Проект 3 d моделирование: Проект по информатике «3D моделирование»

Учебный проект «Использование технологий 3D

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 9

Проект по информатике

Тема: «Использование технологий 3D — моделирования»

Подготовил: ученик 9 класса «А»

Долматов Константин Александрович

Руководитель проекта:

Стрельникова Людмила Сергеевна

Воронеж

2018-2019 учебный год

Оглавление

Введение…………………………………………………………………………………….……3

Глава1. Теоретическая часть

1. Разновидности 3D моделирования……………………………………………..………..4-5

1.2. Моделирование при помощи 3D принтера………………………………………………5-7

1.3. Моделирование при помощи 3D ручки…………………………………………….……7-8

Глава 2. Практическая часть

2. 1. Сравнительная характеристика использования 3D – технологий……………………….9

2.2. Создание 3D модели при помощи 3D ручки……………………………………..…..10-11

Заключение………………………………………………………………..……….……………12

Список литературы…………………………………………………………………………..…13

Введение

«Теоретически для построения наилучшей модели требуется, чтобы все необходимые компоненты поступили на рассмотрение одновременно». Эдвард де Боно

Эти слова принадлежат Британскому психологу и автору 12 книг. Я согласен с его мнением, так как полный взгляд на ситуацию позволяет работать, отталкиваясь сразу от всех частей информации.

Моделирование в информатике – это составление образа какого-либо реально существующего объекта, который отражает все существенные признаки и свойства.

3D-технологии создания объектов можно использовать практически повсеместно. Вы можете создать расческу, ложку, подставку и т. д. Значительно ускорить строительство и сделать его более доступным и безопасным. С развитием трёхмерных технологий, стало возможно создание большинства частей человеческого тела. Но чаще они используются в стоматологии.

Тема данной проектной работы «Использование технологий 3D-моделирования» была выбрана мной потому что, я считаю её актуальной и хочу поведать вам о технологии за которой, на мой взгляд, стоит будущее в свете многообразия её использования.

Цель: Создание модели самолета, с использованием 3D-ручки.

Задачи:

1. Изучить особенности использования 3D — технологий.

2. Сравнить технологию создания моделей с использованием 3D — ручки и 3D-принтера.

3. Научиться создавать модели с использованием 3D — ручки.

4. Создать модель самолёта с использованием 3D – ручки.

Проблема исследовательской работы: Моделирование является современным этапом развития технологий, но при этом мало кто использует эту технологии, из – за её дороговизны и сложности в использовании.

Глава1. Теоретическая часть

1. Разновидности 3D моделирования

Существует три вида 3D-моделирования:

• каркасное моделирование;

• поверхностное моделирование;

• твердотельное моделирование.

Первый из них, наиболее простой – это каркасное моделирование. Модели, получаемые при создании этого типа, будут называться каркасными. Состоят они из линий, дуг, сегментов и полигонов. Изображения такого типа не передают полную информацию об объекте, зато с их помощью можно изучить его устройство и функциональность.

Рис.1 пример каркасного моделирования

Главным преимуществом каркасного моделирования является то, что на хранение трехмерных моделей, созданных этим способом, не требуется много оперативной памяти компьютера. Чаще всего каркасная визуализация применяется в специализированных программах для построения предполагаемой траектории движения устройства или инструмента.

Второй вид 3D-моделирования – это поверхностное моделирование.

Рис.2 пример поверхностного моделирования

В отличие от каркасного, здесь имеются не только сегменты, линии, дуги и полигоны, но и поверхности, образующие контур отображаемого объекта.

Последний, самый точный тип 3D-моделирования, называется  «твердотельное моделирование». В результате его использования можно получить настоящий образец готового объекта, который передает все данные о нем.

Рис.3 пример твердотельного моделирования

Модель, созданная благодаря этому способу визуального воспроизведения, содержат текстуру. Хотя такие модели занимают наибольший объем памяти компьютера по сравнению с остальными, но они полностью описывает готовый объект.

1. Моделирование при помощи 3D-принтера

3D-принтер — станок с числовым программным управлением, использующий метод послойного создания детали. 3D печать является разновидностью аддитивного производства и обычно относится к инструментам быстрого прототипирования.

