Patience With High Rewards Eliza Ibarra File

• Знакомимся с OpenSCAD.
• Достоинства.
• Недостатки.
• Пишем первый код на OpenSCAD.
• Функции графических примитивов: куб, параллелепипед, сфера, цилиндр, конус, многогранник.
• OpenSCAD основные операции, действия с объектами.
• Пример работы в OpenSCAD. Проектируем колесо для детской машинки.

Небольшая ознакомительная часть, чтобы понять, с чем собственно придётся иметь дело, и стоит ли вообще начинать. Ниже будет изложено моё личное мнение, которое не претендует на истину в первой инстанции. Людей много и вкусы у всех разные. Тем не менее как человек имеющий опыт работы в этой системе проектирования я могу дать свою оценку.

Начну пожалуй с того, что начинающему 3D проектировщику стоит определиться с целью использования CAD. Если ваша цель это мультимедиа и скульптура - данный CAD вам не подойдёт (если только вы не работаете в жанре примитивизма, кубизма или не собрались сделать 3D модель свинки ПЕПЫ). Если вы хотите проектировать технические объекты относительно невысокой сложности вы на верном пути... Посмотрим с чем мы имеем дело.

• Бесплатный.
• Исходный код проекта открыт. Любой желающий может помочь проекту своим трудом или пожертвовав немного денег.
• Не требует установки (можно таскать на флэшке).
• Не занимает много места на диске.
• Работает на Windows (32/64), Mac OS, Linux. Доступен в некоторых официальных репозиториях Linux.
• Есть онлайн версия OpenSCAD, но синтаксис языка несколько отличается. Заходите на сайт и там проектируете.
• Прост в освоении.
• Модель создаётся за счёт написания простых команд. Например, пишем код: cube (10, true). Получаем квадрат по центру со сторонами 10 мм. Сложно? По-моему нет. Код – даёт целый ряд преимуществ:
• Полный контроль над объектом. Точность размеров. Однозначная логика.
• Возможность блочного проектирования. Написанный однажды код можно неоднократно использовать.
• Параметризация объектов. Изменил одну цифру - объект полностью перестроился по заложенному алгоритму. Не нужно менять размеры каждой грани.
• В распоряжении есть основные математические функции.
• Есть возможность использовать циклы и условия.
• Во многих случаях проще вспомнить нужную команду, чем найти нужную иконку в перегруженных картинками меню. Чем больше возможностей у интерактивной системы проектирования - тем больше места занимают иконки для разных действий. Появляются вложенные меню. Чтоб добраться до них нужно знать где они находятся. Это всё ваше время!
• Язык проектировки прост и понятен.
• Код OpensСad распознаётся некоторым другим системам проектирования. Соответственно можно менее болезненно перейти на другие САПР (CAD).
• По ходу изучения OpenSCAD можно освоить азы программирования. Если по душе такой способ проектировки можно переключиться на FreeCAD, где есть возможность писать на Питоне с более широкими возможностями, но и не так просто. Кроме того многие CAD в том или ином виде поддерживают параметрическую модель проектирования.

• Моделирование в основном происходит за счёт графических примитивов. С одной стороны это очень просто, с другой стороны лишает многих возможностей.
• Сложно сделать обтекаемые, плавные модели. Так чтобы одним щелчком мышки снять фаску с грани - не получится, надо нехило так извернуться.
• Язык OpenSCAD недоразвит с точки зрения программирования. Можно было реализовать более низкий уровень программирования.
• В основном предназначен для технического проектирования. В то время как допустим Blender больше ориентирован на анимацию, скульптуру.
• На выходе получаем только файлы формата STL.
• Немного интерактивности не помешало бы. Интерфейс достаточно скуден.
• Модели с большим количеством граней (плавных линий) тормозят в окне пред просмотра, а рендеринг сложных моделей (получение итогового STL файла) может занимать до 5-10 минут, по крайней мере на моей пишущей машинке. Но это и понятно - работа с графикой всегда была ресурсозатратным делом. Частично решить проблему можно убавив количество граней на время отладки модели.
• Проект развивается достаточно медленно. Новые версии выходят раз в полгода или год. При этом мало что меняется.

