Файл: О. А. Косино гс. Исакова кв. Гоголданова гл. Абдулгалимов ею. Серёжина И. П. Сапего Реализация образовательных программ по предмету "Технология" с использованием оборудования центра Точка роста. Методическое пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.11.2023
Просмотров: 33
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
analogRead() считываются и отображаются в Мониторе порта Рис. 2. Схема подключения потенциометра к Ардуино
Подключите три контакта от потенциометра к плате Ардуино следующим образом один крайний контакт — к земле второй крайний контакт — кВ средний контакт — к аналоговому входа А (рис . 2) Поворачивая ползунок потенциометра, меняем значение сопротивления на центральном контакте потенциометра, что, в свою очередь, меняет напряжение от 0 до 5 В на пине А платы . На плате Ардуино есть встроенный аналогово-цифровой конвертер, который считывает напряжение и преобразовывает его в числовые значения от 0 до 1023 . Функция
analogRead() возвращает число в диапазоне от 0 до 1023, которое будет соответствовать напряжению от 0 до 5 В .
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
int sensorValue = analogRead(A0); float voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0);
Serial.println(voltage);
}
100
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание. Подключение к микроконтроллерной плате терморезистора Соберите схему с термистором, при которой в зависимости от его температуры меняется количество горящих диодов . В схеме используйте постоянный резистор на 10 KOm (рис . 3) Рис. 3. Схема подключения к микроконтроллерной плате терморезистора
Задачей данной работы является определение условного напряжения на входе, необходимо установить в зависимости от температуры термистора максимальную и минимальную границу напряжения .
void setup () {
pinMode(A2,INPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop () {
int t = analogRead(A2);
Serial.println(t); delay(10);
}
5. Подключение фоторезистора к Ардуино
Рассмотрим способ подключения к Ардуино фоторезистора, которыйиспользуется для измерения освещённости (рис . 4) Рис. 4. Схема подключения фоторезистора к Ардуино
#define PIN_RELAY 10
#define PIN_PHOTO_SENSOR A0
void setup() {
pinMode(PIN_RELAY, OUTPUT);
digitalWrite(PIN_RELAY, HIGH);
}
void loop() {
int val = analogRead(PIN_PHOTO_SENSOR);
if (val < 300) digitalWrite(PIN_RELAY, HIGH); // Светло, выкл. реле else digitalWrite(PIN_RELAY, LOW); // Темновато, вкл. лампочку
101
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание. Подключение зуммера к Ардуино
Рассмотрим, как подключить пьезодинамик (Зуммер, Buzzer) к Ардуино . Пьезоэлемент, пьезоизлучатель звука или пьезодинамик (также Зуммер, Buzzer) преобразует электрическое напряжение в колебание мембраны, которая создаёт звук (звуковую волну) В нашей модели частоту звука можно регулировать, задавая соответствующие параметры в программе . Такая модель может быть встроена в робота, который будет издавать звуки (рис . 5) Рис. 5. Зуммер int p = 13; объявляем пин зуммера setup() {
pinMode(p, OUTPUT); объявляем пин как выход loop() {
tone (p, 500); включаем зуммер на 500 Гц delay(100); //ждём 100 Мс tone(p, 1000); включаем зуммер на 1000 Гц delay(100); //ждём 100 Мс. Подключение к Ардуино инфракрасного датчика препятствий и линий
Инфракрасный датчик обнаружения препятствий состоит из приёмника и излучателя, испускающего инфракрасные лучи . Лучи при возникновении препятствия отражаются от него, а приёмник фиксирует отражённые лучи . Другими словами, датчик позволяет обнаружить ближайшее препятствие Инфракрасный датчик возвращает показания в зависимости от обнаружения чёрного возвращает 0) или белого (возвращает 1) цветов . Как известно, инфракрасные лучи неодинаково отражаются от поверхностей разных цветов . Это даёт датчику возможность определить границу цветов (линий) на определённом расстоянии датчика от линии .
const int buttonPin = 2; const int ledPin = 13; int buttonState = 0; void setup()
{
pinMode(ledPin, OUTPUT);
pinMode(buttonPin, INPUT);
}
102
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание void loop()
{
buttonState = digitalRead(buttonPin);
if (buttonState == HIGH) { digitalWrite(ledPin, HIGH); } else { digitalWrite(ledPin, LOW); Контрольные вопросы . Для чего применяется соединение микроконтроллера с компьютером . Что такое зуммер . Как подключить тактовую кнопку к микроконтроллерной плате?
Выводы: входе выполнения лабораторной работы изучается подключение простых аналоговых и цифровых датчиков к микроконтроллерной плате, те. тактовой кнопке, потенциометра, терморезистора, фоторезистора, зуммера, инфракрасного датчика препятствий и линий . Приобретаются навыки составления, отладки и использования программного кода для управления работой датчиков и выходных устройств . Лабораторная работа № 2. Подключение к Ардуино устройств по интерфейсам Теоретическая часть. Подключение модуля LCD (ЖКИ) к Ардуино
ЖКИ — жидкокристаллический индикатор (или LCD) предназначен для отображения символьной информации в различных проектах с Ардуино . Обычно используют ЖКИ-мо- дуль с заранее установленной платой порта I2C . Распространены ЖКИ, где количество символов и строк х либо 20x04 Для работы с модулем ЖКИ необходимо установить библиотеку LiquidCrystal_I2C-fix- write . Скачайте, распакуйте и скопируйте её в папку libraries в папке Ардуино . В случае если на момент добавления библиотеки Ардуино IDE была открыта, то нужно перезапустить её Важно знать адрес порта I2C на вашем компьютере, иначе ничего не увидим на ЖКИ . С помощью специального скетча-сканера можно определить адрес вашего порта I2C адрес может быть х или 0x3F или какой-то другой) . В скетче адрес порта, работающего с ЖКИ, задаётся в блоке объявлений те. до блока setup) . Скетч-сканер при необходимости можно скачать из Интернете Техника безопасности . Не включайте компьютер без разрешения учителя .
2 . Не трогайте кабельные соединения электропитания .
3 . Сидите за компьютером прямо . Следите, чтобы расстояние между монитором игла- зами было 45—60 см (расстояние вытянутой руки) .
4 . Не подключайте микроконтроллерную плату к порту USB компьютера без разрешения учителя Практическая часть
Цель: развитие навыков разработки проектов с подключением к микроконтроллер- ной плате устройств по интерфейсам коммуникации Оборудование набор для конструирования программируемых моделей инженерных систем AR-DEK-STR-01 от ООО Прикладная робототехника, среда разработки Ар- дуино .
103
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Инструкция выполнения работы. Подключение модуля ЖКИ
Рассмотрим подключение модуля ЖКИ к Ардуино и пример
«Hello, world!» . ЖКИ модуль спортом позволяет подключить его к плате Ардуино всего по двум сигнальным проводам SCL (линия тактирования) — подключаем ка (линия данных) — к A4 (рис . 1) . Рис. 1. Подключение модуля ЖКИ к Ардуино
#include
#include
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F,16,2); void setup(){
lcd.init(); // Инициализация lcd lcd.backlight(); // Включаем подсветку Курсор находится вначале й строки lcd.print(“Hello, world!”); // Выводим текст lcd.setCursor(0,1); Установка курсора в начало й строки lcd.print(“Hello, world!”); // Выводим текст Теперь рассмотрим пример вывода на ЖКИ данных с потенциометра . АЦП (аналого-цифровой преобразователь) Ардуино даёт возможность преобразовывать входящий сигнал от 0 до 5 В в 1024 дискретных значения (от 0 до 1023) С помощью потенциометра можно получать любое напряжение от 0 до 5 В . Выведем эти значения напряжения на ЖКИ .
#include
#include
int PotenciometrPin = A0; // pin для потенциометра int Value=0;
float Value_volt=0;
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F,16,2); // Установка адреса void setup() {
lcd.init(); lcd.backlight();// Включаем подсветку дисплея lcd.print(“Potenciometr”);
delay(1000);
}
104
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание void loop() {
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(“ — ____V “);
// Устанавливаем курсор на 2 строку и нулевой символ, 1);
// Выводим (от 0 до 1024 пропорционально от 0 до 5 В = analogRead(PotenciometrPin); lcd.print(Value);
lcd.setCursor(7, 1);
Value_volt=(float)5/1025*Value;
lcd.print(Value_volt);
delay(300); }
2. Подключение дальномера HC-SR04 к Ардуино
В данной практической работе рассмотрим принцип работы ультразвукового дальномера. Дальномер HC-SR04 является одним из самых бюджетных вариантов дальномеров . Дальномер HC-SR04 способен измерять расстояние в диапазоне от 2 до 450 см . Точность измерения ± 1 см (при максимальной дальности ± 3 см) . Угол измерения. Ультразвуковой диапазон работы на частоте 40 кГц . Рабочее напряжение от 4,8 до 5,5 В (± 0,2 В макс) . Спектр рабочих температур от 0 С до 60 С (± 10%) Работа ультразвукового дальномера основана на принципе эхолокации . Дальномер испускает ультразвук в пространство и принимает отражённый от препятствия сигнал . Повремени распространения звуковой волны к препятствию и обратно определяется расстояние до объекта Принцип работы датчика можно поделить на четыре этапа .
1 . На выход Trig подадим импульс 10 мкс .
2 . Внутри дальномера входной импульс преобразуется в 8 импульсов частотой 40 КГц и посылается вперёд через «T глазик . Посланные импульсы, после того как дойдут до препятствия, отражаются и принимаются глазиком . Выходной сигнал получим на выводе Echo .
4 . На стороне контроллера переведём по формуле полученный сигнал в расстояние:
ширина импульса (мкс) / 58= дистанция (см)
ширина импульса (мкс) / 148= дистанция (дюйм)
Схема подключения
Модуль оборудован четырёхпиновым разъёмом:
VCC: «+» питания (T): вывод входного сигнала (R): вывод выходного сигнала (Длина сигнала зависит от расстояния объекта до датчика «–» питания
После подключения датчика к Ардуино надо загрузить скетч для работы . В скетче, приведённом ниже, информация о расстоянии будет отсылаться в порт компьютера . Также при дистанции менее 30 см будет зажигать светодиод, который подключён к
13 пину .
#define Trig 9
#define Echo 8
#define ledPin 13
105
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание setup() {
pinMode(Trig, OUTPUT); pinMode(Echo, INPUT); pinMode(ledPin, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
} int impulseTime=0; int distance_sm=0;
void loop() {
digitalWrite(Trig, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(Trig, LOW); impulseTime=pulseIn(Echo, HIGH); distance_sm=impulseTime/58;
Serial.println(distance_sm); if (distance_sm<10) { digitalWrite(ledPin, HIGH); } else { digitalWrite(ledPin, LOW); } delay(100);
}
3. Подключение сервопривода к Ардуино
В данной работе рассмотрим устройство сервопривода и способы его подключения к
Ардуино . При конструировании роботов и механизмов важным элементом является именно сервопривод . Это двигатель, который может повернуть свой вал на определённый угол или поддерживать непрерывное вращение сточным периодом .
а) б)
Рис. 2. Сервопривода) и его устройство (б)
Сервопривод (сервомотор) состоит из следующих элементов датчика (скорости, положения и т . п .), блока управления приводом из механической системы и электронной схемы . Редукторы (шестерни) устройства выполняют из карбона, металла или пластика. Пластиковые шестерни сервомотора не выдерживают сильные нагрузки и удары рис . 2) Сервомотор имеет встроенный потенциометр . Потенциометр соединён с выходным валом . Сервопривод меняет значение напряжения на потенциометре с помощью поворо-
106
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание та вала . Анализируя напряжение входного сигнала, плата сравнивает его с напряжением на потенциометре . Исходя из полученной разницы, мотор будет вращаться до тех пор, пока не выровняет напряжение на выходе и на потенциометре (рис . 3) Рис. 3. Схема работы встроенного потенциометра
Схема подключения — чёрный провод Питание 5V — красный провод Аналоговой вывод с ШИМ — жёлтый провод Для управления сервоприводом на Ардуино нужно установить стандартную библиотеку В процедуре void loop() для сервопривода задаётся необходимый угол поворота и время ожидания до следующего поворота . Сервопривод вращается на 0, 90 и 180 и возвращается в начальное положение .
#include void setup() { myservo.attach(9);
} void loop() { // устанавливаем угол 0° myservo.write(0); delay(2000); // устанавливаем угол 90° myservo.write(90); delay(2000); // устанавливаем угол 180° myservo.write(180); delay(2000);
} Контрольные вопросы . Что такое АЦП . В каком диапазоне дальномер HC-SR04 способен измерять расстояние . С помощью чего можно определить адрес вашего порта I2C? Зачем знать адрес порта?
Выводы: входе выполнения лабораторной работы изучается подключение таких периферийных устройств, как жидкокристаллический индикатор, ультразвуковой дальномер и сервопривод к микроконтроллерной плате . Приобретаются навыки установки и использования необходимых библиотек различных периферийных устройств . Решаются задачи составления, отладки и использования программного кода для управления периферийными устройствами через микроконтроллер .
