Геологія програмного забезпечення з програмним забезпеченням Tinkercad CodeBlocks

Розуміння геометрії гірських порід і кристалів

Багато геометричних тіл насправді зустрічаються в природі. Мінеральні кристали ростуть у правильні геометричні форми.

Чотиригранники
Тетраедрит утворює правильні кристали чотиригранної форми. Вперше він був описаний приблизно в 1845 році в Німеччині і використовується як джерело міді. (дель Корт, 2014)

Кубики
Особливо пірит або «золото дурня» утворює гарні кристали. У 16-му і 17-му століттях пірит використовувався як джерело запалювання в ранній зброї, створюючи іскри при ударі круговим -le. (del Court, 2014) Вісмут також має тенденцію рости у формі кубів, які ростуть поетапно до центру, у геометрії це явище відоме як концентричний малюнок.

Октаедр
Магнетит насправді є найбільш магнітним з усіх природних мінералів на Землі. Спостерігаючи за притяганням магнетиту до маленьких шматочків заліза, люди Китаю в IV столітті до нашої ери та Греції в VI столітті до нашої ери вперше спостерігали магнетизм. (дель Корт, 4)

Шестикутна призма
Кристали кварцу утворюють шестикутні призми. Довгі грані призми завжди утворюють ідеальний кут 60° і розділяють світло на спектр. (дель Корт, 2014)
Геометрія будь-якого кристала (фактично будь-якого геометричного малюнка) базується на 3 основних принципах:

• форма: Це базова фігура.
• Повторення: Це кількість разів, коли базову фігуру було «скопійовано та вставлено».
• Вирівнювання: Це порядок, наданий копіям оригінальної фігури в робочій площині.

Трансляція в Tinkercad Codeblocks

Ці геометричні фігури дуже легко розпізнати, і (на щастя для нас) більшість із них уже встановлено в меню «Фігури» або «Примітиви» Tinkercad CodeBlocks. Щоб вибрати нову форму, просто перетягніть її в робочу область і натисніть кнопку «Відтворити», щоб запустити моделювання та відобразити анімацію.

Примітивні форми

Деякі геометричні фігури, які на перший погляд здаються складними, насправді це просто повторення та зміна положення однієї і тієї ж базової фігури. Давайте подивимося, як це зробити в Tinkercad CodeBlocks:

Чотиригранники

1.  Перетягніть блок піраміди (меню форми) у робочу область.
2.  Натисніть піктограму «відкрити додаткові параметри» (стрілка вправо).
3.  Змініть значення сторін на 3 (так ми отримаємо 4-гранну піраміду або тетаедр).

Кубики

1.  Найпростіший - це лише питання перетягування куба або блоку коробки (меню форми) у робочу область.

Октаедр

1.  Перетягніть блок піраміди (меню форми) у робочу область.
2.  Додайте блок переміщення (меню «Змінити») і змініть значення Z на 20 (це перемістить цифру на 20 одиниць угору)
3.  Додайте нову піраміду під кодом.
4.  Додайте блок повороту (меню «Змінити») і поверніть вісь X на 180 градусів.
5.  Додайте блок створення групи (меню «Змінити»), який з’єднає обидві піраміди, утворюючи 8-сторонню фігуру (октаедр).
6.  Якщо ви хочете бути більш точним, ви можете додати блок масштабу в кінці (меню змін) і змінити значення Z на 0.7, щоб цифра виглядала більш однорідною.

Шестикутна призма

1. Перетягніть блок багатокутника (меню форми) у робочу область.
2.  Натисніть піктограму «відкрити додаткові параметри» (стрілка вправо).
3.  Переконайтеся, що для параметра Sides встановлено значення 6.
4.  Ви можете додати блок масштабу (меню «Змінити») і змінити значення Z, якщо ви хочете змінити довжину шестикутної призми.

https://youtu.be/DAlibpGWiRo

Повторення

Щоб повторити -фігуру кілька разів у Tinkercad CodeBlocks, нам потрібно використовувати блок повторення «1» разів (меню керування). Однак перед створенням повторення ми повинні створити новий об’єкт (меню «Змінити»):

1.  Спочатку перетягніть і скиньте, створіть новий блок об’єктів із меню змін у робочій області.
2.  Тепер прямо під цим блоком перетягніть блок повторення 1 раз із меню керування.
3.  Виберіть будь-яку фігуру (з меню фігур) і вставте її В СЕРЕДИНУ блоку, повторіть 1 раз. Ви побачите, що частини складаються разом, як пазл.

