Инструкции по программному обеспечению Геология с программным обеспечением Tinkercad CodeBlocks

Понимание геометрии горных пород и кристаллов

Многие геометрические тела действительно встречаются в природе. Минеральные кристаллы вырастают в правильные геометрические формы.

Тетраэдры
Тетраэдрит образует правильные кристаллы тетраэдрической формы. Впервые он был описан около 1845 г. в Германии и используется как источник меди. (дель Корт, 2014)

Кубики
Пирит или «золото дураков», в частности, образует красивые кристаллы. В 16-м и 17-м веках пирит использовался в качестве источника воспламенения в раннем оружии, вызывая искры при ударе круговым лезвием. (del Court, 2014) Висмут также имеет тенденцию расти в форме кубов, которые растут ступенчато к его центру, в геометрии это явление известно как концентрический узор.

Октаэдр
Магнетит на самом деле является самым магнитным из всех встречающихся в природе минералов на Земле. Наблюдая притяжение магнетита к маленьким кусочкам железа, люди в Китае в 4 веке до нашей эры и в Греции в 6 веке до нашей эры впервые наблюдали магнетизм. (дель Корт, 2014)

Шестиугольная призма
Кристаллы кварца образуют шестиугольные призмы. Длинные грани призмы всегда образуют идеальный угол 60° и разделяют свет на спектр. (дель Корт, 2014)
Геометрия любого кристалла (фактически любого геометрического узора) основана на 3-х основных принципах:

• Форма: Это базовая фигура.
• Повторение: Это количество раз, которое базовая фигура «скопирована и вставлена».
• Выравнивание: Это порядок, заданный копиям исходной фигуры в рабочей плоскости.

Преобразование в Tinkercad Codeblocks

Эти геометрические фигуры очень легко распознать, и (к счастью для нас) большинство из них уже предустановлено в меню «Фигуры» или «Примитивы» Tinkercad CodeBlocks. Чтобы выбрать новую фигуру, просто перетащите ее в рабочую область и нажмите кнопку «Воспроизвести», чтобы запустить симуляцию и отобразить анимацию.

Примитивные формы

Некоторые геометрические фигуры, которые на первый взгляд кажутся сложными, на самом деле представляют собой просто повторение и изменение положения одной и той же базовой фигуры. Давайте посмотрим, как это сделать в Tinkercad CodeBlocks:

Тетраэдры

1.  Перетащите блок пирамиды (меню формы) в рабочую область.
2.  Нажмите на значок «Открыть дополнительные параметры» (стрелка вправо).
3.  Измените значение сторон на 3 (таким образом мы получим четырехгранную пирамиду или тетраэдр).

Кубики

1.  Самый простой способ — просто перетащите куб или блок-бокс (меню формы) в рабочую область.

Октаэдр

1.  Перетащите блок пирамиды (меню формы) в рабочую область.
2.  Добавьте блок перемещения (меню модификации) и измените значение Z на 20 (это переместит -цифру на 20 единиц вверх)
3.  Добавьте новую пирамиду под кодом.
4.  Добавьте блок поворота (меню модификации) и поверните ось X на 180 градусов.
5.  Добавьте групповой блок создания (меню модификации), который соединит обе пирамиды вместе, образуя 8-гранную фигуру (октаэдр).
6.  Если вы хотите быть более точным, вы можете добавить блок шкалы в конце (меню модификации) и изменить значение Z на 0.7, чтобы фигура выглядела более однородной.

Шестиугольная призма

1. Перетащите полигональный блок (меню формы) в рабочую область.
2.  Нажмите на значок «Открыть дополнительные параметры» (стрелка вправо).
3.  Убедитесь, что для параметра Сторон установлено значение 6.
4.  Вы можете добавить масштабный блок (меню Modify) и изменить значение Z, если хотите изменить длину шестиугольной призмы.

https://youtu.be/DAlibpGWiRo

Повторение

Чтобы повторить фигуру несколько раз в Tinkercad CodeBlocks, нам нужно использовать блок повторения «1» раз (меню управления). Однако перед созданием повтора мы должны создать новый объект (меню Modify):

1.  Сначала перетащите новый объектный блок из меню модификации в рабочей области.
2.  Теперь чуть ниже этого блока перетащите блок повтора 1 раз из меню управления.
3.  Выберите любую форму, которую вы хотите (из меню формы), и вставьте ее ВНУТРИ блока, повторите 1 раз. Вы увидите, что кусочки складываются вместе, как головоломка.

