使用 Tinkercad CodeBlocks 軟件進行地質學

了解岩石和晶體的幾何形狀

許多幾何實體實際上存在於自然界中。 礦物晶體長成規則的幾何形狀。

四面體
四面體形成規則的四面體形晶體。 它於 1845 年左右在德國首次被描述，並被用作銅的來源。 （德爾法院，2014 年）

立方體
黃鐵礦或“愚人金”尤其能形成很好的晶體。 在 16 和 17 世紀，黃鐵礦被用作早期武器的點火源，當被圓形 -le 撫摸時會產生火花。 (del Court, 2014) 鉍也傾向於以立方體的形式生長，逐漸向中心生長，在幾何學中這種現像被稱為同心圖案。

八面體
磁鐵礦實際上是地球上所有天然礦物中最具磁性的。 通過觀察磁鐵礦對小塊鐵的吸引力，公元前 4 世紀的中國和公元前 6 世紀的希臘人首先觀察到了磁性。 （德爾法院，2014 年）

六角棱鏡
石英晶體形成六角棱柱。 長棱鏡面總是形成完美的 60° 角，並將光線分成光譜。 （德爾法院，2014 年）
任何晶體的幾何形狀（實際上是任何幾何圖案）都基於 3 個基本原則：

• 形狀： 這是基本原理。
• 重複： 它是基本圖形被“複製和粘貼”的次數。
• 結盟： 這是在工作平面上對原始圖形副本的順序。

將其翻譯成 Tinkercad 代碼塊

這些幾何形狀很容易識別，並且（幸運的是）它們中的大多數已經預設在 Tinkercad CodeBlocks 的 Shapes 或 Primitives 菜單中。 要選擇新形狀，只需將其拖到工作區並單擊“播放”按鈕即可運行模擬並顯示動畫。

原始形狀

有些幾何圖形，乍一看似乎很複雜，實際上只是同一個底形的位置的重複和變化。 讓我們看看如何在 Tinkercad CodeBlocks 中做到這一點：

四面體

1.  將金字塔塊（表單菜單）拖放到工作區。
2.  單擊“打開更多選項”圖標（右箭頭）。
3.  將邊的值更改為 3（這樣我們將得到一個 4 邊金字塔或四面體）。

立方體

1.  最簡單的方法是，只需將立方體或框塊（表單菜單）拖放到工作區即可。

八面體

1.  將金字塔塊（表單菜單）拖放到工作區。
2.  添加一個移動塊（修改菜單）並將 Z 的值更改為 20（這會將 -gure 向上移動 20 個單位）
3.  在代碼下方添加一個新金字塔。
4.  添加一個旋轉塊（修改菜單）並將 X 軸旋轉 180 度。
5.  添加一個創建組塊（修改菜單），它將兩個金字塔焊接在一起，形成一個 8 面圖形（八面體）。
6.  如果你想更精確，你可以在最後添加一個比例塊（修改菜單）並將 Z 值更改為 0.7，這樣 -gure 看起來會更均勻。

六角棱鏡

1. 將多邊形塊（表單菜單）拖放到工作區。
2.  單擊“打開更多選項”圖標（右箭頭）。
3.  確保 Sides 的值設置為 6。
4.  如果要更改六棱柱的長度，可以添加比例塊（修改菜單）並更改 Z 值。

https://youtu.be/DAlibpGWiRo

重複

要在 Tinkercad CodeBlocks 中重複一個 -gure 多次，我們需要使用重複“1”次塊（控制菜單）。 但是，在創建重複之前，我們必須創建一個新對象（修改菜單）：

1.  首先從工作區的修改菜單中拖放創建新的對象塊。
2.  現在就在該塊下方，從控制菜單中拖放一個重複 1 次塊。
3.  選擇您想要的任何形狀（從形狀菜單中）並將其插入塊內重複 1 次。 你會看到這些碎片 -t 像拼圖一樣拼在一起。

如果您將值“1”更改為塊中的任何其他數字重複 1 次，則 -gure 將根據您的決定複製多次。
但是，即使您運行模擬，也無法看到 pre 中的變化view呃，為什麼？ 因為對像被複製並粘貼在同一個位置！ （一個在另一個之上）......查看您需要重複並移動它們的更改！ 正如我們將在下一步中看到的那樣。
https://youtu.be/hxBtEIyZU5I

對齊或數組

首先，我們必須了解存在的對齊類型：

• 線性或網格對齊： 其中對象向一個或兩個方向重複以填充一個空間。
• 旋轉對齊： 其中物體圍繞旋轉軸旋轉，形成圓周。
• 隨機對齊： 其中物體通過將它們自己定位在明顯隨機的不同位置而成為一個空間