107
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Лабораторная работа № 3. Создание модели в Autodesk Теоретическая часть Fusion 360 — это программа для моделирования . Интерфейс программы состоит из 8 основных панелей (рис . Рис. 1. Интерфейс программы Autodesk Fusion 360 1 — панель быстрого доступа, необходима для того, чтобы открывать ранее созданные модели, сохранять или создавать чистые листы для моделирования — панель моделирования . Здесь расположены основные инструменты, необходимые для создания и редактирования моделей — панель обозревателя (browser) . На этой панели находятся основные параметры документа, единицы измерения, виды, координатные плоскости и оси . В дальнейшем при построении модели здесь будут отображаться создаваемые эскизы, тела и компоненты временная шкала, отображает все выполняемые действия . По сути временная шкала является историей построений — панель навигации и настройки отображения рабочего пространства . С помощью этой панели можно масштабировать, поворачивать модели, а также настроить поле для моделирования — видовой куб, показывает ориентацию в трёхмерном пространстве — панель справки, добавления, расширения и общих настроек программы — рабочее пространство для построения моделей .
Трёхмерное моделирование во Fusion 360 начинается с построения плоского эскиза. Для создания эскиза указывают плоскость, на которой он будет располагаться . На выбранной плоскости с помощью простых линий (прямая, дуга, окружность и т . д .) формируется эскиз . Контур эскиза обязательно должен быть замкнут (появляется затенённый профиль) . После завершения редактирования эскиза необходимо плоский профиль превратить в объёмную модель . Для этого на панели моделирования во вкладке CREATE выбирают необходимое действие, например EXTRUDE (выдавливание,
REVOLVE (вращение) или другие инструменты .
108
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Практическая часть
Цель: создать трёхмерную модель книжной закладки в среде моделирования
Autodesk Fusion 360 Оборудование компьютер (ноутбук) с предустановленным программным обеспечением, компьютерная мышь Фотография набора оборудования и материалов
Техника безопасности . Не включайте компьютер без разрешения учителя .
2 . Не трогайте кабельные соединения электропитания .
3 . Сидите за компьютером прямо . Следите, чтобы расстояние между монитором игла- зами было 45–60 см (расстояние вытянутой руки) Инструкция выполнения работы . Запустите программу Autodesk Fusion 360 .
2 . Создайте эскиз .
2 .1 . На панели моделирования выберите панель инструмент CREATE SKETCH и укажите горизонтальную плоскость ху для построения эскиза (рис . 2) Рис. 2
2 .2 . Во вкладке CREATE выберите инструмент SLOT -> CENTER TO CENTER SLOT . Укажите центр координат как одну из центральных точек инструмента SLOT и нарисуйте профиль будущей закладки (рис . 3) .
2 .3 . Укажите размеры . Воспользуйтесь инструментом SKETCH DIMENSIONS вкладке
CREATE (рис . 4) .
109
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Рис. Рис. 4
2 .4 . С помощью инструмента OFFSET (смещение) во вкладке MODIFY сместите контур закладки внутрь профиля на 5 мм (рис . 5) .
2 .5 . Повторите операцию OFFSET, сместив внешний контур на 10 мм внутрь профиля рис . 6) Рис. Рис. 6
110
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание .6 . Инструментом LINE нарисуйте линию на расстоянии 10 мм от центра координат рис . 7) .
2 .7 . Удалите лишние линии с помощью инструмента TRIM во вкладке MODIFY (рис . 8) Рис. Рис. 8.
2 .8 . Привяжите свободные концы слотов (голубого цвета) к горизонтальной линии с помощью инструмента COINCIDENT . Для этого выберите инструмент COINCIDENT, затем кликом мыши укажите точку, которую нужно привязать, далее укажите на линию, к которой необходимо эту точку привязать (рис . 9) .
2 .9 . Укажите радиусы дуг в нижней части слотов и завершите редактирование эскиза рис . 10) Рис. Рис. 10
3 . Создание трёхмерной модели .
3 .1 . Выделите профиль и выберите инструмент EXTRUDE во вкладке CREATE (рис . 11) .
3 .2 . Укажите направление выдавливания и расстояние (рис . 12) . Не указывайте слишком большое расстояние, закладка должны быть тонкой, достаточно 1,5 мм .
111
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Рис. Рис. 12
4 . Самостоятельно создайте украшение на закладке . Украшением может служить выдавленная буква вашего имени, выпуклое изображение или изменение общего контура закладки (рис . 13) . Примеры готовых закладок:
Рис. 13
5 . Сохраните проект . Закройте Fusion 360 .
112
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Контрольные вопросы и задания . Кратко опишите принцип построения трёхмерных моделей в среде Fusion 360 .
2 . Для чего используется инструмент CREATE SKETCH?
3 . Назовите один из инструментов создания модели во Fusion 360 Выводы в результате работы обучающиеся ознакомились с принципом построения моделей в программе Fusion 360, создали эскиз книжной закладки вона основе эскиза построили модель Лабораторная работа № 4. Подготовка модели к печати и печать
Теоретическая часть. Подготовка трёхмерной модели к печати Созданная в САПР трёхмерная модель не может быть напечатана на принтере без предварительной подготовки . принтеру необходим набор команд для перемещения печатающей головки или стола для создания модели . Для создания такого набора команд применяются специальные программы-слайсеры — Ultimaker Cura, Repetier-Host,
Simplify и др . При обработке модели в слайсере происходит разделение модели на тонкие слои . Каждый слой состоит из периметра (контура модели) и заливки . Печатающая головка принтера перемещается сначала в пределах одного слоя, затем переходит на слой выше и таким образом слой за слоем создаёт объект Однако в слайсерах не только создаётся траектория движения печатающей головки по слоям, но и указываются важные параметры печати высота слоя толщина стенок модели процент заполнения модели температура для нагревательного элемента принтера, а также температура нагрева стола принтера скорость печати скорость работы вентиляторов для охлаждения модели создание вспомогательных поддержек способ прикрепления модели к столу принтера Указанные параметры подбираются для каждой модели индивидуально, значения этих параметров зависят от типа пластика, который используется при печати, от геометрии модели и от характеристик самого принтера После того как в слайсере установлены параметры печати, необходимо модель нарезать на слои и сохранить файл на компьютер . Файл сохраняется с расширением .gcode . Получившийся .gcode необходимо загрузить в принтер Устройство принтера. Рабочая часть принтера состоит из платформы и печатающей головки экструдер (extrude — выдавить) . Рассмотрим механику принтера на примере принтера Dobot Mooz . В принтере Dobot Mooz рабочая платформа движется только водном направлении (вперёд-назад), а печатающая головка в двух — влево-впра- во, а также вверх-вниз (рис . 1) . Материал для печати в подобных принтерах используется в виде пластиковой нити, намотанной на катушку, такую нить называют
филамент (англ . filament — нить) . Нить может быть выполнена из различных типов пластика (PLA, ABS, нейлон и т . д .) . Катушка пластика устанавливается на специальное крепление на корпусе принтера и подаётся через направляющие в экструдер .
113
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание Рис. 1 Рис. Экструдер можно разделить на две функциональные части одна часть отвечает за подачу пластика, другая за его расплавление (рис . 2) В верхней части экструдера стоит ролики шестерёнка, соединённые с электромотором. Они тянут нить пластика и проталкивают её вниз к соплу, где материал нагревается и выдавливается на рабочую платформу . К соплу экструдера подключён термодатчик, который следит за температурой экструдера За температурой, перемещениями платформы и экструдера, за скоростью подачи пластика в принтере следит микроконтроллер принтера . принтер (рис . 3) обычно оснащён небольшим дисплеем, где можно выбрать файл для печати, запустить или остановить печать, настроить высоту платформы принтера, выбрать функцию замены филамента и т . д Рис. 3. 3D-принтер
Постобработка
Завершающим этапом изготовления модели является постобработка . После того как модель была напечатана, удаляют вспомогательные элементы, такие как подложки и поддержки
114
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Один из способов постобработки — это удаление шероховатостей с поверхности модели с помощью мелкозернистой шлифовальной бумаги . Другим способом является обработка модели химическими растворами . Но при работе с подобными химическими растворами необходимо соблюдать технику безопасности, работать в помещении с вытяжной вентиляцией и защищать органы дыхания и глаза, так как выделяемые пары очень токсичны Таким образом, процесс изготовления модели на принтере состоит из следующих этапов:
Создание
3D-модели
Сохрание модели в формате Обработка модели в слайсере
Подготовка Настройка
принтера
Загрузка файла и печать
Постобработка
модели
Практическая часть
Цель работы напечатать с помощью принтера модель книжной закладки Оборудование и программное обеспечение компьютер (ноутбук) с предустановленными программными продуктами Autodesk Fusion 360 и Cura, компьютерная мышь, принтер, пластик для печати (PLA) Фотография набора оборудования и материалов
Техника безопасности . Не включайте компьютер без разрешения учителя .
2 . Не трогайте кабельные соединения электропитания .
3 . Сидите за компьютером прямо . Следите, чтобы расстояние между монитором игла- зами было 45—60 см (расстояние вытянутой руки) .
4 . Не включайте принтер без разрешения учителя .
5 . Не прикасайтесь к нагревательному элементу принтера .
6 . Запрещается прикасаться к подвижным частям принтера вовремя его работы . Инструкция выполнения работы . Сохранение модели в формате .stl.
1 .1 . Запустите Fusion 360 и откройте проект с закладкой, которую вы создавали на лабораторном занятии № 1 .
1 .2 . В панели быстрого доступа выберите EXPORT . В появившемся окне укажите имя файла, а далее выберите формат для экспорта .stl . Нажмите на Export (рис . 4) .
115
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Рис. 4
2 . Подготовка кода .1 . Запустите программу Ultimaker Cura . Ознакомьтесь с интерфесом программы . Интерфейс программы можно разделить на 5 основных областей (рис . 5) Рис. 5. Интерфейс программы Ultimaker Cura
1 . Основное меню программы файл — открыть файл, сохранить или создать новый проект, правка — редактировать модель, вид — переключение режимов просмотра (просмотр по слоям, просмотр модели внутри, добавление расширений, настройка программы и справка .
2 . Панель инструментов . С помощью этих инструментов можно перемещать модель по поверхности платформы, вращать модель, изменять её масштаб, зеркально отразить и т . д .
116
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание . Панель настроек печати . Это большая и самая важная часть программы, здесь задаются основные настройки для печати .
4 . Панель подготовки файла .gcode . Файл .gcode создаётся автоматически, при нажатии кнопки подготовка .
5 . Рабочая платформа (стол) . Имитирует платформу настоящего принтера . На платформе можно размещать сразу несколько моделей и запускать их на печать .
2 .2 Откройте модель закладки, расположите её на рабочей платформе .
2 .3 . Выберите настройки в соответствии с типом принтера и типом используемого пластика. Подготовьте файл .gcode модели и сохраните его .
2 .5 . Откройте файл .gcode с помощью блокнота . Внимательно рассмотрите его .
3 . Печать на принтере .1 . Включите принтер и загрузите в него файл .gcode .
3 .2 . Настройте принтер для печати .
3 .3 . Запустите печать .
4 .
Постобработка.
4 .1 . После завершения печати дайте модели остыть, затем аккуратно снимите её с платформы .
4 .2 . Зачистите модель шлифовальными материалами Контрольные вопросы и задания . Назовите основные этапы изготовления модели на принтере .
2 . Что такое филамент?
3 . Для чего нужен экструдер
4 . Как называется процесс нарезки модели на слои?
Выводы: в результате работы обучающиеся ознакомились с технологией печати, подготовили к печати на принтере модель книжной закладки, напечатали книжную закладку Лабораторная работа № 5. Отрисовка эскиза декора изделия
Теоретическая часть
Ознакомление обучающихся с основными возможностями векторного графического редактора при отрисовке эскизов . Демонстрация возможностей программы (отрисовав один фрагмент узора, затем на его основе, используя преобразования, можно создавать заготовки для декорирования объектов) Практическая часть
Цель: выполнить отрисовку эскиза декора в программе компьютерной графики Оборудование компьютер (ноутбук, МФУ, открытое программное обеспечение Материалы и реактивы (при использовании бумага, карандаш, маркер Техника безопасности . Не включайте компьютер, МФУ без разрешения учителя .
2 . Не трогайте кабельные соединения электропитания .
3 . Сидите за компьютером прямо . Следите, чтобы расстояние между монитором игла- зами было 45—60 см (расстояние вытянутой руки) .
117
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Порядок работы . Отсканировать заранее подготовленное изображение орнамента .
2 . Запустить программу векторной графики InkScape .
2 .1 . Создать файл формат A4 .
2 .2 . Разместить отсканированный эскиз (рис . 1) Рис. 1. Импорт эскиза в программу Inkscape
2 .3 . Заблокировать от смещения эскиз, нажав в контекстном меню Заблокировать выделенные объекты .