Также применяются различные технологии позиционирования печатающей головки:

Декартова, когда в конструкции используются три взаимно-перпендикулярные направляющие, вдоль каждой из которых двигается либо печатающая головка, либо основание модели.

При помощи трёх параллелограммов, когда три радиально-симметрично расположенных двигателя согласованно смещают основания трёх параллелограммов, прикреплённых к печатающей головке .

Автономная, когда печатающая головка размещена на собственном шасси, и эта конструкция передвигается целиком за счёт какого-либо движителя, приводящего шасси в движение.

3D-принтер с вращающимся столиком — использование на одной (или нескольких) осях вращения вместо линейного передвижения.

Ручная, когда печатающая головка выполнена в виде ручки/карандаша, и пользователь сам подносит её в то место пространства, куда считает нужным добавить выделяемый из наконечника быстро затвердевающий материал. Назван такой прибор «3D-ручка», и к 3D-принтерам может быть отнесён с известной натяжкой. Существуют варианты с использованием термополимера, застывающего при охлаждении, и с использованием фотополимера, отверждаемого ультрафиолетом.

Рис.4 3D-принтер

Рис.5 пример модели созданной на 3D-принтере

Слайсер – программа для перевода 3D модели в управляющий код для 3D принтера.

Модель режется (слайстися) по слоям. Каждый слой состоит из периметра и/или заливки.

Рис. 6 пример части модели “разрезанной” при помощи слайсинга

Модель может иметь разный процент заполнения заливкой, также заливки может и не быть (пустотелая модель).

На каждом слое происходят перемещения по осям XY с нанесением расплава пластика. После печати одного слоя происходит перемещение по оси Z на слой выше, печатается следующий слой и так далее.

1. Моделирование при помощи 3D-ручки

3D-ручка — это инструмент для рисования, позволяющий создавать трехмерные объекты. По принципу работы 3D ручки разделяются на два вида: «горячие» и «холодные».

«Горячие» ручки заправляются термопластиком, который поставляется в виде прутков или катушек нитей. В верхней части корпуса 3D ручки располагается отверстие, в которое вставляется пластик. Встроенный механизм автоматически подводит пластик к экструдеру, где он нагревается и подается в горячем виде через сопло. Расплавленный пластик способен принимать любую форму, а затем быстро застывает.

Рис.7 3D-ручка

Рис.8 пример модели сделанной “горячей” 3D-ручкой

Принцип действия «холодной» 3D-ручки основан на экструзии жидкой фотополимерной смолы, затвердевающий на выходе под воздействием ультрафиолетового излучателя. В таком устройстве нет нагревательных элементов, и материал для рисования не имеет высокой температуры. Гаджет работает без проводов, энергопотребление происходит за счет встроенного аккумулятора. В ручку вставляется картридж с жидким полимером. Для большинства «холодных» 3D-ручек доступны разные виды смол: обычные, эластичные, магнитные, светящиеся и меняющие цвет в зависимости от температуры.

Рис.9 холодная 3D-ручка

Глава 2. Практическая часть

2.1. Сравнительная характеристика использования 3D — технологий

2. 2. Создание 3D — модели при помощи 3D — ручки

Этап 1. Найти трафарет желаемой модели

Рис 10. трафарет модели самолета

Этап 2. Подготовить 3D-ручку к использованию

1. Подключить к сети электропитания

2. Заправить пластик

3. Настроить параметры подачи пластика

4. Дождаться момента когда температура сопла дойдёт до 200 градусов

Рис 11. Создание модели самолета

Этап 3. Распечатать трафарет на листе A4 (дополнительно можно положить на лист прозрачный прямоугольник из ОРК стекла или температурастойкого пластика для лучшего отклеивания модели)

Рис 12. Создание модели самолета

Рис 13. Модель самолета

Заключение

Проведенное исследование позволяет сделать вывод о том, что 3D-печать быстрыми темпами проникает почти во все сферы человеческой деятельности. Технологии 3D-печати дают большие возможности, для воплощения самых экстравагантных идей. Одним из важных преимуществ 3D-печати является экономия времени и средств при производстве объектов различной сложности по сравнению с традиционными способами. Наиболее прогрессивными технологиями создания 3D-печатных объектов являются аддитивные, которые позволяют получить конечный коммерческий продукт. В архитектуре и дизайне актуально 3D-печатное макетирование. Метод 3D-печати напрямую зависит от поставленной автором цели и задачи.
При выполнении данной проектной работы были выполнены следующие задачи:

• Были изучены разновидности 3D-моделирования .

