Ғылыми жұмыс тақырыбы: Оқу үрдісіндегі 3D модельдеу Орындаған Фазылов Е. С. Ғылыми жетекшісі п.ғ. к., доцент Медешова А. Б. Орал, 2021 мазмұны кіріспе
жүктеу/скачать 10,57 Mb.
|
| Вид – Панели инструментов командасын қолданып керекті құралдар тақтасын қояды. Вид, Объектная привязка жолдарына белгі қояды. Размерность – Стиль командасын шақырып, Менеджер стиля размеров терезесінде Изменить кнопкасын басып, Основные единицы закладкасында Масштабный коэффициент полесына 2 енгізеді.
Формат –Уровень командасын қосып, Менеджер свойств слоя терезесінде Новый кнопкасын басады. Контур жаңа слойын құрады. Настройка свойств слоя терезесінен Создать кнопкасын басып, келесі қасиеттерді анықтайды: 0,35 мм сызық қалыңдығы, Continuous сызық типі. Осы командалар арқылы Оси слойын жасайды: 0,15 мм сызық қалыңдығы, Центр2 сызық типі. Вид – 3D-виды – Сверху командасын шақырып, Вид сверху проекциясын қосады. Рисование – Тела – Ящик командасымен параллелепипед салады. Команданы шақырғаннан кейін келесі сұрау шығады: Команда: ящик Enter клавишасын басқанда, программа бастапқы бұрышты сұрайды, оған 50,100,0 енгізеді. Программа келесі сұрау шығарады: Угол или [Куб/Длина]: Куб опциясы кубты анықтайтын бір өлшемді сұрайды. Длина опциясы параллеллепипедтың 3 размерін сұрайды. :@100, 50,30 енгізеді. Вид – Затенение – Плоские тени с включенными гранями командасын қолданып сызбаның түрлерін көреді. Параллеллепипедтың ортасында биіктігі 64 мм болатын цилиндр құрып көруге болады. Вид сверху проекциясын шақырып, Оси слойында цилиндрдың табанын анықтайтын осьтерді салады. Вид – Затенение – Сеточный каркас 3D командасы арқылы параллелепипедтың көленкесін өшіреді. Рисование – Тела – Цилиндр командасы арқылы цилиндр салады. Кажущееся пересечение байланыстыруын қосып, осьтердің қиылысу нүктесін көрсетеді. Команда: цилиндр Центральная точка основания цилиндра или [Эллиптический] <0,0,0>: Enter Радиус основания цилиндра или [Диаметр]: 16 Высота цилиндра или [Центр другого основания]: 30 Жақсы бейнелену үшін изолиниялар санын көбейтеді. Команда: isolines Новое значение ISOLINES <4>: 16 Сурет 32. Параллелепипледтің сымдық көрінісі Изометрия «Юго–запад» командасын қосып, 35 суреттегі бейнені көріледі. Параллелепипедтың денесінен цилиндрды алып қарайды. Autocad программасы денелерді бір-біріне қосуға, бір-бірінен алуға мүмкіндік береді. Объединение операциясы екі денені біріктіруге мүмкіндік береді. Вычитание бір денеден бір немесе бірнеше денелерді алуға мүмкіндік береді. Пересечение операциясы бірнеше денені қиылыстырып, нәтижесінде шығатын денені көрсетеді. Редактирование – Редактирование тел – Вычитание командасын қолданып құрылған денелерді редактирлейміз. Программа алу операциясы жасалатын денені таңдауды сұрауды. Выберите объект: Тышқанмен параллелепипедты көрсетеді. Программа тағы объектілерді таңдауды сұрайды: Выберите объект: Enter басамыз. Программа алынатын денені таңдауды сұрайды: Выберите объект: Тышқанмен цилиндрды таңдайды. Программа тағы объектілерді таңдауды сұрайды: Выберите объект: Enter басамыз, программа операцияны аяқтайды. Дәл осыдай бірнеше жұмыстың жасалу жолын ұсынылады. Конус. Жасалу жолы: Surfaces панелінде Cone батырмасына басыңыз. Specify center point of cone: шақыруына конус табанының орталық нүктесін белгілеу керек. Specify radius for base of cone