Якщо ви зміните значення «1» на будь-яке інше число в блоці повторення 1 раз, цифра буде скопійована стільки разів, скільки ви вирішите.
Однак, навіть якщо ви запустите симуляцію, неможливо буде побачити зміни в previewе, чому? тому що об'єкти копіюються та вставляються прямо в тому самому місці! (один над одним)… щоб побачити зміни, їх потрібно повторити та перемістити! як ми побачимо на наступному кроці.
https://youtu.be/hxBtEIyZU5I

Вирівнювання або масиви

Спочатку ми повинні зрозуміти типи вирівнювання, які існують:

• Лінійне або сіткове вирівнювання: в якому об’єкти повторюються в одному чи двох напрямках до -ll пробілу.
• Ротаційне вирівнювання: у якому об’єкти обертаються навколо осі обертання, утворюючи окружності.
• Випадкове вирівнювання: в якому об’єкти займають простір, розташовуючись у різних місцях, мабуть, випадковим чином

Тепер давайте подивимося, як це зробити за допомогою Tinkercad CodeBlocks:

Лінійне вирівнювання:

1.  Спершу перетягніть і скиньте новий блок об’єктів із меню змін у робочій області.
2.  Тепер нам потрібно створити змінну. Ви можете перетягнути блок створення змінної з математичного меню та розмістити його під попереднім блоком (збережіть значення 0).
3.  Змініть ім’я змінної (для легкої ідентифікації) на будь-яке слово, яке ви хочете, наприклад «рух», щоб зробити це, клацніть спадне меню в блоці та виберіть параметр перейменувати змінну…
4.  Тепер прямо під цим блоком перетягніть блок повторення 1 раз із меню керування.
5.  Виберіть будь-яку фігуру (з меню фігур) і вставте її В СЕРЕДИНУ блоку, повторіть 1 раз. Ви побачите, що частини складаються разом, як пазл.
6.  Тепер під попереднім блоком (але залишаючись усередині блоку повторення) ви розмістите блок руху.
7.  Увійдіть у меню «Дані», і ви помітите, що тепер створено новий блок із тим же ім’ям, яке ви дали своїй змінній.
8.  Перетягніть цей блок і розмістіть його всередині блоку переміщення (він може бути на X, Y або Z залежно від того, у якому напрямку ви хочете перемістити фігуру).
9.  Щоб майже завершити, ми додамо блок змінного елемента (ви знайдете його в математичному меню) і в спадному меню блоку виберіть назву вашої змінної.
10.  Настав час трохи порахувати! Перетягніть блок рівнянь (ви знайдете його в математичному меню за допомогою символів 0 + 0) ЗІ ВАШОГО КОДУ, ви можете використовувати будь-яке порожнє місце в робочій області.
11.  Змініть останній 0 на будь-яке число, яке представлятиме одиниці, які буде рухати ваша фігура.
12.  Щоб завершити, перетягніть свій блок рівнянь і розмістіть його після розділу «до» блоку змінних змінних над 1 (щоб замінити число 1 на рівняння 0 + n).
13.  Нарешті, запустіть симуляцію та спостерігайте за магією. Я знаю, що перший раз це втомливо, але з практикою стає легше.

Ротаційне вирівнювання: 