• Были изучены разновидности 3D-принтеров.

• Были изучены разновидности 3D-ручек.

• Была создана 3D-модель самолёта.

В ходе данной работы я:

1. Познакомился с 3D-моделированием.

2. Узнал о разновидностях 3D-принтеров и 3D-ручек.

3. Узнал о отличиях и особенностях 3D-ручек и 3D-принтеров.

Таким образом, поставленные цели и задачи выполнены.

Список литературы

1. Цитаты: о моделировании. О моделировании цитаты [Электронный ресурс]. – URL: https://citaty.space/цитаты_о%20моделировании_15236

2. [Электронный ресурс]. – URL: http://fb.ru/article/326260/modelirovanie-v-informatike—eto-chto-takoe-vidyi-i-etapyi-modelirovaniya

3. [Электронный ресурс]. – URL: https://habr.com/ru/post/196182/

4. [Электронный ресурс]. – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/3D_ручка#«Холодные»_3D_ручки

5. [Электронный ресурс]. – URL: http://all-flesh.ru/story/3d-modelirovanie-v-21-vek

6. [Электронный ресурс]. – URL: https://koloro.ua/blog/3d-tekhnologii/3d-model-vidy-urovni-slozhnosti-sostavnye-chasti. html

7. [Электронный ресурс]. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/3d-tehnologii-i-ih-primenenie-v-dizayne

Проект «Разработка модели самолета в Blender 3D» • Наука и образование ONLINE

Главная Работы на конкурс Предметное образование Технические дисциплины Проект «Разработка модели самолета в Blender 3D»

Автор: Редкозубов Максим Алексеевич

Место работы/учебы (аффилиация): МКОУ «Средняя школа с углубленным изучением отдельных предметов г. Жирновска», Волгоградская область, 10 класс

Научный руководитель: Булыгина Анна Олеговна

Современный мир сложно представить без визуализации. Визуализация – это способ трансформации информации в зрительно воспринимаемую форму: диаграмму, график, топографическую карту, рисунок, эскиз, таблицу, образ и т.д. Целью визуализации является целенаправленно созданная модель, воплощенная средствами 3D графики. Материалы, созданные в 3D редакторах можно использовать в различных целях: строительство, реклама, фильмы, игры и т. д.

Сегодня наиболее эффективным методом развитие современной архитектуры является активное применение передовых 3D технологий, позволяющих вывести визуальные, конструктивные, инженерные и технические решения на качественно новый уровень.

Традиционное архитектурное проектирование – это создание документации текстового и графического характера. Использование трехмерного моделирования в процессе проектирования существенно упрощает и ускоряет создание функциональных прототипов – в результате архитектор и заказчик получают функциональный прототип, работа по финализации которого занимает минимум времени и обладает максимальной эффективностью.

Наглядность – золотое правило архитектурного проектирования, а с применением 3D технологий дизайнеры и архитекторы получают возможность качественно улучшить, ускорить и упростить процессы моделирования. 3D моделирование сегодня играет действительно значимую роль и, очевидно, будет продолжать развиваться.

Актуальность темы заключается в большой пользе от знаний 3D моделирования. Это:

• возможность создавать объемные чертежи и 3D модели;
• умение работать со всеми необходимыми инструментами моделирования;
• приобретение навыков, которые позволят стать профессиональным дизайнером или архитектором;
• продвижение в профессиональном плане.

Изучение принципов трехмерной графики идеально подойдет не только для инженеров, дизайнеров, модельеров и архитекторов, но и для всех тех, кто любит создавать объемные объекты в архитектуре.