Если вы измените значение «1» на любое другое число в блоке повторения 1 раз, фигура - будет скопирована столько раз, сколько вы решите.
Однако, даже если вы запустите симуляцию, увидеть изменения в предварительномviewэ, почему? потому что объекты копируются и вставляются прямо в одно и то же место! (один над другим)… чтобы увидеть изменения, вам нужно повторить и переместить их! как мы увидим на следующем шаге.
https://youtu.be/hxBtEIyZU5I

Выравнивание или массивы

Сначала мы должны понять типы существующих выравниваний:

• Линейное или сеточное выравнивание: в котором объекты повторяются в одном или двух направлениях, чтобы заполнить пространство.
• Вращательное выравнивание: в котором объекты вращаются вокруг оси вращения, образуя окружности.
• Случайное выравнивание: в котором объекты заполняют пространство, позиционируя себя в разных местах, по-видимому, случайным образом

Теперь давайте посмотрим, как это сделать с помощью Tinkercad CodeBlocks:

Линейное выравнивание:

1.  Сначала перетащите новый объектный блок из меню модификации в рабочей области.
2.  Теперь нам нужно создать переменную. Вы можете перетащить блок переменных создания из математического меню и поместить его чуть ниже предыдущего блока (оставьте значение 0).
3.  Измените имя переменной (для облегчения идентификации) на любое слово, которое вы хотите, например, «движение», чтобы сделать это, щелкните раскрывающееся меню в блоке и выберите параметр переименовать переменную…
4.  Теперь чуть ниже этого блока перетащите блок повтора 1 раз из меню управления.
5.  Выберите любую форму, которую вы хотите (из меню формы), и вставьте ее ВНУТРИ блока, повторите 1 раз. Вы увидите, что кусочки складываются вместе, как головоломка.
6.  Теперь под предыдущим блоком (но оставаясь внутри повторяющегося блока) вы разместите блок движения.
7.  Войдите в меню «Данные», и вы заметите, что теперь создается новый блок с тем же именем, которое вы дали своей переменной.
8.  Перетащите этот блок и поместите его внутрь блока перемещения (он может быть на X, Y или Z в зависимости от того, в каком направлении вы хотите переместить фигуру).
9.  Чтобы почти закончить, мы добавим блок изменения элемента (вы найдете его в математическом меню) и в раскрывающемся меню блока выберите имя вашей переменной.
10.  Пришло время немного математики! Перетащите блок уравнения (вы найдете его внутри математического меню с символами 0 + 0) ИЗ ВАШЕГО КОДА, вы можете использовать любое пустое место в рабочей области.
11.  Измените последний 0 на любое число, которое вы хотите, это будет представлять единицы, которые будет перемещать ваша фигура.
12.  Чтобы закончить, перетащите блок уравнения и поместите его после секции «to» блока изменения переменной над 1 (чтобы заменить число 1 уравнением 0 + n).
13.  Наконец, запустите симуляцию и наблюдайте за магией. Я знаю, что в первый раз утомительно, но с практикой становится легче.

Вращательное выравнивание: 