2 .4 . Проанализировать изображение, есть ли симметрия, есть ли повторяющиеся элементы, есть ли графические примитивы .
2 .5 . Отрисовать эскиз .
2 .5 .1 . Установить направляющие .
2 .5 .2 . Установить свойства инструмента рисования . Без заливки, цвет контура яркий например, RGB 0;250;0), толщина контура 3—7 пт в зависимости от эскиза (рис . 2) Рис. 2
118
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание .5 .3 . Обвести контур элементов . Если элемент симметричный, достаточно обвести фрагмент элемента (рис . 3) Рис. 3
3 . После отрисовки при необходимости применить команды .1 . Копирование .
3 .2 . Поворот .
3 .3 . Отражение Сгруппировать и объединить все части изображения Распечатать изображение на принтере Представление результатов измерений/наблюдений (для представления результатов предлагается табличная форма Получить результаты сканирования для дальнейшей отрисовки эскиза в векторном редакторе .
Сканирование
Цветовая
модель
Разрешение
Формат файла
Размер
изображения Контрольные вопросы и задания . Назовите основные характеристики, используемые при сканировании изображения. Перечислите наиболее популярные форматы сохранения отсканированных изображений Выводы обучающиеся приходят к выводу, что выбор параметров сканирования зависит от характеристик эскиза и назначения его электронного аналога .
119
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Лабораторная работа № 6. Обработка фотографий готового изделия
Теоретическая часть
Ознакомление обучающихся с техническими требованиями, предъявляемыми к растровым файлам при загрузке на электронные ресурсы и для печати изображений разрешение, цветовая модель, глубина цвета, формат файла) . Ознакомление обучающихся с организацией объектной фотосъёмки . Возможности программ растровой графики для улучшения изображения (кадрирование изображений, тоновая коррекция, цветовая коррекция, повышение резкости) . Ознакомление с параметрами сохранения обработанного изображения из программы растровой графики . Практическая часть
Цель: создание фотографий готовых изделий с соблюдением технических требований Оборудование фотоаппарат, штатив Инструкция выполнения работы . Проанализировать объект съёмки, выявить его особенности .
2 . Организация съёмочного пространства .1 . Разместить фон .
2 .2 . Расположить объект съёмки с учётом освещения .
2 .3 . Установить фотоаппарат на штатив .
2 .4 . Установить ручной или автоматический режим съёмки .
2 .5 . При выборе ручного режима установить выдержку и глубину диафрагмы .
2 .6 . Провести тестовую съёмку .
2 .7 . Оценить результаты съёмки . Если они неудовлетворительные, изменить настройки и провести съёмку повторно .
3 . Обработка фотографии .1 . Загрузить серию снимков на ноутбук .
3 .2 . При помощи программы-просмотрщика выбрать наиболее удачную фотографию .
3 .3 . Запустить растровый графический редактор .
3 .4 . Открыть фотографию (рис . 1) .
3 .5 . Проанализировать изображение последующим критериям .5 .1 . Наличие лишних изображений в кадре .
3 .5 .2 . Соотношение основного объекта и фона .
3 .5 .3 . Хорошо ли видны ключевые особенности объекта .
3 .5 .4 . Есть ли тоновые и цветовые искажения .
3 .5 .5 . Резкость изображения .
3 .5 .6 . В зависимости от результатов анализа выбрать один или несколько следующих пунктов .
3 .6 . При наличии лишних элементов в кадре, наличии большой площади фона .6 .1 . Выбрать инструмент кадрирования .
3 .6 .2 . Создать рамку кадрирования .
3 .6 .3 . Используя маркеры рамки выделения, спозиционировать её более точно .
3 .6 .4 . Применить операцию кадрирования . В результате незначимые части изображения будут удалены (рис . 2) .
3 .7 . Тоновые искажения .7 .1 . Открыть гистограмму изображения, проанализировать её .
3 .7 .2 . При необходимости откорректировать . Например, осветлить или затемнить изображение, повысить контраст (рис . 3) .
120
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Рис. Рис. 2
121
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Рис. 3
3 .8 . Цветовая коррекция .8 .1 . Если изображение не сбалансировано по цвету, необходимо выбрать команду, которая позволяет скорректировать цвет .
3 .8 .2 . Выполнить настройки в диалоговом окне команды .
3 .8 .3 . Применить выбранные настройки к изображению .
3 .9 . Резкость изображения .9 .1 . Для повышения резкости изображения выбрать одну из команд повышения резкости. Желательно чтобы имелась регулировка степени повышения резкости .
3 .9 .2 . Выполнить предпросмотр . Если результаты удовлетворительные, то применить настройки .
3 .10 . Сохранение результатов работы с учётом требований .10 .1 . Сохранить результаты работы с учётом требований . Пример требований приве- дн в таблице 2 . Таблица 2 . Требования к сохранённым файлам
Наименование
Цветовая
модель
Разрешение
( точек на дюйм)
Формат файла
Размер изображения не более
(Мб)
Файл Файл 2
CMYK
300
tiff
20 3 .10 .2 . Выбрать настройки изображения, цветовой режим .
3 .10 .3 . Выбрать настройки изображения, разрешение .
3 .10 .4 . При сохранении файла выбрать указанный формат, при необходимости установить степень сжатия .
122
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Контрольные вопросы . Почему файл изображения, который предназначен для демонстрации на экране, сохраняют в цветовой модели RGB?
2 . На что повлияет изменение цветового режима изображения . Как выдумаете, для чего будет предназначено изображение, сохранённое с такими параметрами Цветовая модель CMYK, разрешение 300 точек на дюйм, формат tiff Выводы важно сформулировать исходные требования к фотографии объекта . С учётом этих требований провести фотосъёмку . Постараться минимизировать при съёмке тоновые, цветовые искажения, попадание в кадр лишних объектов . Провести коррекцию изображения в редакторе растровой графики и сохранить файл с учётом требований Лабораторная работа № 7. Создание сборки в Autodesk Теоретическая часть. Создание компонентов сборки
Для создания сборок в Autodesk Fusion360 необходимо работать с компонентами Создать компоненты можно двумя способами . Способ 1 . Если в проекте уже имеются тела, то их можно превратить в компоненты . Для этого необходимо кликнуть правой кнопкой мыши (ПКМ) по корневой папке BODIES, а всплывающем меню выбрать строку CREATE COMPONENTS FROM BODIES (создать компоненты из тел, см . рис . 1 . После этой операции в окне обозревателя (BROWSER) тела исчезают и появляются компоненты с теми же именами (рис . 2) Рис. 1. Создание компонентов из тел
Рис. 2. Компоненты
Однако при таком способе создания компонент теряет эскиз, и если возникнет ситуация изменить геометрию компонента, то сделать это будет сложно . Способ 2. Для создания нового компонента откройте меню ASSAMBLE (собирать) и выберите операцию NEW COMPONENT (рис . 3) . Далее в выплывающем меню укажите имя компонента, ион появится в списке В . Каждый новый созданный компонент пустой, как на рисунке 4 компонент Корпус . Для создания эскиза внутри этого компонента необходимо, чтобы он был выделен (точка слева от имени, иначе вы создадите эскиз в другом компоненте или в общей корневой папке эскизов .
123
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Рис. 3. Создание нового компонента
Рис. 4. Компонент «Корпус»
Создание соединения После того как все компоненты спроектированы, устанавливают соединения между ними с помощью операции JOINS, которая находится вменю (рис .5) . Но перед тем как устанавливать соединения, необходимо один из компонентов зафиксировать, чтобы избежать непредсказуемого поведения сборки . Кликните правой кнопкой мыши по компоненту и во всплывающем меню выберите операцию
GROUND (заземлить, зафиксировать) (рис .6) . Рядом с зафиксированным компонентом появится значок кнопки Рис. 5. Создание соединения
Рис. 6. Фиксирование
Для создания связей между компонентами указывают соединяемые компоненты риса затем задают способ соединения (рис . 8) . Fusion 360 позволяет установить
7 видов соединения
• Rigid (жёсткое) — неподвижное соединение Revolute (вращение) — вращательное соединение
124
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание Slider (сдвиг) — скольжение по одной оси Cylindrical (цилиндрическое) — скольжение по одной оси, а также вращение вокруг той же оси, что позволяет компонентам перемещаться и вращаться одновременно Pin-Slot (штифт-паз) — вращается по одной оси и движется подругой (по плоскости) — движение по плоскости Ball (сферическое) — шарнирное соединение .
Рис 7. Создание соединения Рис. 8. Создание вида соединения
Практическая часть
Цель: создать модель контейнера с подвижной крышкой Оборудование компьютер (ноутбук) с предустановленным программным обеспечением, компьютерная мышь Фотография набора оборудования и материалов
125
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Техника безопасности . Не включайте компьютер без разрешения учителя .
2 . Не трогайте кабельные соединения электропитания .
3 . Сидите за компьютером прямо . Следите, чтобы расстояние между монитором игла- зами было 45—60 см (расстояние вытянутой руки) Инструкция выполнения работы
Подготовка компонентов . Запустите программу Autodesk Fusion 360 .
2 . Создайте компоненты Корпус и Крышка с помощью меню ASSAMBLE-> NEW
COMPONENT . Созданные компоненты должны появиться в списке BROWSER (рис . 9) Рис. 9. Компоненты Корпус, Крышка . Выделите компонент Корпус и создайте внутри этого компонента эскиз в плоскости. На эскизе нарисуйте прямоугольник размером 70*120 мм (рис . 10) . Завершите редактирование эскиза Рис. 10. Эскиз
126
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание . Создайте трёхмерную заготовку корпуса контейнера высотой 35 мм с помощью инструмента (рис . 11) Рис. 11. Создание заготовки . Аналогично создайте компонент Крышка . Размер готовой крышки должен быть
64*115*5 мм (рис . 12) Рис. 12. Компонент Крышка . Создайте стенки корпуса . Выделите компонент Корпус, кликните по верхней грани заготовки и выберите инструмент оболочка) . Установите толщину стенки 5 мм . Завершите редактирование (рис . 13) . Рис. 13. Создание стенок корпуса с помощью SHELL
127
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание . Внутри компонента Корпус создайте эскизна боковой грани заготовки .
7 .1 . Спроецируйте тело корпуса на новый эскиз . Во вкладке CREATE выберите операцию. Далее укажите на тело корпуса и нажмите ОК . На эскизе рис . 14) должны появиться спроецированные линии (сиреневого цвета) Рис. 14. Проецирование тела на эскиз .2 . Нарисуйте эскиз паза внутри корпуса (рис . 15) . Завершите редактирование эскиза Рис. 15. Эскиз паза
128
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание . Вырежите паз в корпусе инструментом EXTRUDE (рис . 16) Рис. 16. Вырезанный паз
Создание соединения . С помощью инструмента JOINT укажите точки соединения (рис . 17) на корпусе и крышке . Если необходимо, воспользуйтесь операцией FLIP (перевернуть) Рис. 17. Точки соединения . Во вкладке MOTION (движение) укажите тип соединения SLIDE (скольжение) . Завершите создание соединения .
11 . Крышка перемещается по пазу корпуса, ноне чувствует границ корпуса и может проходить сквозь стенки . Ограничьте движение крышки . Вменю выберите функции ENABLE CONTACT SET (установить набор контактов) (рис . 18) .
129
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание . В BROWSER появилась строка CONTACT (контакты, кликните ПКМ и добавьте новый контакт (рис . 19) . Далее стрелкой мыши укажите на компоненты Корпус и Крышка и нажмите ОК . После этого крышка будет правильно перемещаться по пазу .
Рис. 18. Установка контактов Рис. 19. Создание контактов . Сохраните проект под названием Контейнер . Закройте Fusion 360 Контрольные вопросы и задания . Зачем нужны компоненты во Fusion 360?
2 . Кратко опишите этапы создания компонентов во Fusion 360?
3 . Для чего используется инструмент JOINT?
4 . Как ограничить движение компонентов?