現在讓我們看看如何使用 Tinkercad CodeBlocks：

線性對齊：

1.  首先從工作區的修改菜單中拖放創建新的對象塊。
2.  現在我們需要創建一個變量。 您可以從數學菜單中拖動創建變量塊並將其放在前一個塊的下方（保持值 0）。
3.  將變量的名稱（以便於識別）更改為您想要的任何單詞，例如“運動”，單擊塊中的下拉菜單並選擇選項重命名變量...
4.  現在就在該塊下方，從控制菜單中拖放一個重複 1 次塊。
5.  選擇您想要的任何形狀（從形狀菜單中）並將其插入塊內重複 1 次。 你會看到這些碎片 -t 像拼圖一樣拼在一起。
6.  現在在前一個塊下方（但留在重複塊內），您將放置一個移動塊。
7.  訪問 Data 菜單，您會注意到現在創建了一個新塊，其名稱與您為變量指定的名稱相同。
8.  拖動該塊並將其放置在移動塊內（它可以在 X、Y 或 Z 上，具體取決於您要移動 -gure 的方向）。
9.  幾乎 - 完成我們將添加一個更改元素塊（您在數學菜單中找到它）並在塊的下拉菜單中選擇變量的名稱。
10.  是時候做一些數學了！ 從您的代碼中拖出一個方程式塊（您在數學菜單中使用符號 0 + 0 找到它），您可以使用工作區中的任何空白空間。
11.  將最後一個 0 更改為您想要的任何數字，這將代表您的 -gure 將移動的單位。
12.  To -nish 拖動您的方程式塊並將其放在更改變量塊的“to”部分之後，放在 1 上（用方程式 1 + n 替換數字 0）。
13.  最後，運行模擬並觀看魔術。 我知道第一次很乏味，但是通過練習會變得更容易。

旋轉對齊： 

1.  首先從工作區的修改菜單中拖放創建新的對象塊。
2.  現在我們需要創建一個變量。 您可以從數學菜單中拖動創建變量塊並將其放在前一個塊的下方（保持值 0）。
3.  將變量的名稱（以便於識別）更改為您想要的任何單詞，例如“旋轉”，單擊塊中的下拉菜單並選擇選項重命名變量...
4.  現在就在該塊下方，從控制菜單中拖放一個重複 1 次塊。
5.  選擇您想要的任何形狀（從形狀菜單中）並將其插入塊內重複 1 次。 你會看到這些碎片 -t 像拼圖一樣拼在一起。
6.  現在在前一個塊下方（但留在重複塊內），您將放置一個移動塊。
7.  更改移動塊的 X 或 Y 軸的值（以將 -gure 移動遠離工作平面或原點的中心）。
8.  添加一個旋轉塊（您可以在修改菜單中找到它）並將 X 軸選項更改為 Z 軸。
9.  訪問 Data 菜單，您會注意到現在創建了一個新塊，其名稱與您為變量指定的名稱相同。
10.  拖動該塊並將其放在旋轉塊中“to”選項之後的數字上。
11.  現在從數學菜單中拖動一個塊“X：0 Y：0 Z：0 Z：0”並將其放在前一個塊的旋轉度選項之後（這樣我們確保-gure圍繞中心旋轉飛機而不是從它自己的中心）。
12.  幾乎 - 完成我們將添加一個更改元素塊（您在數學菜單中找到它）並在塊的下拉菜單中選擇變量的名稱。
13.  是時候做一些數學了！ 從您的代碼中拖出一個方程式塊（您在數學菜單中使用符號 0 + 0 找到它），您可以使用工作區中的任何空白空間。
14.  將最後一個 0 更改為您想要的任何數字，這將代表您的 -gure 將移動的單位。
15.  To -nish 拖動您的方程式塊並將其放在更改變量塊的“to”部分之後，放在 1 上（用方程式 1 + n 替換數字 0）。
16.  最後，運行模擬並觀看魔術。 我知道第一次很乏味，但是通過練習會變得更容易。

隨機對齊：
幸運的是，這種對齊方式比看起來要容易得多。

1.  首先從工作區的修改菜單中拖放創建新的對象塊。
2.  現在就在該塊下方，從控制菜單中拖放一個重複 1 次塊（通過更改您控制將出現的數字的數字）。
3.  選擇您想要的任何形狀（從形狀菜單中）並將其插入塊內重複 1 次。 你會看到這些碎片 -t 像拼圖一樣拼在一起。
4.  現在在前一個塊下方（但留在重複塊內），您將放置一個移動塊。
5.  我們將使用一個名為“0 到 10 之間的隨機數”的新塊，您可以在數學菜單中找到它。
6.  拖動塊並將其放置在移動塊的 X 坐標之後。 對 Y 坐標重複該操作。
7.  最後，有必要定義一個數字範圍（或我們的圖形將隨機出現的位置範圍）。 例如ample 如果您希望 -gures 出現在整個工作平面上，您可以在“random between...”塊內鍵入 -100 到 100

https://youtu.be/fHy3oJSMf0M

手在行動

現在您已經了解了基礎知識，是時候進行測試了。 找出最流行的晶體的幾何形狀，並使用你在今天的課程中學到的東西來嘗試複製它們。
以下是一些行動方案（提示）：

磁鐵礦

• 您必須連接兩個 4 面金字塔以形成一個四面體，這將是要重複的主要模塊。
• 使用重複塊來增加形狀的數量，並將其與移動塊 + 0 - 10 之間的範圍混合以將形狀放置在不同的位置。
• 嘗試添加一個比例塊來改變形狀的大小。