Цель проекта: изучить теоретические аспекты компьютерного моделирования и создать в Blender 3D модель реального самолета.

Задачи исследования:

1. Ознакомиться с понятием «компьютерное моделирование».
2. Изучить инструменты приложения для создания трехмерной графики и анимации – Blender 3D.
3. Разработать модель самолета средствами приложения Blender 3D.

Загрузка…

4″>Исследовательский проект «Создание лабиринта в Roblox Studio»

Летние каникулы 2022 года я провел в IT лагере. В нём я приобрёл новый навык работы в платформе Roblox Studio. Процесс работы в платформе так увлёк меня что я создал уже несколько своих игр. Это очень увлекательный процесс. Для исследовательского про…

Посмотреть работу

Проект «Создание игры «Irregular verbs»

Популярность компьютерных игр растет с каждым днем, дети и взрослые проводят за этим занятием все больше времени, что заставляет задуматься, как использовать игроманию во благо — в первую очередь, для обучения. Через геймификацию более понятно и инте…

Посмотреть работу

Проект «Создание и моделирование будущего облика города-наукоград Жуковский на платформе CoSpaces Edu»

Сегодня, существует достаточно большой спектр областей, где применяется дополненная и виртуальная реальность. Исследования показывают, что люди запоминают только двадцать процентов информацию от того, услышат, тридцать процентов от того, что увидят,…

Посмотреть работу

Мероприятие завершено

100 дней 3D-дизайна. Как я научился 3D-моделированию в 100 лет… | Тяньтянь Сюй | 100-дневный проект

Как я научился 3D-моделированию за 100 дней

В Сиэтле выдались дождливые выходные. Я выпил чаю, посмотрел туториал на YouTube и скачал Blender 2.79. Через год я завершил свой шестой 100-дневный проект — 100 Days of 3D.

С 2015 года занимаюсь 100-дневным проектом. Мои прошлые проекты включают 100 дней дудла, 100 дней письма, 100 дней акварели, 100 дней векторной иллюстрации и 100 дней моушн-дизайна.

Мои прошлые 100-дневные проекты

Хотя все мои прошлые проекты были выполнены в 2D, меня всегда интересовали красивые 3D-графики в Интернете. Я бы смотрел с трепетом и хотел бы, чтобы я сделал это.

Как дизайнер продуктов я считаю, что навыки 3D могут расширить мой кругозор и открыть новые возможности в VR/AR, инди-играх и 3D-печати.

За 100 дней 3D я научился создавать восхитительные 3D-объекты за 100 дней. Я использовал бесплатную 3D-программу с открытым исходным кодом под названием Blender. Он имеет обширный набор функций и быстрорастущее онлайн-сообщество.

Вот мой рабочий процесс, мое 100-дневное путешествие с советами и размышлениями о проекте.

3D-искусство очень технично. В этом проекте я разработал рабочий процесс 3D и планировал завершить его за 2–3 дня.

Шаг 1: Идеи

В поисках вдохновения я просматривал свою коллекцию YouTube и свои доски Pinterest. Как только у меня появилась идея, я набросал концепцию на бумаге и искал референсные фотографии.

Коллекция идей и эталонных фотографий

Шаг 2: Моделирование

Я смоделировал 3D-объект в Blender, используя технику, называемую «Box Modeling». Процесс начинается с базового примитива (например, куба), который я усовершенствовал путем редактирования и разделения.

Моделирование супа с клецками с использованием техники моделирования коробки

Шаг 3: Материалы

Я применил материалы к 3D-модели, чтобы придать ей мультяшный стиль.

Применение материала к клецкам в Blender’s Node Editor

Шаг 4: Освещение

Я использовал настройку освещения, называемую «освещение по трем точкам». Он освещает объект от трех разных источников света и углов.

Применение трехточечного освещения путем добавления ключевого света, заполняющего света и подсветки

Шаг 5: Рендеринг

Я визуализировал финальную сцену, используя встроенный в Blender движок рендеринга Cycles. Иногда я редактировал изображение в Photoshop, чтобы придать ему последний штрих.