1.  Сначала перетащите новый объектный блок из меню модификации в рабочей области.
2.  Теперь нам нужно создать переменную. Вы можете перетащить блок переменных создания из математического меню и поместить его чуть ниже предыдущего блока (оставьте значение 0).
3.  Измените имя переменной (для облегчения идентификации) на любое слово, которое вы хотите, например, «вращение», чтобы сделать это, щелкните раскрывающееся меню в блоке и выберите параметр переименовать переменную…
4.  Теперь чуть ниже этого блока перетащите блок повтора 1 раз из меню управления.
5.  Выберите любую форму, которую вы хотите (из меню формы), и вставьте ее ВНУТРИ блока, повторите 1 раз. Вы увидите, что кусочки складываются вместе, как головоломка.
6.  Теперь под предыдущим блоком (но оставаясь внутри повторяющегося блока) вы разместите блок движения.
7.  Измените значение оси X или Y блока перемещения (чтобы отодвинуть фигуру от центра рабочей плоскости или исходной точки).
8.  Добавьте блок вращения (вы можете найти его в меню модификации) и измените параметр оси X на ось Z.
9.  Войдите в меню «Данные», и вы заметите, что теперь создается новый блок с тем же именем, которое вы дали своей переменной.
10.  Перетащите этот блок и поместите его над числом сразу после параметра «до» в блоке поворота.
11.  Теперь из математического меню перетащите блок «X:0 Y:0 Z:0 Z:0» и поместите его сразу после параметра «градусы вращения» предыдущего блока (таким образом мы удостоверимся, что -фигура вращается вокруг центра плоскости, а не из своего центра).
12.  Чтобы почти закончить, мы добавим блок изменения элемента (вы найдете его в математическом меню) и в раскрывающемся меню блока выберите имя вашей переменной.
13.  Пришло время немного математики! Перетащите блок уравнения (вы найдете его внутри математического меню с символами 0 + 0) ИЗ ВАШЕГО КОДА, вы можете использовать любое пустое место в рабочей области.
14.  Измените последний 0 на любое число, которое вы хотите, это будет представлять единицы, которые будет перемещать ваша фигура.
15.  Чтобы закончить, перетащите блок уравнения и поместите его после секции «to» блока изменения переменной над 1 (чтобы заменить число 1 уравнением 0 + n).
16.  Наконец, запустите симуляцию и наблюдайте за магией. Я знаю, что в первый раз утомительно, но с практикой становится легче.

Случайное выравнивание:
К счастью, этот тип выравнивания намного проще, чем кажется.

1.  Сначала перетащите новый объектный блок из меню модификации в рабочей области.
2.  Теперь прямо под этим блоком перетащите блок повтора 1 раз из меню управления (изменив число, вы управляете количеством фигурок, которые появятся).
3.  Выберите любую форму, которую вы хотите (из меню формы), и вставьте ее ВНУТРИ блока, повторите 1 раз. Вы увидите, что кусочки складываются вместе, как головоломка.
4.  Теперь под предыдущим блоком (но оставаясь внутри повторяющегося блока) вы разместите блок движения.
5.  Мы будем использовать новый блок под названием «случайное число от 0 до 10». Вы можете найти его в меню «Математика».
6.  Перетащите блок и поместите его сразу после координаты X блока перемещения. Повторите действие для координаты Y.
7.  Наконец, необходимо определить диапазон чисел (или диапазон позиций, в которых наши цифры будут появляться случайным образом). Для бывшегоampЕсли вы хотите, чтобы цифры - отображались по всей рабочей плоскости, вы можете ввести от -100 до 100 внутри блока «случайно между…»

https://youtu.be/fHy3oJSMf0M

Руки в действии

Теперь, когда вы изучили основы, пришло время проверить их. Определите геометрию самых популярных кристаллов и используйте то, что вы узнали на сегодняшнем уроке, чтобы попытаться воспроизвести их.
Вот несколько вариантов действий (подсказки):

магнетит

• Вам нужно будет соединить две четырехгранные пирамиды, чтобы сформировать тетраэдр, который будет основным повторяющимся модулем.
• Используйте повторяющийся блок, чтобы умножить количество фигур, и смешайте его с блоком перемещения + диапазон от 0 до 10, чтобы расположить фигуры в разных местах.
• Попробуйте добавить блок масштабирования, чтобы изменить размеры фигур.

тетраэдрита

• Начните с 4-сторонней пирамиды. Используйте 4 другие пирамиды, чтобы срезать углы фигуры.
• Повторите эту составную фигуру несколько раз на рабочей плоскости, меняя ее размеры.
• Профессиональный совет: добавьте блоки вращения X, Y, Z и объедините их с блоком диапазона (от 0 до 360), чтобы случайным образом вращать -фигуры для более реалистичного вида.

Пирит

• Самая простая фигура из всех, она просто использует блоки и повторяющиеся блоки, чтобы сформировать меньшие блоки вокруг большого куба.