1.  Спочатку перетягніть і скиньте, створіть новий блок об’єктів із меню змін у робочій області.
2.  Тепер нам потрібно створити змінну. Ви можете перетягнути блок створення змінної з математичного меню та розмістити його під попереднім блоком (збережіть значення 0).
3.  Змініть ім’я змінної (для легкої ідентифікації) на будь-яке слово, яке ви хочете, наприклад «обертання», щоб зробити це, клацніть спадне меню в блоці та виберіть параметр перейменувати змінну…
4.  Тепер прямо під цим блоком перетягніть блок повторення 1 раз із меню керування.
5.  Виберіть будь-яку фігуру (з меню фігур) і вставте її В СЕРЕДИНУ блоку, повторіть 1 раз. Ви побачите, що частини складаються разом, як пазл.
6.  Тепер під попереднім блоком (але залишаючись усередині блоку повторення) ви розмістите блок руху.
7.  Змініть значення осі X або Y блоку переміщення (щоб перемістити фігуру від центру робочої площини або початку координат).
8.  Додайте обертання навколо блоку (це можна знайти в меню змін) і змініть опцію осі X на вісь Z.
9.  Увійдіть у меню «Дані», і ви помітите, що тепер створено новий блок із тим же ім’ям, яке ви дали своїй змінній.
10.  Перетягніть цей блок і помістіть його над числом відразу після опції «до» в блоці обертання.
11.  Тепер із меню математики перетягніть блок «X:0 Y:0 Z:0 Z:0» і розташуйте його відразу після опції повороту градусів попереднього блоку (таким чином ми переконаємося, що -figure обертається навколо центру площині, а не від власного центру).
12.  Щоб майже завершити, ми додамо блок змінного елемента (ви знайдете його в математичному меню) і в спадному меню блоку виберіть назву вашої змінної.
13.  Настав час трохи порахувати! Перетягніть блок рівнянь (ви знайдете його в математичному меню за допомогою символів 0 + 0) ЗІ ВАШОГО КОДУ, ви можете використовувати будь-яке порожнє місце в робочій області.
14.  Змініть останній 0 на будь-яке число, яке представлятиме одиниці, які буде рухати ваша фігура.
15.  Щоб завершити, перетягніть свій блок рівнянь і розмістіть його після розділу «до» блоку змінних змінних над 1 (щоб замінити число 1 на рівняння 0 + n).
16.  Нарешті, запустіть симуляцію та спостерігайте за магією. Я знаю, що перший раз це втомливо, але з практикою стає легше.

Випадкове вирівнювання:
На щастя, цей тип вирівнювання набагато легший, ніж здається.

1.  Спочатку перетягніть і скиньте, створіть новий блок об’єктів із меню змін у робочій області.
2.  Тепер прямо під цим блоком перетягніть блок повторення 1 разів із меню керування (змінюючи номер, ви керуєте кількістю -фігур, які з’являтимуться).
3.  Виберіть будь-яку фігуру (з меню фігур) і вставте її В СЕРЕДИНУ блоку, повторіть 1 раз. Ви побачите, що частини складаються разом, як пазл.
4.  Тепер під попереднім блоком (але залишаючись усередині блоку повторення) ви розмістите блок руху.
5.  Ми будемо використовувати новий блок під назвою «випадковий від 0 до 10», який ви можете знайти в меню Math.
6.  Перетягніть блок і розмістіть його відразу після координати X блоку переміщення. Повторіть дію для координати Y.
7.  Нарешті, необхідно визначити діапазон чисел (або діапазон позицій, у яких наші цифри з’являтимуться випадковим чином). наприкладample якщо ви бажаєте, щоб цифри з’являлися по всій робочій площині, ви можете ввести від -100 до 100 у блоці «довільно між…»

https://youtu.be/fHy3oJSMf0M

Руки в дії

Тепер, коли ви вивчили основи, настав час перевірити це. Визначте геометрію найпопулярніших кристалів і використовуйте те, що ви дізналися на сьогоднішньому уроці, щоб спробувати їх відтворити.
Ось декілька варіантів дій (підказки):

Магнетит

• Вам потрібно буде з'єднати дві 4-гранні піраміди, щоб утворити тетраедр, який буде основним модулем для повторення.
• Використовуйте блок повторення, щоб помножити кількість фігур, і змішайте його з блоком переміщення + діапазон від 0 до 10, щоб розмістити фігури в різних місцях.
• Спробуйте додати масштабний блок, щоб змінити розміри фігур.

Тетраедрит

• Почніть з 4-гранної піраміди. Використовуйте 4 інші піраміди, щоб обрізати кути малюнка.
• Повторіть цю складену фігуру кілька разів на робочій площині, змінюючи її розміри.
• Професійна порада: додайте блоки обертання X, Y, Z і поєднайте їх із блоком діапазону (від 0 до 360), щоб випадково обертати фігури для більш реалістичного вигляду.

Пірит

• Найпростіша фігура з усіх, вона просто використовує коробки та повторювані блоки для формування менших коробок навколо великого куба.