Выводы: в результате работы обучающиеся ознакомились с принципом создания подвижных сборок в Fusion 360, создали компоненты корпуса и крышки, установили тип соединения между компонентами Лабораторная работа № 8. Исследование сборки и визуализация
Теоретическая часть. Проверка на устойчивость
Одним из простых испытаний сборки во Fusion 360 является проверка конструкции на устойчивость . В физике существует понятие центр масс . Центр масс — это геометрическая точка, положение которой определяется распределением массы в теле . Если проекция точки центра масс находится в пределах площади опоры, то конструкция устойчива, если за пределами или близко к границе, то конструкция неустойчива или падает (рис . 1) . Рис. 1
130
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Функция отображения центра масс модели (рис . 2) находится во вкладке INSPECT обследовать) Рис. 2. Инструмент Центр масс»
Для того чтобы отображался центр масс всей конструкции, в BROWSER выберите корневую папку всего проекта . Если хотите видеть центр масс отдельного компонента, выбирайте только этот компонент По умолчанию все модели во Fusion 360 создаются из стали . Изменить материал можно с помощью инструмента Physical Material (физические материалы, который находится вменю (рис . 3) . Компонентам можно назначить различные материалы из библиотеки (рис . 4) Рис. 3. Выбор инструмента «Physical Рис. 4. Инструмент «Physical Material»
131
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
В меню PROPERTIES (свойства) можно найти много интересной информации об изделии в целом или об отдельном компоненте (рис . 5) . Для вызова меню кликните в
BROWSER по компоненту или папке проекта правой кнопкой мыши и выберите
PROPERTIES Рис. 5. Меню Properties (свойства)
Рис 6. Меню Визуализация модели
Для создания фотореалистичных изображений во Fusion 360 используется режим
RENDER (визуализация) . Для перехода в режим визуализации смените режим DESIGN на
RENDER в левом верхнем углу интерфейса программы В режиме RENDER интерфейс программы имеет другой вид . Наверху на панели инструментов расположена вкладка SETUP для настройки визуализации (рис .6) Здесь, помимо настройки физического материала, можно настроить APPEARANCE внешний вид) модели . Физический материал и внешний вид — это разные настройки . Задав физический материал, вы наделяете модель определёнными физическим свойствами плотностью, массой, прочностью и т . д . А внешний вид — это всего лишь то, как модель будет выглядеть в режиме визуализации Библиотека внешнего вида больше и красочнее, чем библиотека с физическими материалами Например, на рисунке 7 изображена золотая коробка, однако, открыв свойства проекта, можно увидеть, что инженер установил в качестве физического материала коробки AВS-пластик . Значит, в параметрах внешнего вида был выбран материал «GOLD» золото) .
132
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Рис. 7. Коробка золотого цвета с физическими свойствами пластика Настройка сцены также является частью визуализации . Изменяйте настройки сцены по своему желанию, здесь можно изменить окружающую среду, источник света, яркость модели, наличие отражения от подложки, цвет фона и прочее Для того чтобы посмотреть результат, необходимо запустить визуализацию . Для этого уесть два режима IN-CANVAS (на экране) ирис) Рис. 8. Режимы создания визуализации
В режиме IN-CANVAS программа рассчитывает визуализацию прямо у вас на глазах на экране компьютера . Причём пользователю доступно два варианта визуализации быстрый и расширенный . Они отличаются скоростью создания изображения и качеством . Созданную таким образом визуализацию можно сохранить как картинку, нажав на значок
CAPTURE IMAGE .
133
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
В режиме RENDER вычисления проводятся или на компьютере пользователя, или на сервере Fusion 360, выбирайте пожеланию. Вычисления в режиме RENDER более длительные, например, контейнер визуализируется около 20 мин . Результат сохраняется в нижней панели программы . Считаем, что для учебных визуализаций достаточно использовать режим IN CANVAS . Практическая часть
Цель: исследовать модель контейнера с подвижной крышкой и создать визуализацию Оборудование компьютер (ноутбук) с предустановленным программным обеспечением, компьютерная мышь Фотография набора оборудования и материалов
Техника безопасности . Не включайте компьютер без разрешения учителя .
2 . Не трогайте кабельные соединения электропитания .
3 . Сидите за компьютером прямо . Следите, чтобы расстояние между монитором игла- зами было 45—60 см (расстояние вытянутой руки) Инструкция выполнения работы . Запустите программу Autodesk Fusion 360 .
2 . Откройте проект Контейнер из лабораторного занятия №7 Исследование модели . Назначьте корпусу контейнера материал — пластика крышке — сталь .
4 . Запустите отображение центра масс всей сборки .
5 . Постепенно открывайте крышку контейнера и наблюдайте за перемещением центра масс . Ответьте на вопрос перевернётся ли контейнер, если крышка будет в крайнем положении паза . Почему?
Ответ:
6 . Самостоятельно подберите материалы для корпуса и крышки контейнера, так чтобы при открывании крышки контейнер не падал . Запишите выбранные вами материалы корпус, крышка — .
7 . Откройте окно свойств и заполните таблицу Вся сборка
Корпус
Крышка
Материал Масса
Плотность
Объём
134
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Визуализация модели . Перейдите в режим RENDER .
8 . Настройте внешний вид компонентов пожеланию. Настройте отображение сцены пожеланию. Запустите визуализацию . Помните, что любые манипуляции с моделью, например её вращение, перезапустят процесс визуализации, и программа начнёт высчитывать всё сначала .
11 . Сохраните результат визуализации в формате JPG .
12 . Сохраните проект . Закройте Fusion 360 Контрольные вопросы и задания . Можно ли проверить модель на устойчивость во Fusion 360?
2 . Кратко опишите шаги для создания фотореалистичного изображения модели во
Fusion 360?
3 . Чем отличается настройка Физический материал от настройки Внешний вид .
4 . Как выдумаете, почему библиотека Внешний вид больше библиотеки Физический материал»?
Выводы: в результате работы ознакомились с инструментами проведения исследований сборки на устойчивость, а также с технологией создания фотореалистичных изображений моделей Внеклассные мероприятия
Внеклассные мероприятия, представленные в методическом пособии, разработаны с применением игровых технологий и технологии оценки портфолио . Проведение указанных внеклассных мероприятий обеспечит готовность и способность обучающихся вести диалоги достигать в нём взаимопонимания, определять потенциальные затруднения при решении учебной и познавательной задачи и находить средства для их устранения, фиксировать и анализировать динамику собственных образовательных результатов Игра Тайный 3D-моделлер»
1. Основные цели и задачи игры
Основная методическая и дидактическая цель — совершенствование, расширение знаний в области моделирования и прототипирования Основные задачи игры закрепление умений проектировать трёхмерные модели формирование умений осуществлять сотрудничество воспитание положительных мотивов обучения .
2. Организация и подготовка игры
Организация и подготовка игры ведётся последующим направлениям подготовка обучающихся к проведению игры формирование базы желаний обучающихся жеребьёвка желаний между обучающимися, в роли ведущего выступает учитель
• проектирование моделей учениками, учитель выступает в роли консультанта торжественное вручение моделей .
2.1. Подготовка обучающихся к проведению игры
Этап подготовки должен быть проведён за неделю до игры . Для организации игры Тайный 3D-моделлер» учитель предлагает ученикам придумать предмет, который невозможно купить в магазине, но которым бы ученик хотел обла-
135
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание дать . Каждый ученик должен придуманный предмет нарисовать от руки на листе бумаге, рисунки можно сопроводить пояснительными записками .
2.2. Формирование базы желаний обучающихся
Этап формирования базы желаний обучающихся проводится в течение недели перед игрой . Обучающиеся приносят учителю чертежи (эскизы) желаемых предметов . Учитель следит, чтобы придуманные предметы небыли технически сложными, мелкими и крупными, соответствовали уровню освоения моделирования учеников . Например, для
5 класса объектом желания может являться держатель для провода в форме рыбки, для обучающихся 8—9 классов — циферблат настольных часов с фантазийным орнаментом и т . д .
2.3. Жеребьёвка желаний между обучающимися
В день проведения игры учитель случайным образом раздаёт ученикам эскизы с желаниями (необходимо проследить, чтобы ученику не попал его эскиз) . Эскизы не должны быть подписаны, обучающиеся не знают, для кого они будут создавать модель .
2.4. Проектирование 3D-моделей
В день проведения игры обучающиеся создают модель по эскизам в программе трёхмерного моделирования .
2.5. Торжественное вручение 3D-моделей
В завершение каждый ученик рассказывает о проделанной работе, демонстрирует классу спроектированную модель и пытается отгадать заказчика желания . Ученик-за- казчик благодарит тайного 3D-моделлера Если позволяют технические возможности лаборатории, то лучшие модели могут быть напечатаны на принтере . Оборудование и программное обеспечение для проведения игры компьютер ноутбук) с предустановленными программными продуктами Autodesk Fusion 360 и Cura, компьютерная мышь, принтер, пластик для печати (PLA) Внеклассное мероприятие Турнир по инженерному дизайну. Основные цели и задачи турнира Основная методическая и дидактическая цель — совершенствование, расширение знаний в области инженерного дизайна Основные задачи закрепление умений проектировать трёхмерные сборки, создавать фотореалистич- ные изображения моделей формирование умения применять знания в новой ситуации формирование умений работать в команде воспитание положительных мотивов обучения .
2. Организация и подготовка игры
Организация и подготовка игры ведётся последующим направлениям разработка программы, содержания и структуры турнира в соответствии с поставленными целями формирование команд и определение капитанов проведение турнира подведение итогов .
2.1. Разработка программы, содержания и структуры турнира в соответствии с поставленными целями
Задания для турнира можно сформировать из задач теста Беннета . Примеры заданий приведены в приложении .
136
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Примерная схема турнира:
1-й этап . Конкурс капитанов — 10 мин й этап . Конкурс команды — 10 мин й этап . Соревнование по конструированию во Autodesk Fusion 360 — 60 мин й этап . Подведение итогов — 10 мин .
2.2. Формирование команд и определение капитанов
Ученики разбиваются на команды по 4—5 человек, выбирают капитана команды . Капитан должен уметь хорошо проектировать с САПР, обладать организаторскими способностями. Проведение турнира
1-й этап . Конкурс капитанов . Решение задач на механическую понятливость . Капитаны команд решают несколько задач, на каждую задачу отводится не более 1 мин . Задачи демонстрируют на экране . Ведётся счёт решённым задачам й этап . Конкурс команды . Решение задач на пространственное мышление . На стол команды выкладывается некоторое количество карточек с изображениями деталей и проекционных видов (или сечений, участники должны их соотнести и разделить на группы . й этап . Соревнование по конструированию во Autodesk Fusion 360 . Вовремя турнира объявляется тема или задание, команда должна обсудить проект, нарисовать эскиз модели, разбить модель на компоненты, а далее каждый участник команды конструирует отдельный компонент сборки . В конце команда собирает общую сборку .
2.4. Подведения итогов турниров
Победители турнира определяются по наибольшему количеству набранных командных очков Примерные задания для проведения конкурса капитанов
137
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Примерные задания для конкурса команды
Соотнесите карточки сечений тора
Подберите к фигуре её развёртку
Примерные темы проектов для соревнования по конструированию во
Autodesk Fusion 360:
• Кормушка для домашних животных или птиц .
• Поилка для животных .
• Инструменты для посева семян .
• Приспособления для полива растений .
• Приспособление для хранения проводов и кабелей .
• Фильтр для воды от мусора .
• Свисток для охотника .
• Приманка для рыбалки (или моделирование формы для литья приманок) .
138
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Оборудование и программное обеспечение для проведения турнира проектор, экран, компьютеры (ноутбуки) с предустановленными программными продуктами
Autodesk Fusion 360, компьютерные мыши Внеклассное мероприятие Организация фотовыставки»
Цель: познакомить обучающихся (6 класс) с основными этапами подготовки выставки фоторабот: подготовка выставочного пространства (учёт объёма помещения, света, особенностей интерьера подготовка распечатанных фоторабот; монтаж выставки Обучающиеся оформляют распечатанные фотографии, подготовленные на лабораторной работе . Анализируют свойства помещения, в котором будет проходить выставка, выполняют монтаж работ Темы возможных проектных и творческих работ
Темы проектных и творческих работ подобраны исходя из особенностей материаль- но-технической базы центров Точка роста и с учётом современных тенденций развития технологического образования Робототехника . Роботы для посадки семян .
2 . Роботы для полива .
3 . Роботы для мониторинга сельхозугодий .
4 . Роботы для сбора плодовых культур .
5 . Роботы для борьбы с вредителями .
6 . Автоматизированные многофункциональные платформы (аналог тракторов) .
7 . Умная ферма моделирование и инженерный дизайн . Разработка деталей для робототехнического конструктора .
2 . печать для авиа-/судомоделирования .
3 . печать для езды и полётов .
4 . Использование технологий в сельском хозяйстве .
5 . Трёхмерная печать и медицина .
6 . Моделирование мировых достопримечательностей .
7 . Моделирование достопримечательностей нашего региона .
8 . обувь и одежда .
9 . моделирование украшений .
10 . проектирование мебели .
11 . Создание модели современной школы .
12 . Моделирование японских плотницких соединений .
13 . моделирование механизмов ПЛ. Чебышева .
14 . Генеративный дизайн .
15 . Параметрическое моделирование Компьютерная графика . Орнамент как элемент регионального костюма .
2 . Орнамент в деревянном зодчестве .
3 . Орнамент в декоративно-прикладном творчестве региона .
4 . Разработка собственного орнамента с элементами традиционного орнамента .
Подключите три контакта от потенциометра к плате Ардуино следующим образом один крайний контакт — к земле второй крайний контакт — кВ средний контакт — к аналоговому входа А (рис . 2) Поворачивая ползунок потенциометра, меняем значение сопротивления на центральном контакте потенциометра, что, в свою очередь, меняет напряжение от 0 до 5 В на пине А платы . На плате Ардуино есть встроенный аналогово-цифровой конвертер, который считывает напряжение и преобразовывает его в числовые значения от 0 до 1023 . Функция
analogRead() возвращает число в диапазоне от 0 до 1023, которое будет соответствовать напряжению от 0 до 5 В .