or [Diameter]: шақыруына конус табанының радиусын немесе Diameter параметрін таңдап диаметрін белгілеңіз. Егер сіз кесік конус құрғыңыз келсе, Specify radius for top of cone or [Diameter]: шақыруына конустың үстіңгі шектің радиусын немесе диаметрін белгілеңіз. Немесе 0 енгізіп, толық конус құрыңыз. Конус биіктігін Specify height of cone: шақыруынан кейін енгізіңіз. Enter number of segments for surface of cone<16>: шақыруында болса, конустың сыртқы сегмент санын енгізіңіз. Ең минималды шама – 16. Жұмыс нәтижесінде конус пайда болады. Сурет 33. Конус модельі Сфера. Жасалу жолы: Surfaces құралдар панеліндегі Sphere батырмасына басыңыз Specify center point of sphere: шақыруында сфераның орталық нүктесі сұралады. Specify radius of sphere or [Diameter]: шақыруы шыққанда, сфера радиусы не диаметрін (параметрді) енгізіңіз. Enter number of longitudinal segments for surface of sphere<16>: және кейін шығатын Enter number of latitudinal segments for surface of sphere<16>: шақыруларына сәйкес сфераның вертикальді және горизонтальді сегмент санын енгізіңіз. Ең кіші сегмент саны – 16. “Купол”. Сфераның жартысы болғандықтан, оның жасалу жолымен бірдей. Тек горизонталь сегменттің максималды саны – 8. “Чаша”. Сфераның астыңғы бөлігі. Оның да жасалу жолы бірдей. “Тор”. Жасалу жолы: Surfaces панелінде Torus батырмасына басыңыз. Specify center point of torus: шақыруына тордың орталық нүктесін белгілеңіз. Specify radius of torus or [Diameter]: шақыруына тор радиусын немесе диаметрін енгізіңіз. Specify radius of tube or [Diameter]: шақыруына жауап ретінде, тор трубкасының радиусын немесе диаметрін енгізіңіз. Enter number of segments around tube circumference<16>: және Enter number of segments around torus circumference<16>: шақыруларына сәйкес тордың құраушысы бойындағы сегмент санын және тор трубкасының айналасындағы сегмент санын енгізіңіз. Ең аз сегмент саны – 16. Жұмыс нәтижесінде сфера пайда болады. Сфера модельі Сурет 34. Сфераның сымдық модельі Осы секілді жұмыстар жасауға болады. Бұған қоса 3D модельдеудің күрделенген жұмыстарында жасауға болады. Мысалы төмендегідей күрделендірілген модельдер жасап шығаруға болады. 35 сурет. Үкі модельі Бұл күйде модель өте тегіс, әрі адемі, ұқыпты күйде басылып шығады. Айта кететін жай бұл үкі модельімен қоса жасалған модельдер де түрлері бар. Модельдерді жасап болғаннан кейін негізгі жұмысқа көшуге болады. Бұл оқушыларға жасалған 3D модельдерді баспаға (принтер) беру жолын үйрету. Бұл үшін жасалған жұмыстың дұрыстығына және көзделген өлшемдерге сай келуін тексеріп алған жөн. Жасалған жұмысты принтерге беру үшін бірнеше командаларды орындау қажеттігі туады. Ол үшін төменде көрсетілгендей жасалған жұмысты сохранить как батырмасын басып, имя файлға өз қалаған файл есімін жазып, сохранить батырмасы басып, жұмыс үстеліне сақтап алады. 36 сурет. Жұмыстың сақталу жолының терезесі Сақталғаннан жұмысты кейіннен файл батырмасын басып папкаға экспорт жасайды, экспорт жасалғанда Формат CAD түріндегі экспорт функциясын тандайды. Бұл сақталымда басақа да кеңейтіліммен сақталатын немесе жіберілетін таңдалым түрлері бар. Олар: изображение, PDF түрінде, экспорт в DWG, экспорт в DWF және отправить DWF. Бұл айттылған таңдалымдардың әр бірінің өз қызметтері бар. Мысалы: изобржение модельді сурет күйінде шығарады. PDF файлына жіберу осы файл кеңейтілімінде сақталуды қаматамсыз етеді, сондай ақ DWG, DWF түрлерінде экспорт жасау модельді түрлі қалыпты сақталуына, қолданушыға ыңғайлы жұмыс жасауына мүмкіндік береді 37 сурет. Жұмыстың сақталу жолының терезесі Жоғарыдағы командалар орындалғаннан кейін терезеде автоматты түрде сохранение терезесі ашылады, кейіннен имя файлға қалаған атымызды жазып, тип файлаға: Файлы STL (*.stl) кеңейтілімінде сақтайды. 