Вулканічна скеля

• Це виглядає складно, але це не так! Почніть з великого твердого тіла (я рекомендую сферу).
• Довільно розмістіть багато малих і середніх сфер навколо основного корпусу. Обов’язково встановіть його на «порожнистий» режим.
• Згрупуйте все разом і спостерігайте, як маленькі сфери видаляють шматки основного тіла

Кварц

• Створіть шестикутну призму та вирівняйте її по осі Z.
• Помістіть на нього 6-гранну піраміду
• Зробіть надріз прямо на кінчику піраміди
• Згрупуйте все разом і використовуйте як модуль.
• Повторіть модуль, використовуючи повторення обертання, щоб обертатися до центру площини.

Вісмут

• Складна фігура, все починається з куба.
• Тепер вам знадобиться 6 пірамід, які будуть розрізати грані куба, щоб залишився тільки «каркас».
• Повторіть кадр кілька разів до його центру, зменшуючи загальний масштаб.
• Зрештою через обмеження на примітиви (Tinkercad CodeBlocks дозволяє лише 200 примітивів у робочій площині) ми зможемо повторити -фігуру лише кілька разів, цього більш ніж достатньо для досягнення чудового результату.

Жеод

• Його основою є кубики
• Повторіть кубики навколо центру, щоб утворити кільця, використовуючи шаблони обертання.
• Змініть колір кілець, щоб він більше нагадував справжні кольори дорогоцінного каменю
• Наприкінці скористайтеся великою коробкою, щоб розрізати малюнок навпіл (як жеоду, яку розрізають у реальному житті).

Якщо у вас є проблеми з розумінням теми, я також залишаю вам посилання на мої тести, щоб ви могли повторити їх і експериментувати з ними!

• Магнетит
• Тетраедрит
• Пірит
• Вулканічна скеля
• Кварц
• Вісмут
• Жеод

Експорт для 3D друку

Під час аналізу вашого дизайну не забудьте додати блок «створити групу» в кінець коду, таким чином ми гарантуємо, що всі частини разом, як одне ціле. Перейдіть до меню експорту та виберіть .stl (найпоширеніший формат для 3D-друку).

Кріплення для 3D-друку (Tinkercad 3D Designs)

Пам'ятайте! дуже важливо, щоб перед 3D-друком ви переконалися, що модель реалізована, іншими словами, що вона відповідає наступним правилам 3D-друку:

• Ви не можете друкувати моделі, що лежать у просторі без основи чи опори.
• Кути, які перевищують 45 градусів, потребуватимуть структурної підтримки в програмному забезпеченні САПР.
• Спробуйте зробити основу вашої фігури якомога більш гладкою, щоб забезпечити хороше зчеплення з друкарським шаром.

У цьому випадку дуже важко дотримуватися цих правил, коли ми створюємо випадкові шаблони. Я рекомендую імпортувати модель .stl у Tinkercad 3D Designs у -x перед друком, у цьому випадку:

1.  Я додав багатогранник у центрі, де він перетинає всі фігури.
2.  Потім додав порожнистий куб під ним, щоб переконатися, що Бідний — це Пет.
3.  Нарешті все згруповано та експортовано назад у формат .stl

3D-друк

Для цього проекту ми використовували безкоштовне програмне забезпечення CAM Ultimaker Cura 3D з такими параметрами:

• матеріал: PLA+ шовк
• Розмір сопла: 0.4 мм
• Якість шару: 0.28 мм
• В-ll: 20% візерунок сітки
• Температура екструзії: 210 C
• Температура гарячого ліжка: 60 C
• Швидкість друку: 45 мм/с
• підтримує: Є (автоматичний при 45 градусах)
• Адгезія: Краї

Список літератури

Дель Корт, М. (2014, 3 вересня). Геологія і геометрія. Мішельделькур. Recuperado 11 вересня 2022 р
https://michelledelcourt.wordpress.com/2013/12/20/geology-and-geometry/

Це здорово!
Ви публічно поділилися дизайном Codeblocks у галереї Tinkercad?

Документи / Ресурси

Геологія програмного забезпечення з програмним забезпеченням Tinkercad CodeBlocks [pdfІнструкція з експлуатації instructables Геологія з програмним забезпеченням Tinkercad CodeBlocks

Список літератури

• Посібник користувача