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
int sensorValue = analogRead(A0); float voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0);
Serial.println(voltage);
}
100
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание. Подключение к микроконтроллерной плате терморезистора Соберите схему с термистором, при которой в зависимости от его температуры меняется количество горящих диодов . В схеме используйте постоянный резистор на 10 KOm (рис . 3) Рис. 3. Схема подключения к микроконтроллерной плате терморезистора
Задачей данной работы является определение условного напряжения на входе, необходимо установить в зависимости от температуры термистора максимальную и минимальную границу напряжения .
void setup () {
pinMode(A2,INPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop () {
int t = analogRead(A2);
Serial.println(t); delay(10);
}
5. Подключение фоторезистора к Ардуино
Рассмотрим способ подключения к Ардуино фоторезистора, которыйиспользуется для измерения освещённости (рис . 4) Рис. 4. Схема подключения фоторезистора к Ардуино
#define PIN_RELAY 10
#define PIN_PHOTO_SENSOR A0
void setup() {
pinMode(PIN_RELAY, OUTPUT);
digitalWrite(PIN_RELAY, HIGH);
}
void loop() {
int val = analogRead(PIN_PHOTO_SENSOR);
if (val < 300) digitalWrite(PIN_RELAY, HIGH); // Светло, выкл. реле else digitalWrite(PIN_RELAY, LOW); // Темновато, вкл. лампочку
101
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание. Подключение зуммера к Ардуино
Рассмотрим, как подключить пьезодинамик (Зуммер, Buzzer) к Ардуино . Пьезоэлемент, пьезоизлучатель звука или пьезодинамик (также Зуммер, Buzzer) преобразует электрическое напряжение в колебание мембраны, которая создаёт звук (звуковую волну) В нашей модели частоту звука можно регулировать, задавая соответствующие параметры в программе . Такая модель может быть встроена в робота, который будет издавать звуки (рис . 5) Рис. 5. Зуммер int p = 13; объявляем пин зуммера setup() {
pinMode(p, OUTPUT); объявляем пин как выход loop() {
tone (p, 500); включаем зуммер на 500 Гц delay(100); //ждём 100 Мс tone(p, 1000); включаем зуммер на 1000 Гц delay(100); //ждём 100 Мс. Подключение к Ардуино инфракрасного датчика препятствий и линий
Инфракрасный датчик обнаружения препятствий состоит из приёмника и излучателя, испускающего инфракрасные лучи . Лучи при возникновении препятствия отражаются от него, а приёмник фиксирует отражённые лучи . Другими словами, датчик позволяет обнаружить ближайшее препятствие Инфракрасный датчик возвращает показания в зависимости от обнаружения чёрного возвращает 0) или белого (возвращает 1) цветов . Как известно, инфракрасные лучи неодинаково отражаются от поверхностей разных цветов . Это даёт датчику возможность определить границу цветов (линий) на определённом расстоянии датчика от линии .
const int buttonPin = 2; const int ledPin = 13; int buttonState = 0; void setup()
{
pinMode(ledPin, OUTPUT);
pinMode(buttonPin, INPUT);
}
102
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание void loop()
{
buttonState = digitalRead(buttonPin);
if (buttonState == HIGH) { digitalWrite(ledPin, HIGH); } else { digitalWrite(ledPin, LOW); Контрольные вопросы . Для чего применяется соединение микроконтроллера с компьютером . Что такое зуммер . Как подключить тактовую кнопку к микроконтроллерной плате?
Выводы: входе выполнения лабораторной работы изучается подключение простых аналоговых и цифровых датчиков к микроконтроллерной плате, те. тактовой кнопке, потенциометра, терморезистора, фоторезистора, зуммера, инфракрасного датчика препятствий и линий . Приобретаются навыки составления, отладки и использования программного кода для управления работой датчиков и выходных устройств . Лабораторная работа № 2. Подключение к Ардуино устройств по интерфейсам Теоретическая часть. Подключение модуля LCD (ЖКИ) к Ардуино
ЖКИ — жидкокристаллический индикатор (или LCD) предназначен для отображения символьной информации в различных проектах с Ардуино . Обычно используют ЖКИ-мо- дуль с заранее установленной платой порта I2C . Распространены ЖКИ, где количество символов и строк х либо 20x04 Для работы с модулем ЖКИ необходимо установить библиотеку LiquidCrystal_I2C-fix- write . Скачайте, распакуйте и скопируйте её в папку libraries в папке Ардуино . В случае если на момент добавления библиотеки Ардуино IDE была открыта, то нужно перезапустить её Важно знать адрес порта I2C на вашем компьютере, иначе ничего не увидим на ЖКИ . С помощью специального скетча-сканера можно определить адрес вашего порта I2C адрес может быть х или 0x3F или какой-то другой) . В скетче адрес порта, работающего с ЖКИ, задаётся в блоке объявлений те. до блока setup) . Скетч-сканер при необходимости можно скачать из Интернете Техника безопасности . Не включайте компьютер без разрешения учителя .
2 . Не трогайте кабельные соединения электропитания .
3 . Сидите за компьютером прямо . Следите, чтобы расстояние между монитором игла- зами было 45—60 см (расстояние вытянутой руки) .
4 . Не подключайте микроконтроллерную плату к порту USB компьютера без разрешения учителя Практическая часть
Цель: развитие навыков разработки проектов с подключением к микроконтроллер- ной плате устройств по интерфейсам коммуникации Оборудование набор для конструирования программируемых моделей инженерных систем AR-DEK-STR-01 от ООО Прикладная робототехника, среда разработки Ар- дуино .
103
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Инструкция выполнения работы. Подключение модуля ЖКИ
Рассмотрим подключение модуля ЖКИ к Ардуино и пример
«Hello, world!» . ЖКИ модуль спортом позволяет подключить его к плате Ардуино всего по двум сигнальным проводам SCL (линия тактирования) — подключаем ка (линия данных) — к A4 (рис . 1) . Рис. 1. Подключение модуля ЖКИ к Ардуино
#include
#include
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F,16,2); void setup(){
lcd.init(); // Инициализация lcd lcd.backlight(); // Включаем подсветку Курсор находится вначале й строки lcd.print(“Hello, world!”); // Выводим текст lcd.setCursor(0,1); Установка курсора в начало й строки lcd.print(“Hello, world!”); // Выводим текст Теперь рассмотрим пример вывода на ЖКИ данных с потенциометра . АЦП (аналого-цифровой преобразователь) Ардуино даёт возможность преобразовывать входящий сигнал от 0 до 5 В в 1024 дискретных значения (от 0 до 1023) С помощью потенциометра можно получать любое напряжение от 0 до 5 В . Выведем эти значения напряжения на ЖКИ .
#include
#include
int PotenciometrPin = A0; // pin для потенциометра int Value=0;
float Value_volt=0;
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F,16,2); // Установка адреса void setup() {
lcd.init(); lcd.backlight();// Включаем подсветку дисплея lcd.print(“Potenciometr”);
delay(1000);
}
104
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание void loop() {
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(“ — ____V “);
// Устанавливаем курсор на 2 строку и нулевой символ, 1);
// Выводим (от 0 до 1024 пропорционально от 0 до 5 В = analogRead(PotenciometrPin); lcd.print(Value);
lcd.setCursor(7, 1);
Value_volt=(float)5/1025*Value;
lcd.print(Value_volt);
delay(300); }
2. Подключение дальномера HC-SR04 к Ардуино
В данной практической работе рассмотрим принцип работы ультразвукового дальномера. Дальномер HC-SR04 является одним из самых бюджетных вариантов дальномеров . Дальномер HC-SR04 способен измерять расстояние в диапазоне от 2 до 450 см . Точность измерения ± 1 см (при максимальной дальности ± 3 см) . Угол измерения. Ультразвуковой диапазон работы на частоте 40 кГц . Рабочее напряжение от 4,8 до 5,5 В (± 0,2 В макс) . Спектр рабочих температур от 0 С до 60 С (± 10%) Работа ультразвукового дальномера основана на принципе эхолокации . Дальномер испускает ультразвук в пространство и принимает отражённый от препятствия сигнал . Повремени распространения звуковой волны к препятствию и обратно определяется расстояние до объекта Принцип работы датчика можно поделить на четыре этапа .
1 . На выход Trig подадим импульс 10 мкс .
2 . Внутри дальномера входной импульс преобразуется в 8 импульсов частотой 40 КГц и посылается вперёд через «T глазик . Посланные импульсы, после того как дойдут до препятствия, отражаются и принимаются глазиком . Выходной сигнал получим на выводе Echo .
4 . На стороне контроллера переведём по формуле полученный сигнал в расстояние:
ширина импульса (мкс) / 58= дистанция (см)
ширина импульса (мкс) / 148= дистанция (дюйм)
Схема подключения
Модуль оборудован четырёхпиновым разъёмом:
VCC: «+» питания (T): вывод входного сигнала (R): вывод выходного сигнала (Длина сигнала зависит от расстояния объекта до датчика «–» питания
После подключения датчика к Ардуино надо загрузить скетч для работы . В скетче, приведённом ниже, информация о расстоянии будет отсылаться в порт компьютера . Также при дистанции менее 30 см будет зажигать светодиод, который подключён к
13 пину .
#define Trig 9
#define Echo 8
#define ledPin 13
105
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание setup() {
pinMode(Trig, OUTPUT); pinMode(Echo, INPUT); pinMode(ledPin, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
} int impulseTime=0; int distance_sm=0;
void loop() {
digitalWrite(Trig, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(Trig, LOW); impulseTime=pulseIn(Echo, HIGH); distance_sm=impulseTime/58;
Serial.println(distance_sm); if (distance_sm<10) { digitalWrite(ledPin, HIGH); } else { digitalWrite(ledPin, LOW); } delay(100);
}
3. Подключение сервопривода к Ардуино
В данной работе рассмотрим устройство сервопривода и способы его подключения к
Ардуино . При конструировании роботов и механизмов важным элементом является именно сервопривод . Это двигатель, который может повернуть свой вал на определённый угол или поддерживать непрерывное вращение сточным периодом .
а) б)
Рис. 2. Сервопривода) и его устройство (б)
Сервопривод (сервомотор) состоит из следующих элементов датчика (скорости, положения и т . п .), блока управления приводом из механической системы и электронной схемы . Редукторы (шестерни) устройства выполняют из карбона, металла или пластика. Пластиковые шестерни сервомотора не выдерживают сильные нагрузки и удары рис . 2) Сервомотор имеет встроенный потенциометр . Потенциометр соединён с выходным валом . Сервопривод меняет значение напряжения на потенциометре с помощью поворо-
106
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание та вала . Анализируя напряжение входного сигнала, плата сравнивает его с напряжением на потенциометре . Исходя из полученной разницы, мотор будет вращаться до тех пор, пока не выровняет напряжение на выходе и на потенциометре (рис . 3) Рис. 3. Схема работы встроенного потенциометра
Схема подключения — чёрный провод Питание 5V — красный провод Аналоговой вывод с ШИМ — жёлтый провод Для управления сервоприводом на Ардуино нужно установить стандартную библиотеку В процедуре void loop() для сервопривода задаётся необходимый угол поворота и время ожидания до следующего поворота . Сервопривод вращается на 0, 90 и 180 и возвращается в начальное положение .
#include
} void loop() { // устанавливаем угол 0° myservo.write(0); delay(2000); // устанавливаем угол 90° myservo.write(90); delay(2000); // устанавливаем угол 180° myservo.write(180); delay(2000);
} Контрольные вопросы . Что такое АЦП . В каком диапазоне дальномер HC-SR04 способен измерять расстояние . С помощью чего можно определить адрес вашего порта I2C? Зачем знать адрес порта?
Выводы: входе выполнения лабораторной работы изучается подключение таких периферийных устройств, как жидкокристаллический индикатор, ультразвуковой дальномер и сервопривод к микроконтроллерной плате . Приобретаются навыки установки и использования необходимых библиотек различных периферийных устройств . Решаются задачи составления, отладки и использования программного кода для управления периферийными устройствами через микроконтроллер .
107
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Лабораторная работа № 3. Создание модели в Autodesk Теоретическая часть Fusion 360 — это программа для моделирования . Интерфейс программы состоит из 8 основных панелей (рис . Рис. 1. Интерфейс программы Autodesk Fusion 360 1 — панель быстрого доступа, необходима для того, чтобы открывать ранее созданные модели, сохранять или создавать чистые листы для моделирования — панель моделирования . Здесь расположены основные инструменты, необходимые для создания и редактирования моделей — панель обозревателя (browser) . На этой панели находятся основные параметры документа, единицы измерения, виды, координатные плоскости и оси . В дальнейшем при построении модели здесь будут отображаться создаваемые эскизы, тела и компоненты временная шкала, отображает все выполняемые действия . По сути временная шкала является историей построений — панель навигации и настройки отображения рабочего пространства . С помощью этой панели можно масштабировать, поворачивать модели, а также настроить поле для моделирования — видовой куб, показывает ориентацию в трёхмерном пространстве — панель справки, добавления, расширения и общих настроек программы — рабочее пространство для построения моделей .