38 сурет. Жұмыстың сақталу жолының терезесі Оқушыларға түсінуіне және түсіндіруге қолайлы болу үшін жасалған жұмыстың сақталу сатысын қысқаша схема түрінде көрсетуге болады: Сохрнанить как Имя файла: “Модель” Файл Экспорт Формат CAD Сохранение Имя файла: “Модель” Тип файла: “Файлы STL (*.stl)” Сахранить. Жасалған жұмыс өзіне тиісті кеңейтіліммен сақталғаннан кейін оны баспаға (принтер) беру үшін Repetier Host бағдарламасы арқылы жүктейді. Дайын жұмысты жүктеу мына схема бойынша жүзеге асады: бірінші дайын жұмыстың компьютерде өзіне тиісті кеңейтіліммен сақталған папкасын тауып алады кейіннен Repetier Host бағдарламасын ашып терезенің оң жағында орналасқан /Файл/ батырмасын басып оның ішінен /загрузить/ командасы таңдалады, осы кезде автоматты түрде жобаны таңдау файлының терезесі ашылады, біз сол ашылған терезенің ішінен дайын жұмыстың компьютердің қай жерінде сақталғанын тауып бағдарламаға жүктейді, жүктелген дайын жұмыс бағдарламаның терезесінде төмендегі күйде көрінеді: Сурет 39. Repetier Host жұмыс терезесі Объекті жүктелгеннен кейін осы бағдарлама ішінде қалаған, қажетті жұмысты жалғастырады, ол дегеніміз бұл бағдарламада объектінің 3D принтерге сәйкес баптаулары жүзеге асырылады мысалы: объектінің өлшемі, түсі, басып шығаратын материал түрі, басып шығару температурасы т.б. баптауларды жүргізіледі. Баптап болғннан кейін объекті толық 3D баспаға (принтер) жүктелуге дайын деп есептеуге болады. Күрделі баптаулардан өткеннен кейін объектіні SD картаға жүктеп алынады, қарапайым принтерге сия, бояу құйып, картриджді орнатқан секілді, 3D принтердіңде өзіне тиісті картриджін орнатады, тек бұнда сия, бояу құйылмайды оның орынана пластика жіпшелер салынады. Бұл жұмыстардан кейін SD картадағы объектіні 3D принтерге салып құйылатын объектінің файлын таңдайды, таңдалғаннан кейін 3D принтер өз жұмысын бастайды. Бұл жазылғандарды қысқаша қадаммен көрсетуге болады: Оъектіні Repetier Host бағдарламасына жүктейді; Объектіге тиісті баптаулар жүргізеді; Бапталған объектіні SD картаға салады; Картриджі орнатады; SD картадан басылып шығатын объектінің файлын таңдайды; Принтердің жұмысы басталады. Жұмыс нәтижесінде төмендегідей объектілер пайда болады: Сурет 40. Дайын модельдер көрінісі Оқушыларға осылай 3D принтердің жұмыс жасау алгоритмдерін, одан шығатын 3D модельдерді, құрылғымен қалай жұмыс жасау керектігін оқытуға болады. Тағы бір айта кететін жайт өазіргі таңда 3D модель жасауда тек 3D принтерді ғана қоладанады деп кесіп айту қате пікір, себебі бұл құрылғымен қатар келе жатырған және бұл құрылғыдан да көп пайдаланылатын туынды бар ол 3D қалам. 