图4 可视钓鱼诱饵盒试制品及体验效果

4 结 论

(1) 基于3D打印技术的产品结构设计可抛开传统机械制造技术的限制[5]，可天马行空的去构思，从而实现设计目标，缩短产品研发与制造时间，降低产品研发与制造成本[6]，从而使部分机械产品抛开传统机械制造方法，探索3D打印技术直接制造产品的可行性[7]。

(2) 可视诱饵盒制作简单，适合所有3D打印技术成型，造价成本低，携带方便，放入水中，不仅能通过密孔吸引到鱼群，通过摄像头还能看清水下是否有鱼接近，咬钩之鱼是否是自己想要之鱼，是需要提杆还是放弃。此产品主要是通过鱼群的“色味”进行诱惑，根据鱼类容易看见褐色和白色的生活习惯及鱼类的嗅觉和味觉的灵敏设计制作的3D诱饵盒模型。