Трёхмерное моделирование во Fusion 360 начинается с построения плоского эскиза. Для создания эскиза указывают плоскость, на которой он будет располагаться . На выбранной плоскости с помощью простых линий (прямая, дуга, окружность и т . д .) формируется эскиз . Контур эскиза обязательно должен быть замкнут (появляется затенённый профиль) . После завершения редактирования эскиза необходимо плоский профиль превратить в объёмную модель . Для этого на панели моделирования во вкладке CREATE выбирают необходимое действие, например EXTRUDE (выдавливание,
REVOLVE (вращение) или другие инструменты .
108
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Практическая часть
Цель: создать трёхмерную модель книжной закладки в среде моделирования
Autodesk Fusion 360 Оборудование компьютер (ноутбук) с предустановленным программным обеспечением, компьютерная мышь Фотография набора оборудования и материалов
Техника безопасности . Не включайте компьютер без разрешения учителя .
2 . Не трогайте кабельные соединения электропитания .
3 . Сидите за компьютером прямо . Следите, чтобы расстояние между монитором игла- зами было 45–60 см (расстояние вытянутой руки) Инструкция выполнения работы . Запустите программу Autodesk Fusion 360 .
2 . Создайте эскиз .
2 .1 . На панели моделирования выберите панель инструмент CREATE SKETCH и укажите горизонтальную плоскость ху для построения эскиза (рис . 2) Рис. 2
2 .2 . Во вкладке CREATE выберите инструмент SLOT -> CENTER TO CENTER SLOT . Укажите центр координат как одну из центральных точек инструмента SLOT и нарисуйте профиль будущей закладки (рис . 3) .
2 .3 . Укажите размеры . Воспользуйтесь инструментом SKETCH DIMENSIONS вкладке
CREATE (рис . 4) .
109
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Рис. Рис. 4
2 .4 . С помощью инструмента OFFSET (смещение) во вкладке MODIFY сместите контур закладки внутрь профиля на 5 мм (рис . 5) .
2 .5 . Повторите операцию OFFSET, сместив внешний контур на 10 мм внутрь профиля рис . 6) Рис. Рис. 6
110
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание .6 . Инструментом LINE нарисуйте линию на расстоянии 10 мм от центра координат рис . 7) .
2 .7 . Удалите лишние линии с помощью инструмента TRIM во вкладке MODIFY (рис . 8) Рис. Рис. 8.
2 .8 . Привяжите свободные концы слотов (голубого цвета) к горизонтальной линии с помощью инструмента COINCIDENT . Для этого выберите инструмент COINCIDENT, затем кликом мыши укажите точку, которую нужно привязать, далее укажите на линию, к которой необходимо эту точку привязать (рис . 9) .
2 .9 . Укажите радиусы дуг в нижней части слотов и завершите редактирование эскиза рис . 10) Рис. Рис. 10
3 . Создание трёхмерной модели .
3 .1 . Выделите профиль и выберите инструмент EXTRUDE во вкладке CREATE (рис . 11) .
3 .2 . Укажите направление выдавливания и расстояние (рис . 12) . Не указывайте слишком большое расстояние, закладка должны быть тонкой, достаточно 1,5 мм .
111
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Рис. Рис. 12
4 . Самостоятельно создайте украшение на закладке . Украшением может служить выдавленная буква вашего имени, выпуклое изображение или изменение общего контура закладки (рис . 13) . Примеры готовых закладок:
Рис. 13
5 . Сохраните проект . Закройте Fusion 360 .
112
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Контрольные вопросы и задания . Кратко опишите принцип построения трёхмерных моделей в среде Fusion 360 .
2 . Для чего используется инструмент CREATE SKETCH?
3 . Назовите один из инструментов создания модели во Fusion 360 Выводы в результате работы обучающиеся ознакомились с принципом построения моделей в программе Fusion 360, создали эскиз книжной закладки вона основе эскиза построили модель Лабораторная работа № 4. Подготовка модели к печати и печать
1 ... 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Теоретическая часть. Подготовка трёхмерной модели к печати Созданная в САПР трёхмерная модель не может быть напечатана на принтере без предварительной подготовки . принтеру необходим набор команд для перемещения печатающей головки или стола для создания модели . Для создания такого набора команд применяются специальные программы-слайсеры — Ultimaker Cura, Repetier-Host,
Simplify и др . При обработке модели в слайсере происходит разделение модели на тонкие слои . Каждый слой состоит из периметра (контура модели) и заливки . Печатающая головка принтера перемещается сначала в пределах одного слоя, затем переходит на слой выше и таким образом слой за слоем создаёт объект Однако в слайсерах не только создаётся траектория движения печатающей головки по слоям, но и указываются важные параметры печати высота слоя толщина стенок модели процент заполнения модели температура для нагревательного элемента принтера, а также температура нагрева стола принтера скорость печати скорость работы вентиляторов для охлаждения модели создание вспомогательных поддержек способ прикрепления модели к столу принтера Указанные параметры подбираются для каждой модели индивидуально, значения этих параметров зависят от типа пластика, который используется при печати, от геометрии модели и от характеристик самого принтера После того как в слайсере установлены параметры печати, необходимо модель нарезать на слои и сохранить файл на компьютер . Файл сохраняется с расширением .gcode . Получившийся .gcode необходимо загрузить в принтер Устройство принтера. Рабочая часть принтера состоит из платформы и печатающей головки экструдер (extrude — выдавить) . Рассмотрим механику принтера на примере принтера Dobot Mooz . В принтере Dobot Mooz рабочая платформа движется только водном направлении (вперёд-назад), а печатающая головка в двух — влево-впра- во, а также вверх-вниз (рис . 1) . Материал для печати в подобных принтерах используется в виде пластиковой нити, намотанной на катушку, такую нить называют
филамент (англ . filament — нить) . Нить может быть выполнена из различных типов пластика (PLA, ABS, нейлон и т . д .) . Катушка пластика устанавливается на специальное крепление на корпусе принтера и подаётся через направляющие в экструдер .
113
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание Рис. 1 Рис. Экструдер можно разделить на две функциональные части одна часть отвечает за подачу пластика, другая за его расплавление (рис . 2) В верхней части экструдера стоит ролики шестерёнка, соединённые с электромотором. Они тянут нить пластика и проталкивают её вниз к соплу, где материал нагревается и выдавливается на рабочую платформу . К соплу экструдера подключён термодатчик, который следит за температурой экструдера За температурой, перемещениями платформы и экструдера, за скоростью подачи пластика в принтере следит микроконтроллер принтера . принтер (рис . 3) обычно оснащён небольшим дисплеем, где можно выбрать файл для печати, запустить или остановить печать, настроить высоту платформы принтера, выбрать функцию замены филамента и т . д Рис. 3. 3D-принтер
Постобработка
Завершающим этапом изготовления модели является постобработка . После того как модель была напечатана, удаляют вспомогательные элементы, такие как подложки и поддержки
114
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Один из способов постобработки — это удаление шероховатостей с поверхности модели с помощью мелкозернистой шлифовальной бумаги . Другим способом является обработка модели химическими растворами . Но при работе с подобными химическими растворами необходимо соблюдать технику безопасности, работать в помещении с вытяжной вентиляцией и защищать органы дыхания и глаза, так как выделяемые пары очень токсичны Таким образом, процесс изготовления модели на принтере состоит из следующих этапов:
Создание
3D-модели
Сохрание модели в формате Обработка модели в слайсере
Подготовка Настройка
принтера
Загрузка файла и печать
Постобработка
модели
Практическая часть
Цель работы напечатать с помощью принтера модель книжной закладки Оборудование и программное обеспечение компьютер (ноутбук) с предустановленными программными продуктами Autodesk Fusion 360 и Cura, компьютерная мышь, принтер, пластик для печати (PLA) Фотография набора оборудования и материалов
Техника безопасности . Не включайте компьютер без разрешения учителя .
2 . Не трогайте кабельные соединения электропитания .
3 . Сидите за компьютером прямо . Следите, чтобы расстояние между монитором игла- зами было 45—60 см (расстояние вытянутой руки) .
4 . Не включайте принтер без разрешения учителя .
5 . Не прикасайтесь к нагревательному элементу принтера .
6 . Запрещается прикасаться к подвижным частям принтера вовремя его работы . Инструкция выполнения работы . Сохранение модели в формате .stl.
1 .1 . Запустите Fusion 360 и откройте проект с закладкой, которую вы создавали на лабораторном занятии № 1 .
1 .2 . В панели быстрого доступа выберите EXPORT . В появившемся окне укажите имя файла, а далее выберите формат для экспорта .stl . Нажмите на Export (рис . 4) .
115
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Рис. 4
2 . Подготовка кода .1 . Запустите программу Ultimaker Cura . Ознакомьтесь с интерфесом программы . Интерфейс программы можно разделить на 5 основных областей (рис . 5) Рис. 5. Интерфейс программы Ultimaker Cura
1 . Основное меню программы файл — открыть файл, сохранить или создать новый проект, правка — редактировать модель, вид — переключение режимов просмотра (просмотр по слоям, просмотр модели внутри, добавление расширений, настройка программы и справка .
2 . Панель инструментов . С помощью этих инструментов можно перемещать модель по поверхности платформы, вращать модель, изменять её масштаб, зеркально отразить и т . д .
116
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание . Панель настроек печати . Это большая и самая важная часть программы, здесь задаются основные настройки для печати .
4 . Панель подготовки файла .gcode . Файл .gcode создаётся автоматически, при нажатии кнопки подготовка .
5 . Рабочая платформа (стол) . Имитирует платформу настоящего принтера . На платформе можно размещать сразу несколько моделей и запускать их на печать .
2 .2 Откройте модель закладки, расположите её на рабочей платформе .
2 .3 . Выберите настройки в соответствии с типом принтера и типом используемого пластика. Подготовьте файл .gcode модели и сохраните его .
2 .5 . Откройте файл .gcode с помощью блокнота . Внимательно рассмотрите его .
3 . Печать на принтере .1 . Включите принтер и загрузите в него файл .gcode .
3 .2 . Настройте принтер для печати .
3 .3 . Запустите печать .
4 .
Постобработка.
4 .1 . После завершения печати дайте модели остыть, затем аккуратно снимите её с платформы .
4 .2 . Зачистите модель шлифовальными материалами Контрольные вопросы и задания . Назовите основные этапы изготовления модели на принтере .
2 . Что такое филамент?
3 . Для чего нужен экструдер
4 . Как называется процесс нарезки модели на слои?
Выводы: в результате работы обучающиеся ознакомились с технологией печати, подготовили к печати на принтере модель книжной закладки, напечатали книжную закладку Лабораторная работа № 5. Отрисовка эскиза декора изделия
Теоретическая часть
Ознакомление обучающихся с основными возможностями векторного графического редактора при отрисовке эскизов . Демонстрация возможностей программы (отрисовав один фрагмент узора, затем на его основе, используя преобразования, можно создавать заготовки для декорирования объектов) Практическая часть
Цель: выполнить отрисовку эскиза декора в программе компьютерной графики Оборудование компьютер (ноутбук, МФУ, открытое программное обеспечение Материалы и реактивы (при использовании бумага, карандаш, маркер Техника безопасности . Не включайте компьютер, МФУ без разрешения учителя .
2 . Не трогайте кабельные соединения электропитания .
3 . Сидите за компьютером прямо . Следите, чтобы расстояние между монитором игла- зами было 45—60 см (расстояние вытянутой руки) .
117
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Порядок работы . Отсканировать заранее подготовленное изображение орнамента .
2 . Запустить программу векторной графики InkScape .
2 .1 . Создать файл формат A4 .
2 .2 . Разместить отсканированный эскиз (рис . 1) Рис. 1. Импорт эскиза в программу Inkscape
2 .3 . Заблокировать от смещения эскиз, нажав в контекстном меню Заблокировать выделенные объекты .
2 .4 . Проанализировать изображение, есть ли симметрия, есть ли повторяющиеся элементы, есть ли графические примитивы .
2 .5 . Отрисовать эскиз .
2 .5 .1 . Установить направляющие .
2 .5 .2 . Установить свойства инструмента рисования . Без заливки, цвет контура яркий например, RGB 0;250;0), толщина контура 3—7 пт в зависимости от эскиза (рис . 2) Рис. 2
118
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание .5 .3 . Обвести контур элементов . Если элемент симметричный, достаточно обвести фрагмент элемента (рис . 3) Рис. 3
3 . После отрисовки при необходимости применить команды .1 . Копирование .
3 .2 . Поворот .
3 .3 . Отражение Сгруппировать и объединить все части изображения Распечатать изображение на принтере Представление результатов измерений/наблюдений (для представления результатов предлагается табличная форма Получить результаты сканирования для дальнейшей отрисовки эскиза в векторном редакторе .