3D қалам бұл модельдеудің шарықтау шегіне жеткендігінің бір дәлелі деп айтсақ қателеспейміз, себебі бұл құрылғы бағасы жағынан да, пайдалану жағынан да аса білімділікті қажет етпейтін өте қарапайым құрылғы десек те болады. Бұл құрылғыны жас оқушылардан бастап, үлкен кісілер, кәсіби 3D модель жасаумен айналысатын мамандарда кеңінен қолдана алады. Енді 3D модель жасауда 3D қаламның алгоритмдерімен танысайық. Біріншіден: қаламды электр тогына қойып қыздырып алады, қыздыру шамамен 2-3 минутты уақытты алады, құрылға 190℃ қызады, қызғаннан кейін құрылғы үсінде автоматты түрде жасыл түс пайда болады, бұл дегеніміз қалам жұмысқа дайын деген белгі, екіншіден қызған қаламға арнайы пластик салатын жерінен пластикті өткіземіз, осы кезде пластика еріп қаламның ұшынан аға бастайды, біз сол пластикті керек жерге құю арқылы 3D модель жасай алады. Бұл құрылғыда модель жасау өте қарапайым және тез орындалады, бірақ оқушылар қолдану кезінде арнайы ережелерді сақтаулары керек. Бұл ережелер: Қаламды электр тогына ұқыпты тығу; Қаламды қызғанша күту; Қалам қызбай тұрып пластикті салмау; Пластикті саларда пластик басы тегіс және біркелкі болуы керек; Құрылғыны пайдаланғанда жұқа қолғап киген дұрыс; Балқып шыққан пластикті ұстамау керек, терінің күю қауіпі бар; Жұмыс біткеннен кейін пластикі қаламның ішінде қалдырмау керек; Жұмыс соңында қаламның тог көзінен ажыратылғанына көз жеткізу керек; Ал зертханалық жұмыс ретінде 3D қаламда бір жұмыс жасап көруге болады, бірінші қаламды жоғарыда айтылғандай қыздырып, пластик жіпшені салады, оқушыларға алғашқыда оңай болу үшін парақта салынған объктінің үсінен пластикпен басып шығады, қатқан пластикті бір біріне жалғау арқылы объекті жасамайды. Бұл жұмысты оқушыларға түсінікті болу үшін қадаммен көрсеткен тиімді. Мысалы: Төменде көрсетілгендей суреттің үстінен, әрбір детальдарына жеке-жеке пластик құйылып шығады: Сурет 41. объектіні құю кезеңі 3D қаламмен жұмыс жасамас бұрын, қаламды толық тексеріп алған дұрыс және үстінен басып құятын модельдің сызбасын қағаз бетіне шығарып алынады. Қағаз шығарылғаннан кейін сызбанын әрбір детальдарына өлшем жүргізіледі, себебі құю кезінде қисықтыққа немесе басқада қолайсыздықтарға жол бермес үшін. Кейіннен модельдің әр қабатын бір түспен немесе әртүрлі түспен құйылады ма соны анықтап алып жұмысты бастауға болады. Екінші: Қатқан пластиктерді қағаз бетінен ажырататы; Ол үшін арнайы қағаз бетіне салынған пластиктерді сындырып алмай және қағаз бетіне салынған пластик қағазға жабысып қалуы мүмкін біз соларды ескере отырып пластикті қағаз бетінен ұқыпты ажыратады. Сурет 42. Пластикті ажырату сәтті Үшінші: Ажыратқан пластиктерді бір біріне дәнекерлейді Сурет 43. Ажыраған пластикті бір-біріне дәнкерелеу сәті Нәтижесінде біз жасауды көздеген объектінің 3D модельін ала алуға болады. Бұл жерде ескере кететін нәрсе бұл модельді біркелкі түсте жасауға да болады, дегенмен ол қарапайым болуы мүмкін, бірақ оқушыларға қызықты, әрі жасаған модельіміз әдемі, тартымды шығу үшін әртүрлі түсті де қолдануға болады. Бұл әртүрлі түсті қолданудың аз-кем қиыншылықтары бар, ол дегеніміз әр пластикті құярда жеке-жеке құрылғыға салып, алып отырылады, бұл құрылғыға көп күш түсіруі мүмкін, сондықтан көбінесе бір түс қолданылады. Жоғарыдағы жұмыстың нәтижесінде осы секілді модельдерді құрастыруға болады. Сурет 44. дайын модель көрінісі Оқушыларға бұл ретте 3D принтер мен 3D қаламның бір-бірінен және ондағы жасалған объектінің салыстырмалы айырмашылықтарын айтып өткен жөн. 3D принтермен 3D қаламды салыстырғандағы 3D қаламның бірнеше артықшылықтары бар, олар: Принтер қандай да бір қағида бойынша жұмыс істейді, қабатта нысанды қалыптастырады. Бұл ретте нысанды алдын ала арнайы бағдарламада кодтау немесе сканерлеу қажет – ал бұл көлемді сканерлеу жабдығын сатып алуға қосымша шығындар кетеді. 