Параллелепипед с длинами сторон по X, Y, Z соответственно 10, 20, 30 в мм: cube( size=[10,20,30], center=true ); true/false - располагать по центру или в положительных полуосях. Короткие варианты написания кода: cube( [10, 20, 30], true ); cube( [10, 20, 30] ); если последний параметр не указан принимает значение false a = [10, 15, 20]; cube(a); здесь a - параметр (матрица) содержит в себе значение сторон cube( 5 ); куб стороной 5мм в положительных полуосях;
Сфера радиусом 8 мм, с разным разрешением $fn. sphere(r=8, $fn=100); // Полное написание sphere(8, $fn=20); // Короткое написание sphere(8, $fn=4); sphere(8, $fn=5); Центр сферы всегда в начале координат. Вместо $fn можно задать параметр $fa - угловое разрешение и $fs - размер грани в мм. sphere(d=16, $fn=100); // Задать сферу через диаметр
Через цилиндр можно задать конус, усечённый конус, пирамиду, усечённую пирамиду. Первый параметр высота цилиндра, следующие это нижний радиус, верхний радиус, центровка и число граней $fn. cylinder(h=10, r1=8, r2=5, center=true, $fn=100); // полное написание cylinder(10, 8, 0, true, $fn=100); // краткое написание cylinder(10, 8, 8, true, $fn=100); cylinder(10, 8, 5, true, $fn=4); Варианты написания: cylinder(h=10, d1=16, d2=10, true, $fn=100);// через диаметры оснований cylinder(h=10, r1=8, d2=10, true, $fn=100);// через радиус и диаметр онований cylinder(h=10, r=8, true, $fn=100);// если нужен просто цилиндр
Многогранник. Через эту функцию можно задать любую поверхность. На практике используется редко. Почему? Думаю поймёте сами. Постройка пирамиды. Что требуется? Задать все вершины фигуры (points) в координатах [x, y, z]. Затем объединить в группу по 3 - получить треугольники, играющие роль граней (faces) многогранника. polyhedron( points=[ [10,10,0], [10,-10,0], [-10,-10,0], [-10,10,0], [0,0,10] ], faces=[ [0,1,4], [1,2,4], [2,3,4], [3,0,4], [1,0,3], [2,1,3] ] ); Точки (points) с координатой z=0 - это вершины основания пирамиды, a последняя с x=0, y=0, z=10 - это пик пирамиды. Грани (faces) [0,1,4], [1,2,4], [2,3,4], [3,0,4] - это боковые треугольные грани, а последние две [1,0,3], [2,1,3] задают квадрат основания. Цифры в квадратных скобках, говорят какие точки объединить. Соответственно точки по порядку их следования 0 -> [10,10,0] , 1 -> [10,-10,0] и т.д.

Перемещение объекта на x=10, y=10, z=0 относительно центра координат: translate([10,10,0]) cube(10, true); Если нужно переместить группу объектов заключаем их в фигурные скобки: translate([10,10,0]) {/*Здесь код группы*/}; Применение нескольких вложенных переносов: translate([10,10,0]) { cube(10, true); translate([0,0,5]) sphere(5, $fn=50); }; Эквивалент примера выше: translate([10,10,0]) cube(10, true); translate([10,10,5]) sphere(5, $fn=50);
Вращение. На 75 градусов вокруг оси X: rotate([75,0,0]) cube(10, true); Вращение группы объектов: rotate([75,0,0]){/*Здесь код группы*/}; Вращение + перемещение. Две нижние строчки: color([0,1,1]) translate([0,0,15]) rotate([75,0,0]) cube(10, true); color([1,0,1]) rotate([75,0,0]) translate([0,0,15]) cube(10, true); Дают разные результаты. Имеет значение последовательность действий. Бирюзовый куб сначала повёрнут на 75 градусов вокруг оси X, а потом смещён на 15 мм по оси z. Сиреневый куб сначала смещён на 15 мм, а потом повёрнут.
Сложение (объединение). union(){ cylinder(30, 5, 5, true, $fn=50); rotate([60,0,0]) cylinder(30, 5, 5, true, $fn=50); }; Любое количество простых или сложных объектов в фигурных скобках будут объединены.
Вычитание (разность). Из простого объекта указанного первым будут вычитаться все что указано ниже него. difference(){ cylinder(30, 5, 5, true, $fn=50); rotate([60,0,0]) cylinder(30, 5, 5, true, $fn=50); }; Из составного объекта указанного первым будут вычитаться все что указано ниже него. difference(){ union(){cylinder(30, 5, 5, true, $fn=50); cube(10, true);}; rotate([60,0,0]) cylinder(30, 5, 5, true, $fn=50); };
Произведение (пересечение). У объектов внутри фигурных скобок находится общая часть - она и остаётся. intersection(){ cylinder(30, 5, 5, true, $fn=50); rotate([60,0,0]) cylinder(30, 5, 5, true, $fn=50); };
Чтобы сделать объект видимым или прозрачным при вычитании или пересечении, достаточно поставить решётку перед фигурой, объединением и т.п. Модификатор очень удобен при отладке модели, когда не видно вычитаемых, пересекаемых фигур или если нужно заглянуть внутрь создаваемой модели. translate([10,0,0]) difference(){ cylinder(30, 5, 5, true, $fn=50); rotate([60,0,0]) #cylinder(30, 5, 5, true, $fn=50); }; или translate([-10,0,0]) intersection(){ #cylinder(30, 5, 5, true, $fn=50); rotate([60,0,0]) cylinder(30, 5, 5, true, $fn=50); };
Сжатие. Растяжение. scale([2,2,0.5]) sphere(8, $fn=30); Соответственно по оси X и Y сферу растянули в 2 раза, а по оси Z сжали в 2 раза.