Сканирование
Цветовая
модель
Разрешение
Формат файла
Размер
изображения Контрольные вопросы и задания . Назовите основные характеристики, используемые при сканировании изображения. Перечислите наиболее популярные форматы сохранения отсканированных изображений Выводы обучающиеся приходят к выводу, что выбор параметров сканирования зависит от характеристик эскиза и назначения его электронного аналога .
119
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Лабораторная работа № 6. Обработка фотографий готового изделия
Теоретическая часть
Ознакомление обучающихся с техническими требованиями, предъявляемыми к растровым файлам при загрузке на электронные ресурсы и для печати изображений разрешение, цветовая модель, глубина цвета, формат файла) . Ознакомление обучающихся с организацией объектной фотосъёмки . Возможности программ растровой графики для улучшения изображения (кадрирование изображений, тоновая коррекция, цветовая коррекция, повышение резкости) . Ознакомление с параметрами сохранения обработанного изображения из программы растровой графики . Практическая часть
Цель: создание фотографий готовых изделий с соблюдением технических требований Оборудование фотоаппарат, штатив Инструкция выполнения работы . Проанализировать объект съёмки, выявить его особенности .
2 . Организация съёмочного пространства .1 . Разместить фон .
2 .2 . Расположить объект съёмки с учётом освещения .
2 .3 . Установить фотоаппарат на штатив .
2 .4 . Установить ручной или автоматический режим съёмки .
2 .5 . При выборе ручного режима установить выдержку и глубину диафрагмы .
2 .6 . Провести тестовую съёмку .
2 .7 . Оценить результаты съёмки . Если они неудовлетворительные, изменить настройки и провести съёмку повторно .
3 . Обработка фотографии .1 . Загрузить серию снимков на ноутбук .
3 .2 . При помощи программы-просмотрщика выбрать наиболее удачную фотографию .
3 .3 . Запустить растровый графический редактор .
3 .4 . Открыть фотографию (рис . 1) .
3 .5 . Проанализировать изображение последующим критериям .5 .1 . Наличие лишних изображений в кадре .
3 .5 .2 . Соотношение основного объекта и фона .
3 .5 .3 . Хорошо ли видны ключевые особенности объекта .
3 .5 .4 . Есть ли тоновые и цветовые искажения .
3 .5 .5 . Резкость изображения .
3 .5 .6 . В зависимости от результатов анализа выбрать один или несколько следующих пунктов .
3 .6 . При наличии лишних элементов в кадре, наличии большой площади фона .6 .1 . Выбрать инструмент кадрирования .
3 .6 .2 . Создать рамку кадрирования .
3 .6 .3 . Используя маркеры рамки выделения, спозиционировать её более точно .
3 .6 .4 . Применить операцию кадрирования . В результате незначимые части изображения будут удалены (рис . 2) .
3 .7 . Тоновые искажения .7 .1 . Открыть гистограмму изображения, проанализировать её .
3 .7 .2 . При необходимости откорректировать . Например, осветлить или затемнить изображение, повысить контраст (рис . 3) .
120
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Рис. Рис. 2
121
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Рис. 3
3 .8 . Цветовая коррекция .8 .1 . Если изображение не сбалансировано по цвету, необходимо выбрать команду, которая позволяет скорректировать цвет .
3 .8 .2 . Выполнить настройки в диалоговом окне команды .
3 .8 .3 . Применить выбранные настройки к изображению .
3 .9 . Резкость изображения .9 .1 . Для повышения резкости изображения выбрать одну из команд повышения резкости. Желательно чтобы имелась регулировка степени повышения резкости .
3 .9 .2 . Выполнить предпросмотр . Если результаты удовлетворительные, то применить настройки .
3 .10 . Сохранение результатов работы с учётом требований .10 .1 . Сохранить результаты работы с учётом требований . Пример требований приве- дн в таблице 2 . Таблица 2 . Требования к сохранённым файлам
Наименование
Цветовая
модель
Разрешение
( точек на дюйм)
Формат файла
Размер изображения не более
(Мб)
Файл Файл 2
CMYK
300
tiff
20 3 .10 .2 . Выбрать настройки изображения, цветовой режим .
3 .10 .3 . Выбрать настройки изображения, разрешение .
3 .10 .4 . При сохранении файла выбрать указанный формат, при необходимости установить степень сжатия .
122
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Контрольные вопросы . Почему файл изображения, который предназначен для демонстрации на экране, сохраняют в цветовой модели RGB?
2 . На что повлияет изменение цветового режима изображения . Как выдумаете, для чего будет предназначено изображение, сохранённое с такими параметрами Цветовая модель CMYK, разрешение 300 точек на дюйм, формат tiff Выводы важно сформулировать исходные требования к фотографии объекта . С учётом этих требований провести фотосъёмку . Постараться минимизировать при съёмке тоновые, цветовые искажения, попадание в кадр лишних объектов . Провести коррекцию изображения в редакторе растровой графики и сохранить файл с учётом требований Лабораторная работа № 7. Создание сборки в Autodesk Теоретическая часть. Создание компонентов сборки
Для создания сборок в Autodesk Fusion360 необходимо работать с компонентами Создать компоненты можно двумя способами . Способ 1 . Если в проекте уже имеются тела, то их можно превратить в компоненты . Для этого необходимо кликнуть правой кнопкой мыши (ПКМ) по корневой папке BODIES, а всплывающем меню выбрать строку CREATE COMPONENTS FROM BODIES (создать компоненты из тел, см . рис . 1 . После этой операции в окне обозревателя (BROWSER) тела исчезают и появляются компоненты с теми же именами (рис . 2) Рис. 1. Создание компонентов из тел
Рис. 2. Компоненты
Однако при таком способе создания компонент теряет эскиз, и если возникнет ситуация изменить геометрию компонента, то сделать это будет сложно . Способ 2. Для создания нового компонента откройте меню ASSAMBLE (собирать) и выберите операцию NEW COMPONENT (рис . 3) . Далее в выплывающем меню укажите имя компонента, ион появится в списке В . Каждый новый созданный компонент пустой, как на рисунке 4 компонент Корпус . Для создания эскиза внутри этого компонента необходимо, чтобы он был выделен (точка слева от имени, иначе вы создадите эскиз в другом компоненте или в общей корневой папке эскизов .
123
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Рис. 3. Создание нового компонента
Рис. 4. Компонент «Корпус»
Создание соединения После того как все компоненты спроектированы, устанавливают соединения между ними с помощью операции JOINS, которая находится вменю (рис .5) . Но перед тем как устанавливать соединения, необходимо один из компонентов зафиксировать, чтобы избежать непредсказуемого поведения сборки . Кликните правой кнопкой мыши по компоненту и во всплывающем меню выберите операцию
GROUND (заземлить, зафиксировать) (рис .6) . Рядом с зафиксированным компонентом появится значок кнопки Рис. 5. Создание соединения
Рис. 6. Фиксирование
Для создания связей между компонентами указывают соединяемые компоненты риса затем задают способ соединения (рис . 8) . Fusion 360 позволяет установить
7 видов соединения
• Rigid (жёсткое) — неподвижное соединение Revolute (вращение) — вращательное соединение
124
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание Slider (сдвиг) — скольжение по одной оси Cylindrical (цилиндрическое) — скольжение по одной оси, а также вращение вокруг той же оси, что позволяет компонентам перемещаться и вращаться одновременно Pin-Slot (штифт-паз) — вращается по одной оси и движется подругой (по плоскости) — движение по плоскости Ball (сферическое) — шарнирное соединение .
Рис 7. Создание соединения Рис. 8. Создание вида соединения
Практическая часть
Цель: создать модель контейнера с подвижной крышкой Оборудование компьютер (ноутбук) с предустановленным программным обеспечением, компьютерная мышь Фотография набора оборудования и материалов
125
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Техника безопасности . Не включайте компьютер без разрешения учителя .
2 . Не трогайте кабельные соединения электропитания .
3 . Сидите за компьютером прямо . Следите, чтобы расстояние между монитором игла- зами было 45—60 см (расстояние вытянутой руки) Инструкция выполнения работы
Подготовка компонентов . Запустите программу Autodesk Fusion 360 .
2 . Создайте компоненты Корпус и Крышка с помощью меню ASSAMBLE-> NEW
COMPONENT . Созданные компоненты должны появиться в списке BROWSER (рис . 9) Рис. 9. Компоненты Корпус, Крышка . Выделите компонент Корпус и создайте внутри этого компонента эскиз в плоскости. На эскизе нарисуйте прямоугольник размером 70*120 мм (рис . 10) . Завершите редактирование эскиза Рис. 10. Эскиз
1 ... 5 6 7 8 9 10 11 12 13
126
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание . Создайте трёхмерную заготовку корпуса контейнера высотой 35 мм с помощью инструмента (рис . 11) Рис. 11. Создание заготовки . Аналогично создайте компонент Крышка . Размер готовой крышки должен быть
64*115*5 мм (рис . 12) Рис. 12. Компонент Крышка . Создайте стенки корпуса . Выделите компонент Корпус, кликните по верхней грани заготовки и выберите инструмент оболочка) . Установите толщину стенки 5 мм . Завершите редактирование (рис . 13) . Рис. 13. Создание стенок корпуса с помощью SHELL
127
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание . Внутри компонента Корпус создайте эскизна боковой грани заготовки .
7 .1 . Спроецируйте тело корпуса на новый эскиз . Во вкладке CREATE выберите операцию. Далее укажите на тело корпуса и нажмите ОК . На эскизе рис . 14) должны появиться спроецированные линии (сиреневого цвета) Рис. 14. Проецирование тела на эскиз .2 . Нарисуйте эскиз паза внутри корпуса (рис . 15) . Завершите редактирование эскиза Рис. 15. Эскиз паза
128
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание . Вырежите паз в корпусе инструментом EXTRUDE (рис . 16) Рис. 16. Вырезанный паз
Создание соединения . С помощью инструмента JOINT укажите точки соединения (рис . 17) на корпусе и крышке . Если необходимо, воспользуйтесь операцией FLIP (перевернуть) Рис. 17. Точки соединения . Во вкладке MOTION (движение) укажите тип соединения SLIDE (скольжение) . Завершите создание соединения .
11 . Крышка перемещается по пазу корпуса, ноне чувствует границ корпуса и может проходить сквозь стенки . Ограничьте движение крышки . Вменю выберите функции ENABLE CONTACT SET (установить набор контактов) (рис . 18) .
129
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание . В BROWSER появилась строка CONTACT (контакты, кликните ПКМ и добавьте новый контакт (рис . 19) . Далее стрелкой мыши укажите на компоненты Корпус и Крышка и нажмите ОК . После этого крышка будет правильно перемещаться по пазу .
Рис. 18. Установка контактов Рис. 19. Создание контактов . Сохраните проект под названием Контейнер . Закройте Fusion 360 Контрольные вопросы и задания . Зачем нужны компоненты во Fusion 360?
2 . Кратко опишите этапы создания компонентов во Fusion 360?
3 . Для чего используется инструмент JOINT?
4 . Как ограничить движение компонентов?
Выводы: в результате работы обучающиеся ознакомились с принципом создания подвижных сборок в Fusion 360, создали компоненты корпуса и крышки, установили тип соединения между компонентами Лабораторная работа № 8. Исследование сборки и визуализация
Теоретическая часть. Проверка на устойчивость
Одним из простых испытаний сборки во Fusion 360 является проверка конструкции на устойчивость . В физике существует понятие центр масс . Центр масс — это геометрическая точка, положение которой определяется распределением массы в теле . Если проекция точки центра масс находится в пределах площади опоры, то конструкция устойчива, если за пределами или близко к границе, то конструкция неустойчива или падает (рис . 1) . Рис. 1
130
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Функция отображения центра масс модели (рис . 2) находится во вкладке INSPECT обследовать) Рис. 2. Инструмент Центр масс»
Для того чтобы отображался центр масс всей конструкции, в BROWSER выберите корневую папку всего проекта . Если хотите видеть центр масс отдельного компонента, выбирайте только этот компонент По умолчанию все модели во Fusion 360 создаются из стали . Изменить материал можно с помощью инструмента Physical Material (физические материалы, который находится вменю (рис . 3) . Компонентам можно назначить различные материалы из библиотеки (рис . 4) Рис. 3. Выбор инструмента «Physical Рис. 4. Инструмент «Physical Material»
131
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
В меню PROPERTIES (свойства) можно найти много интересной информации об изделии в целом или об отдельном компоненте (рис . 5) . Для вызова меню кликните в
BROWSER по компоненту или папке проекта правой кнопкой мыши и выберите
PROPERTIES Рис. 5. Меню Properties (свойства)
Рис 6. Меню Визуализация модели
Для создания фотореалистичных изображений во Fusion 360 используется режим
RENDER (визуализация) . Для перехода в режим визуализации смените режим DESIGN на
RENDER в левом верхнем углу интерфейса программы В режиме RENDER интерфейс программы имеет другой вид . Наверху на панели инструментов расположена вкладка SETUP для настройки визуализации (рис .6) Здесь, помимо настройки физического материала, можно настроить APPEARANCE внешний вид) модели . Физический материал и внешний вид — это разные настройки . Задав физический материал, вы наделяете модель определёнными физическим свойствами плотностью, массой, прочностью и т . д . А внешний вид — это всего лишь то, как модель будет выглядеть в режиме визуализации Библиотека внешнего вида больше и красочнее, чем библиотека с физическими материалами Например, на рисунке 7 изображена золотая коробка, однако, открыв свойства проекта, можно увидеть, что инженер установил в качестве физического материала коробки AВS-пластик . Значит, в параметрах внешнего вида был выбран материал «GOLD» золото) .