Окончательный рендер супа с клецками

День 1–5: знакомство с Blender

Первые несколько дней я изучал навигацию по пользовательскому интерфейсу Blender.

Я создал свою первую 3D-модель в Blender — кофейную чашку — следуя 10-минутному туториалу от tutor4u.

100 Days of 3D — Coffee Cup

Я создал 3D-пончики, следуя серии руководств Blender Guru для начинающих. Эта серия оказалась настолько полезной, что я часто обращалась к ней.

100 Days of 3D — Donuts

Совет

Blender — это ярлык тяжелой программы. Я рекомендую распечатать лист быстрого доступа и запомнить общие горячие клавиши, которые позволят вам работать быстрее.

День 6–70: Поднимитесь по кривой обучения

Как только я освоился с пользовательским интерфейсом Blender, я применил следующие методы, чтобы подняться по кривой обучения.

Метод №1: 1 на 1 на

Я использовал метод под названием «1 на 1 на выходе», изобретенный Blender Guru:

• 1 учебный проект
• 1 проект, полностью созданный мной
• Промыть и повторить

Я создал розовый кекс, следуя инструкциям мистера Сорбиаса. На следующий день я сама сделала голубой кекс.

100 Days of 3D — Cupcakes

Я создал стакан пива, следуя инструкциям Blender Guru по пиву. Позже я создал коктейль, используя ту же технику.

100 Days of 3D — Beer and Cocktail

Я научился моделировать физику, следуя уроку шоколада Оливера Виллара. На следующий день я добавил это в пакет попкорна.

100 Days of 3D — Chocolate and Popcorn

Метод 1-on-1-off помог мне целенаправленно повторно применять изученные приемы. Это также побудило меня создать что-то новое самостоятельно.

Совет

Будьте терпеливы. Первый рендер не всегда хорош. Требуется время, чтобы отрегулировать материал и освещение для достижения желаемой эстетики.

Метод №2: 1-сложный 1-легкий

Изучение 3D может быть психологически утомительным. Чтобы предотвратить выгорание, я чередовал тяжелое и легкое обучение.

Я три дня работал над снежным шаром, следуя интенсивному руководству. После этого я создал простое эскимо.

100 Days of 3D — Snow Globe and Popsicle

Я потратил 3 дня на обучение Minion. На следующий день я успокоился и сделал поросенка.

100 Days of 3D — Minion and Pig

Подсказка

Когда я застрял в моделировании, я обнаружил, что проще удалить незавершенную работу и начать заново — новый старт помогает в решении проблем.

Метод №3: Работайте над разными темами

Постоянное моделирование одного типа объекта может быть повторяющимся и скучным. Чтобы было интересно, я работал над разными темами.

Я создал абстрактную серию, следуя инструкциям Ducky 3D. Они познакомили меня с новыми техниками, которые иначе я бы не узнал.

100 Days of 3D — Abstract Series

Я создал серию растений, когда начал заполнять свою квартиру комнатными растениями.

100 дней 3D — Комнатное растение, серия

Я экспериментировал со стилем лоу-поли, следуя руководствам от Polygon Runway и Tiedie.

100 Days of 3D — Sushi and Planet

Подсказка

Создание абстрактных 3D-объектов — хорошая отправная точка для начинающих, так как не требует сложного моделирования или текстурирования.

Метод № 4: Ходите на курсы и читайте книги

В середине 100-дневного проекта я записался на курс Blender Mesh Modeling Bootcamp. Это укрепило мои знания и помогло мне соединить точки.

Я провел выходные, читая <Рабочую тетрадь по топологии для прояснения ситуации>. Эта книга, не зависящая от программного обеспечения, научила меня лучшим методам управления топологией моих сеток.

Я также обнаружил цифровой журнал Blender, издаваемый китайским сообществом Blender. Мне понравилось читать широкий спектр тематических исследований 3D.

Подсказка

Храните свои знания и часто выполняемые действия в блокноте, чтобы вы могли вернуться к ним и работать быстрее.

День 71–100: Создание собственного рисунка

По мере того, как я становился более опытным в Blender, у меня было больше творческой свободы для воплощения моих собственных идей в жизнь.