四面體

• 從一個 4 面金字塔開始。使用其他 4 個金字塔切割 -gure 的角。
• 在改變其大小的工作平面上重複此復合圖形數次。
• 專業提示：添加 X、Y、Z 旋轉塊並將它們與範圍塊（0 到 360）組合以隨機旋轉圖形以獲得更逼真的外觀。

黃鐵礦

• 最簡單的方法，它只是使用盒子和重複塊在大立方體周圍形成較小的盒子。

火山岩

• 它看起來很困難，但事實並非如此！ 從一個大的實體開始（我推荐一個球體）。
• 在主體周圍隨機放置許多中小型球體。 確保將其設置為“空心”模式。
• 將所有東西組合在一起，觀察小球體去除主體的塊

石英

• 創建一個六角棱柱並將其與 Z 軸對齊。
• 在上面放置一個 6 面金字塔
• 在金字塔的頂端做一個切口
• 將所有內容組合在一起並將其用作模塊。
• 使用重複的旋轉重複該模塊以向平面中心旋轉。

鉍

• 複雜的-gure，這一切都始於一個立方體。
• 現在你需要 6 個金字塔來切割立方體的邊，只留下“框架”。
• 向其中心重複框架幾次，以減少整體比例。
• 最後，由於原語限制（Tinkercad CodeBlocks 僅允許工作平面中的 200 個原語），我們只能重複 -gure 幾次，足以達到很好的效果。

晶洞

• 立方體是它的基礎
• 圍繞中心重複立方體以使用旋轉模式形成環。
• 將戒指的顏色更改為更接近寶石的實際顏色
• 最後使用一個大盒子將設計切成兩半（就像現實生活中的geode一樣）。

如果您無法理解該主題，我還會為您提供我的測試鏈接，以便您可以復制和試驗它們！

• 磁鐵礦
• 四面體
• 黃鐵礦
• 火山岩
• 石英
• 鉍
• 晶洞

用於 3D 打印的導出

在完成您的設計時，不要忘記在代碼末尾添加“創建組”塊，這樣我們可以確保所有部分都作為一個整體結合在一起。 轉到導出菜單並選擇 .stl（最常見的 3D 打印格式）。

修復 3D 打印（Tinkercad 3D 設計）

記住！ 非常重要的是，在 3D 打印任何東西之前，您必須確保模型是可行的，換句話說，它符合以下 3D 打印規則：

• 如果沒有底座或支撐，您將無法打印在太空中漂浮的模型。
• 超過 45 度的角度需要 CAD 軟件中的結構支持。
• 盡量使您的-gure 底座盡可能Pat，以確保與打印床有良好的附著力。

在這種情況下，我們在製作隨機模式時很難處理這些規則。 我建議在打印之前將 .stl 模型導入 Tinkercad 3D Designs 以 -x 它，在這種情況下：

1.  我在中心添加了一個多面體，它與所有形狀相交。
2.  然後在下面添加一個空心立方體以確保窮人是帕特。
3.  最後將所有內容組合在一起並導出回 .stl 格式

3D打印

對於這個項目，我們使用了具有以下參數的免費 CAM 軟件 Ultimaker Cura 3D：

• 材料： PLA+絲綢
• 噴嘴尺寸： 0.4毫米
• 圖層質量： 0.28毫米
• 在-ll： 20% 網格圖案
• 擠出溫度： 210C
• 熱床溫度： 60C
• 列印速度： 45毫米/秒
• 支持： 是（45 度自動）
• 附著力： 邊緣

參考

Del Court, M. (2014, 3 enero)。 地質學和幾何學。 米歇爾德庫特。 Recuperado 11 年 2022 月 XNUMX 日，de
https://michelledelcourt.wordpress.com/2013/12/20/geology-and-geometry/

這太棒了！
您是否在 Tinkercad 畫廊中公開分享了 Codeblocks 設計？

文件/資源

使用 Tinkercad CodeBlocks 軟件進行地質學 [pdf] 使用說明書 使用 Tinkercad CodeBlocks 軟件進行地質學指導

參考

• 使用者手冊