132
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Рис. 7. Коробка золотого цвета с физическими свойствами пластика Настройка сцены также является частью визуализации . Изменяйте настройки сцены по своему желанию, здесь можно изменить окружающую среду, источник света, яркость модели, наличие отражения от подложки, цвет фона и прочее Для того чтобы посмотреть результат, необходимо запустить визуализацию . Для этого уесть два режима IN-CANVAS (на экране) ирис) Рис. 8. Режимы создания визуализации
В режиме IN-CANVAS программа рассчитывает визуализацию прямо у вас на глазах на экране компьютера . Причём пользователю доступно два варианта визуализации быстрый и расширенный . Они отличаются скоростью создания изображения и качеством . Созданную таким образом визуализацию можно сохранить как картинку, нажав на значок
CAPTURE IMAGE .
133
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
В режиме RENDER вычисления проводятся или на компьютере пользователя, или на сервере Fusion 360, выбирайте пожеланию. Вычисления в режиме RENDER более длительные, например, контейнер визуализируется около 20 мин . Результат сохраняется в нижней панели программы . Считаем, что для учебных визуализаций достаточно использовать режим IN CANVAS . Практическая часть
Цель: исследовать модель контейнера с подвижной крышкой и создать визуализацию Оборудование компьютер (ноутбук) с предустановленным программным обеспечением, компьютерная мышь Фотография набора оборудования и материалов
Техника безопасности . Не включайте компьютер без разрешения учителя .
2 . Не трогайте кабельные соединения электропитания .
3 . Сидите за компьютером прямо . Следите, чтобы расстояние между монитором игла- зами было 45—60 см (расстояние вытянутой руки) Инструкция выполнения работы . Запустите программу Autodesk Fusion 360 .
2 . Откройте проект Контейнер из лабораторного занятия №7 Исследование модели . Назначьте корпусу контейнера материал — пластика крышке — сталь .
4 . Запустите отображение центра масс всей сборки .
5 . Постепенно открывайте крышку контейнера и наблюдайте за перемещением центра масс . Ответьте на вопрос перевернётся ли контейнер, если крышка будет в крайнем положении паза . Почему?
Ответ:
6 . Самостоятельно подберите материалы для корпуса и крышки контейнера, так чтобы при открывании крышки контейнер не падал . Запишите выбранные вами материалы корпус, крышка — .
7 . Откройте окно свойств и заполните таблицу Вся сборка
Корпус
Крышка
Материал Масса
Плотность
Объём
134
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Визуализация модели . Перейдите в режим RENDER .
8 . Настройте внешний вид компонентов пожеланию. Настройте отображение сцены пожеланию. Запустите визуализацию . Помните, что любые манипуляции с моделью, например её вращение, перезапустят процесс визуализации, и программа начнёт высчитывать всё сначала .
11 . Сохраните результат визуализации в формате JPG .
12 . Сохраните проект . Закройте Fusion 360 Контрольные вопросы и задания . Можно ли проверить модель на устойчивость во Fusion 360?
2 . Кратко опишите шаги для создания фотореалистичного изображения модели во
Fusion 360?
3 . Чем отличается настройка Физический материал от настройки Внешний вид .
4 . Как выдумаете, почему библиотека Внешний вид больше библиотеки Физический материал»?
Выводы: в результате работы ознакомились с инструментами проведения исследований сборки на устойчивость, а также с технологией создания фотореалистичных изображений моделей Внеклассные мероприятия
Внеклассные мероприятия, представленные в методическом пособии, разработаны с применением игровых технологий и технологии оценки портфолио . Проведение указанных внеклассных мероприятий обеспечит готовность и способность обучающихся вести диалоги достигать в нём взаимопонимания, определять потенциальные затруднения при решении учебной и познавательной задачи и находить средства для их устранения, фиксировать и анализировать динамику собственных образовательных результатов Игра Тайный 3D-моделлер»
1. Основные цели и задачи игры
Основная методическая и дидактическая цель — совершенствование, расширение знаний в области моделирования и прототипирования Основные задачи игры закрепление умений проектировать трёхмерные модели формирование умений осуществлять сотрудничество воспитание положительных мотивов обучения .
2. Организация и подготовка игры
Организация и подготовка игры ведётся последующим направлениям подготовка обучающихся к проведению игры формирование базы желаний обучающихся жеребьёвка желаний между обучающимися, в роли ведущего выступает учитель
• проектирование моделей учениками, учитель выступает в роли консультанта торжественное вручение моделей .
2.1. Подготовка обучающихся к проведению игры
Этап подготовки должен быть проведён за неделю до игры . Для организации игры Тайный 3D-моделлер» учитель предлагает ученикам придумать предмет, который невозможно купить в магазине, но которым бы ученик хотел обла-
135
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание дать . Каждый ученик должен придуманный предмет нарисовать от руки на листе бумаге, рисунки можно сопроводить пояснительными записками .
2.2. Формирование базы желаний обучающихся
Этап формирования базы желаний обучающихся проводится в течение недели перед игрой . Обучающиеся приносят учителю чертежи (эскизы) желаемых предметов . Учитель следит, чтобы придуманные предметы небыли технически сложными, мелкими и крупными, соответствовали уровню освоения моделирования учеников . Например, для
5 класса объектом желания может являться держатель для провода в форме рыбки, для обучающихся 8—9 классов — циферблат настольных часов с фантазийным орнаментом и т . д .
2.3. Жеребьёвка желаний между обучающимися
В день проведения игры учитель случайным образом раздаёт ученикам эскизы с желаниями (необходимо проследить, чтобы ученику не попал его эскиз) . Эскизы не должны быть подписаны, обучающиеся не знают, для кого они будут создавать модель .
2.4. Проектирование 3D-моделей
В день проведения игры обучающиеся создают модель по эскизам в программе трёхмерного моделирования .
2.5. Торжественное вручение 3D-моделей
В завершение каждый ученик рассказывает о проделанной работе, демонстрирует классу спроектированную модель и пытается отгадать заказчика желания . Ученик-за- казчик благодарит тайного 3D-моделлера Если позволяют технические возможности лаборатории, то лучшие модели могут быть напечатаны на принтере . Оборудование и программное обеспечение для проведения игры компьютер ноутбук) с предустановленными программными продуктами Autodesk Fusion 360 и Cura, компьютерная мышь, принтер, пластик для печати (PLA) Внеклассное мероприятие Турнир по инженерному дизайну. Основные цели и задачи турнира Основная методическая и дидактическая цель — совершенствование, расширение знаний в области инженерного дизайна Основные задачи закрепление умений проектировать трёхмерные сборки, создавать фотореалистич- ные изображения моделей формирование умения применять знания в новой ситуации формирование умений работать в команде воспитание положительных мотивов обучения .
2. Организация и подготовка игры
Организация и подготовка игры ведётся последующим направлениям разработка программы, содержания и структуры турнира в соответствии с поставленными целями формирование команд и определение капитанов проведение турнира подведение итогов .
2.1. Разработка программы, содержания и структуры турнира в соответствии с поставленными целями
Задания для турнира можно сформировать из задач теста Беннета . Примеры заданий приведены в приложении .
136
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Примерная схема турнира:
1-й этап . Конкурс капитанов — 10 мин й этап . Конкурс команды — 10 мин й этап . Соревнование по конструированию во Autodesk Fusion 360 — 60 мин й этап . Подведение итогов — 10 мин .
2.2. Формирование команд и определение капитанов
Ученики разбиваются на команды по 4—5 человек, выбирают капитана команды . Капитан должен уметь хорошо проектировать с САПР, обладать организаторскими способностями. Проведение турнира
1-й этап . Конкурс капитанов . Решение задач на механическую понятливость . Капитаны команд решают несколько задач, на каждую задачу отводится не более 1 мин . Задачи демонстрируют на экране . Ведётся счёт решённым задачам й этап . Конкурс команды . Решение задач на пространственное мышление . На стол команды выкладывается некоторое количество карточек с изображениями деталей и проекционных видов (или сечений, участники должны их соотнести и разделить на группы . й этап . Соревнование по конструированию во Autodesk Fusion 360 . Вовремя турнира объявляется тема или задание, команда должна обсудить проект, нарисовать эскиз модели, разбить модель на компоненты, а далее каждый участник команды конструирует отдельный компонент сборки . В конце команда собирает общую сборку .
2.4. Подведения итогов турниров
Победители турнира определяются по наибольшему количеству набранных командных очков Примерные задания для проведения конкурса капитанов
137
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Примерные задания для конкурса команды
Соотнесите карточки сечений тора
Подберите к фигуре её развёртку
Примерные темы проектов для соревнования по конструированию во
Autodesk Fusion 360:
• Кормушка для домашних животных или птиц .
• Поилка для животных .
• Инструменты для посева семян .
• Приспособления для полива растений .
• Приспособление для хранения проводов и кабелей .
• Фильтр для воды от мусора .
• Свисток для охотника .
• Приманка для рыбалки (или моделирование формы для литья приманок) .
138
ТЕХНОЛОГИЯ
В содержание
Оборудование и программное обеспечение для проведения турнира проектор, экран, компьютеры (ноутбуки) с предустановленными программными продуктами
Autodesk Fusion 360, компьютерные мыши Внеклассное мероприятие Организация фотовыставки»
Цель: познакомить обучающихся (6 класс) с основными этапами подготовки выставки фоторабот: подготовка выставочного пространства (учёт объёма помещения, света, особенностей интерьера подготовка распечатанных фоторабот; монтаж выставки Обучающиеся оформляют распечатанные фотографии, подготовленные на лабораторной работе . Анализируют свойства помещения, в котором будет проходить выставка, выполняют монтаж работ Темы возможных проектных и творческих работ
Темы проектных и творческих работ подобраны исходя из особенностей материаль- но-технической базы центров Точка роста и с учётом современных тенденций развития технологического образования Робототехника . Роботы для посадки семян .
2 . Роботы для полива .
3 . Роботы для мониторинга сельхозугодий .
4 . Роботы для сбора плодовых культур .
5 . Роботы для борьбы с вредителями .
6 . Автоматизированные многофункциональные платформы (аналог тракторов) .
7 . Умная ферма моделирование и инженерный дизайн . Разработка деталей для робототехнического конструктора .
2 . печать для авиа-/судомоделирования .
3 . печать для езды и полётов .
4 . Использование технологий в сельском хозяйстве .
5 . Трёхмерная печать и медицина .
6 . Моделирование мировых достопримечательностей .
7 . Моделирование достопримечательностей нашего региона .
8 . обувь и одежда .
9 . моделирование украшений .
10 . проектирование мебели .
11 . Создание модели современной школы .
12 . Моделирование японских плотницких соединений .
13 . моделирование механизмов ПЛ. Чебышева .
14 . Генеративный дизайн .
15 . Параметрическое моделирование Компьютерная графика . Орнамент как элемент регионального костюма .
2 . Орнамент в деревянном зодчестве .
3 . Орнамент в декоративно-прикладном творчестве региона .
4 . Разработка собственного орнамента с элементами традиционного орнамента .
В содержание
Косино Ольга Александровна
Исакова Галина Сергеевна
Гоголданова Кермен Вячеславовна
Абдулгалимов Грамудин Латифович
Серёжина Елена Юрьевна
Сапего Ирина Павловна
Реализация образовательных программ по предмету Технология с использованием оборудования центра Точка роста»
Методическое пособие
Центр естественнонаучного и математического образования
Руководитель центра З. Г. Гапонюк
Ответственный за выпуск Т. С. Милованова
Редактор Т. С. Милованова
Художественное оформление А. В. Маслова Компьютерная вёрстка и техническое редактирование ЭВ. Алексеев
Корректор ИВ. Андрианова
Косино Ольга Александровна
Исакова Галина Сергеевна
Гоголданова Кермен Вячеславовна
Абдулгалимов Грамудин Латифович
Серёжина Елена Юрьевна
Сапего Ирина Павловна
Реализация образовательных программ по предмету Технология с использованием оборудования центра Точка роста»
Методическое пособие
Центр естественнонаучного и математического образования
Руководитель центра З. Г. Гапонюк
Ответственный за выпуск Т. С. Милованова
Редактор Т. С. Милованова
Художественное оформление А. В. Маслова Компьютерная вёрстка и техническое редактирование ЭВ. Алексеев
Корректор ИВ. Андрианова
1 ... 5 6 7 8 9 10 11 12 13