Исходный цилиндр. cylinder(10, 25, 25, true, $fn=200);
Срезаем острую грани цилиндра - найдя общую часть цилиндра и сплюснутой сферы. intersection(){ cylinder(10, 25, 25, true, $fn=200); scale([2.5,2.5,1])sphere(10.5, $fn=200); };
Имитируем диск колеса. С боковой поверхности вычитаем сжатую сферу. difference(){ intersection(){ cylinder(10, 25, 25, true, $fn=200); scale([2.5,2.5,1])sphere(10.5, $fn=200); }; translate([0, 0, 12]) scale([2.5,2.5,1])sphere(10.5, $fn=200); };
Вырезаем ось колеса. difference(){ intersection(){ cylinder(10, 25, 25, true, $fn=200); scale([2.5,2.5,1])sphere(10.5, $fn=200); }; // боковая сферическая выемка translate([0, 0, 12]) scale([2.5,2.5,1])sphere(10.5, $fn=200); // ось колеса cylinder(11, 2.5, 2.5, true, $fn=20); };
Имитируем спицы. Так как спиц будет 12, чтобы не переписывать один и тот же код 12 раз применим - цикл. Цикл for(i=[1:12]){...};. Внутри фигурных скобок - код который будет повторяться. Переменная i принимает значения от 1 до 12. difference(){ intersection(){ cylinder(10, 25, 25, true, $fn=200); scale([2.5,2.5,1])sphere(10.5, $fn=200); }; // боковая сферическая выемка translate([0, 0, 12]) scale([2.5,2.5,1])sphere(10.5, $fn=200); // ось колеса cylinder(11, 2.5, 2.5, true, $fn=20); // спицы for(i=[1:12]){ rotate([0,0,i*30]) translate([13,0,0]) scale([3,1,1]) cylinder(11, 2, 2, true, $fn=50); }; };
Аналогично с помощью цикла, добавляем рисунок протектора. difference(){ intersection(){ cylinder(10, 25, 25, true, $fn=200); scale([2.5,2.5,1])sphere(10.5, $fn=200); }; // боковая сферическая выемка translate([0, 0, 12]) scale([2.5,2.5,1])sphere(10.5, $fn=200); // ось колеса cylinder(11, 2.5, 2.5, true, $fn=20); // спицы for(i=[1:12]){ rotate([0,0,i*30]) translate([13,0,0]) scale([3,1,1]) cylinder(11, 2, 2, true, $fn=50); }; // протектор for(i=[1:36]){ rotate([0,0,i*10]) translate([30,0,0]) scale([3,1,1]) cylinder(11, 2, 2, true, $fn=50); }; };

OpenSCAD Урок 2. Учимся на простых примерах - функции minkowski, hull, projection. Модели плоских (2D) фигур.

На главную.