Некоторые из моих работ были вдохновлены моими любимыми играми и фильмами.

100 дней 3D — Люди-вороны (по мотивам игры «Долина монументов»)100 дней 3D — Зачарованная роза (по мотивам фильма «Красавица и чудовище») 100 дней 3D — Дом из воздушных шаров (по мотивам фильма «Вверх»)

Я создал серия мультяшных персонажей.

100 дней 3D — Гюнтер (по мотивам мультфильма «Время приключений»)100 дней 3D — Кот (по мотивам фильма «Легенда о Хей»)100 дней 3D — Призрак

Я переработал горный кит, свой акварельный рисунок из предыдущего 100-дневного проекта.

100 Days of 3D — Mountain Whale

Любя низкополигональный стиль, я создал серию парящих островов.

100 дней 3D — Остров Муз (низкополигональная обучающая программа)100 дней 3D — Остров Маяк (по мотивам рисунков Джереми)100 дней 3D — Остров Сторожевой Башни (по мотивам игры Firewatch)100 дней 3D — Остров Ветряных Мельниц

В конце 100-дневного проекта я переработал свою первую 3D-модель.

100 Days of 3D — Dream in a Cup

Совет

Чтобы преодолеть страх перед началом сложной сцены, я всегда говорил себе сначала создать простой объект. Как только вы начнете, вы, вероятно, останетесь с ним.

1. Создайте что-нибудь самостоятельно

Вначале я в значительной степени полагался на существующие руководства. Когда я лучше познакомился с Blender, я заставил себя создать что-то самостоятельно.

Создавать что-то самостоятельно было намного сложнее, чем следовать учебнику. Я часами искал вещи и экспериментировал с различными техниками. Я часто чувствовал разочарование, потому что не мог добиться желаемого результата.

Однако, каким бы сложным ни был этот процесс, я усвоил некоторые из наиболее полезных техник.

Настоящее обучение произошло, когда я перешел в режим «решения проблем» и попытался разобраться во всем самостоятельно. Пассивное обучение создает знания. Активная практика создает мастерство.

2. Узнайте достаточно

Будучи новичком, я был ошеломлен огромным объемом знаний в индустрии 3D. Чем больше я узнавала, тем больше понимала, что мне еще многому предстоит научиться.

Чтобы ориентироваться в обучении, я придерживался принципа «учиться ровно столько, сколько нужно».

Learn Just Enough означает, что мне не нужно учить все, чтобы чувствовать себя хорошо или начать работу. Вместо этого мне просто нужно научиться достаточно, чтобы достичь своей цели.

Поскольку моей целью было создание простых 3D-объектов в мультяшном стиле, я пропустил сложные уроки по текстурированию и сосредоточился на изучении основных методов моделирования. В конце концов, я смог сосредоточиться и завершить этот проект.

3. Готово лучше, чем идеально

К концу проекта уровень моих ожиданий возрос. Я не решался закончить работу, опасаясь, что она не будет идеальной. У меня также были проблемы с началом нового произведения, я боялся, что новый будет не так хорош, как предыдущий.

Борясь со страхом перед несовершенством, я наткнулся на слова Элизабет Гилберт: «Достаточно хороший роман, написанный с силой сейчас, лучше, чем совершенный роман, тщательно написанный никогда».

Перефразируя ее слова:

Достаточно хорошее произведение искусства, насильственно созданное сейчас, лучше, чем идеальное произведение искусства, тщательно созданное никогда.

Имея это в виду, я признал несовершенство своего рисунка, назвал его готовым и перешел к следующему.

Оглядываясь назад, я могу сказать, что «100 Days of 3D» — самый сложный 100-дневный проект, который я когда-либо делал. По сравнению с другими моими проектами, количество преднамеренной практики, необходимой для изучения 3D, превзошло все мои ожидания.

Это также научило меня тому, что настоящей проблемой изучения 3D для меня была не мотивация или время. Это было для того, чтобы постоянно противостоять собственному пробелу в навыках и не отводить взгляд.