Вулканическая порода

• Это выглядит сложно, но это не так! Начните с большого твердого тела (я рекомендую сферу).
• Случайным образом разместите множество маленьких и средних сфер вокруг основного корпуса. Обязательно установите его в «полый» режим.
• Сгруппируйте все вместе и наблюдайте, как маленькие сферы удаляют куски основного тела.

Кварц

• Создайте шестиугольную призму и выровняйте ее по оси Z.
• Поместите на него шестигранную пирамиду.
• Сделайте надрез прямо на вершине пирамиды
• Сгруппируйте все вместе и используйте как модуль.
• Повторите модуль, используя повторение вращения, чтобы повернуться к центру плоскости.

Висмут

• Сложная фигура, все начинается с куба.
• Теперь вам понадобится 6 пирамидок, которые срежут стороны куба, оставив нам только «каркас».
• Повторите кадр несколько раз по направлению к его центру, уменьшая общий масштаб.
• В конце концов, из-за ограничения примитивов (Tinkercad CodeBlocks допускает только 200 примитивов в рабочей плоскости) мы сможем повторить фигуру только пару раз, чего более чем достаточно для достижения отличного результата.

Жеода

• Кубики - его основа - фигура
• Повторите кубики вокруг центра, чтобы сформировать кольца, используя шаблоны вращения.
• Измените цвет колец, чтобы он больше напоминал реальный цвет драгоценного камня.
• В конце используйте большую коробку, чтобы разрезать дизайн пополам (как жеода в реальной жизни).

Если у вас возникли проблемы с пониманием предмета, я также оставлю вам ссылки на мои тесты, чтобы вы могли воспроизвести их и поэкспериментировать с ними!

• магнетит
• тетраэдрита
• Пирит
• Вулканическая порода
• Кварц
• Висмут
• Жеода

Экспорт для 3D-печати

При окончательной доработке вашего дизайна не забудьте добавить блок «создать группу» в конец кода, таким образом мы убедимся, что все части собраны в одно целое. Перейдите в меню экспорта и выберите .stl (наиболее распространенный формат для 3D-печати).

Фиксация для 3D-печати (Tinkercad 3D Designs)

Помнить! очень важно, прежде чем что-либо печатать в 3D, вы должны убедиться, что модель осуществима, другими словами, что она соответствует следующим правилам 3D-печати:

• Вы не можете печатать модели, парящие в космосе, без базы или поддержки.
• Углы, превышающие 45 градусов, потребуют структурной поддержки в программном обеспечении САПР.
• Постарайтесь сделать основу фигуры как можно более гладкой, чтобы обеспечить хорошее сцепление с печатной платформой.

В этом случае очень сложно соблюдать эти правила, когда мы создаем случайные узоры. Я рекомендую импортировать модель .stl в Tinkercad 3D Designs, чтобы -x перед печатью, в этом случае:

1.  Я добавил многогранник в центре, где он пересекает все фигуры.
2.  Затем добавил полый куб внизу, чтобы убедиться, что бедняк — это Пэт.
3.  Наконец, сгруппировал все вместе и экспортировал обратно в формат .stl.

3D-печать

Для этого проекта мы использовали бесплатное программное обеспечение CAM Ultimaker Cura 3D со следующими параметрами:

• Материал: ПЛА+ шелк
• Размер сопла: 0.4 мм
• Качество слоя: 0.28 мм
• В-ll: 20% сетка
• Температура экструзии: 210 С
• Температура горячего слоя: 60 С
• Скорость печати: 45 мм/с
• Поддерживает: Да (автоматический при 45 градусах)
• Адгезия: Брим

Ссылки

Дель Корт, М. (2014, 3 энеро). Геология и геометрия. Мишельделькур. Recuperado 11 сентября 2022, де
https://michelledelcourt.wordpress.com/2013/12/20/geology-and-geometry/

Это здорово!
Вы публиковали дизайн Codeblocks публично в галерее Tinkercad?

Документы/Ресурсы

Инструкции по программному обеспечению Геология с программным обеспечением Tinkercad CodeBlocks [pdf] Руководство по эксплуатации instructables Геология с программным обеспечением Tinkercad CodeBlocks

Ссылки

• Руководство пользователя