3D қалам өз кезегінде, құрылғыдан шыққан кезде қатып қалатын пластикті балқытады, бірақ пайдаланушы құрылғыны кез келген өлшемде жүргізе алады. Ал жеке-жеке тоқталып кетейік: Біріншіден, баға әлдеқайда төмен болған кезде қалам неғұрлым нәзік жұмысты көрсетеді. Принтер қымбат болса, ондағы басып шығару қабаты соншалықты қалың болады. Қаламдар төмен бағада болса, жұмыс саншалықты ұқыпты шығады. Екіншіден, 3D принтерлерде тек катушкаларда пластиктен пайдаланылады: бір ораманың ең төменгі бағасы -7000 тг. Егер сізге 10 түстен тұратын фигураны жасау қажет болса-70000 тг кетуі мүмкін. Бұл тек қана пластик үшін кететін ақша. Ал 3D қалам пластигі әлдеқайда арзан, ол Қазақстан дүкендерінде 20 түстен тұратын пластик жиынтығы бар жоғы 5000 теңгені құрайды. Үшіншіден, принтерге қарағанда, қалам іс жүзінде шуылсыз жұмыс істейді, өйткені басып шығарудағы жалғыз жылжымалы элемент – сіздің қолыңыз. Принтердің кез келген жағдайда шу шығаратын жылжымалы элементтері бар. Ал енді 3D қаламға қарағанда 3D принтердің артышылықтарына тоқталайық: 1. 3D принтер 3D қаламға қарағанда әлдеқайда толық жабдықталған, және күрделі модельдерді басыр шығаруға қауқарлы, сондықтан бағасы да қаламға қарағанда жоғары болады. 2. 3D принтер модельді біркелкі тегіс құйып шығады, сондықтан модель беті тегіс әрі ұқыпты күйді басылып шығады, ал 3D қаламда жасалған жұмыстың беті сәл кедір-бүдір болуы мүмкін, мейлі оны шебер жасаған болсада, себебі қолмен жасалған жұмысқа қарағанда, автоматтандырылған құрылғының жасаған жұмысы әлдеқайда нақты әрі дәл күйінде шығады. Жалпы осы атқарылған жұмыстар, зерттелген тақырыптар нәтижесіне байланысты мен өзімнің машықкерліктен өткен мектебімнің оқушылары арасында саулнама жүргізген болатынмын. Сауалнама тақырыбы жалпы 3D модельдеудің адам өміріндегі маңызы деген тақырып болды. Мен сауалнаманы өз сыныбымнан бастаған болатынмын. Оқушыларға: Жалпы модельдеу дегеніміз не ? 3D модельдеу мен қарапайым модельдеудің айырмашылықтары қандай? 3D модельді басып шығаруға арналған құрылғылар және олардың түрлері ? 3D модель құрудағы бағдарламалар ? деген сұрақтарға жауап берді. Бұл сұрақтарға сыныптағы 20 оқушыны 100% деп алатын болсақ, 20 оқушының 18-і нақты, әрі толық жауап берді яғни 98% модельдеу тақырыбында білімдерінің тереңдігін көрсетті. Бұл сауалнамалардан бөлек тағы сұрақтар қойылды, олар:
3D модельдеу құрылғылары, 3D принтер мен 3D қаламның жұмыс жасау алгоритмі қандай ? Модельдеу құрылғыларымен жұмыс жасай блесіңдер ме? деген сұрақтарға да өз жауаптарын берді. Сыныптағы 20 оқушының барлығы дерлік екі құрылғы жайлы өз білімдерін көрсетті, ал олармен жұмыс жасай блесің бе?, деген сұраққа 3D принтермен жұмыс жасай алам деген оқушы саны 3, ал 3D қаламмен жұмыс жасай білем деген оқушылар саны 8 болды. Жалпы алғанда 100% оқушының 10% 3D принтер құрылғысында жұмыс жасай біледі, яғни 3D модель басып шығаратын мүмкіндікке ие, ал сынып 40% оқушысы 3D қаламда өзі қалаған 3D модельді жасап шығаруға қауқарлы. Бұл оқушылардың ішінде арнайы 3D модельдеу курстарына барып жүрген оқушыларды да ескере кеткен жөн. жүктеу/скачать 10,57 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|