Отдельное спасибо бесплатному программному обеспечению Blender с открытым исходным кодом. Это снижает барьер для создания 3D и делает возможными такие проекты, как мой 🙂

Учебники по Blender

• Blender Guru
• MrSorbias
• Tutor4u
• Ducky 3D
• CG Cookie
• Полигон ВПП
• Грант Эббит

3D-художники, которые меня вдохновили

• Мохамед Шахин
• Фын Нг
• Жасмин Хабезай-Фекри
• Агата Ю 90 068
• Джереми Эдельблут
• Ноки Дин
• Глеб Кузнецов
• Микаэль Густафссон
• Девон Ko
• Mike Winkelmann

Reading

• Как я изучил Blender — и 5 советов для вас от Blender Guru
• Начало работы с 3D от Romain Briaux
• От веб-разработки к 3D: изучение 3D-моделирования за месяц, Питер Левелс
• The Pushing Points Topology Workbook, Уильям С Вон
• 斑斓视界 (журнал Blender), BlenderCN

!

Вы можете подписаться на меня в Instagram и Twitter для моего следующего 100-дневного проекта.

Если вам понравилась эта статья, вам также могут понравиться следующие статьи о моих прошлых проектах.

100 дней моушн-дизайна

Как я научился создавать 50 анимаций за 100 дней

uxdesign.cc

100 дней векторной иллюстрации

9029 1 Мой мыслительный процесс при создании иллюстрации с помощью Sketch

medium.com

100 Days of Lettering

Мои мысли и процесс

medium.com

100 Days of Doodle

3 вещи, которые я узнал из 10 0-дневный проект

medium.com

Особая благодарность Лизе Геттингс , Грейс Фан , Эллиот Пэн 9027 0 , Ники Ни , Циньюэ Ли , Вентилятор Guo , Jinlong (Jason) Liu , Catherina Han и Yingying Zhang за щедрые отзывы об этой статье.

Что такое 3D-моделирование? | Как 3D-моделирование используется сегодня

Технологии трансформируют почти все отрасли, и строительство не является исключением. Одной из технологий, которая в последнее время оказала существенное влияние на строительную отрасль, является трехмерное (3D) моделирование. 3D-модели играют важную роль в современных строительных проектах, поскольку они могут повысить производительность и облегчить работу.

3D-моделирование для земляных работ и управления машинами, помимо прочих преимуществ, может повысить точность работы оборудования, повысить эффективность работы и снизить затраты. Итак, как же работает эта технология и как вы можете применить ее к своему следующему проекту?

Что такое 3D-моделирование?

Термин «3D-моделирование» относится к процессу создания трехмерного представления объекта с использованием специализированного программного обеспечения. Это представление, называемое 3D-моделью, может передавать размер, форму и текстуру объекта. Вы можете создавать 3D-модели существующих предметов, а также конструкции, которые еще не были созданы в реальной жизни.

В строительстве 3D-модели рабочей площадки могут использоваться для управления машинами. Эти копии включают в себя точки, линии и поверхности, составляющие физическую среду. Они используют данные координат, которые определяют положение горизонтальных и вертикальных точек относительно опорной точки. Благодаря этим пространственным отношениям вы можете рассматривать представление под разными углами.

Система управления машиной использует различные датчики положения, чтобы операторы машины могли получать обратную связь о таких вещах, как заданный уклон и положение ковша или отвала. Операторы станков могут ссылаться на 3D-модель, чтобы убедиться, что они выполняют работу точно. Технология GPS позволяет рабочим находить точки реплики в поле, а датчики на машинах сообщают им, где они находятся относительно точек модели.

Эти процессы управления помогают бригадам воплотить 3D-модель в реальность, направляя оборудование для построения линий, точек и поверхностей точно так, как описано в изображении. Команды также могут использовать 3D-модели для проверки проекта, дизайна и соблюдения экологических требований. Эти модели также помогают во время предварительных торгов, позволяя подрядчикам тестировать различные проекты и обмениваться идеями.

История 3D-моделирования

Методы и технологии, используемые сегодня для 3D-моделирования земляных работ, не могли бы существовать без развитий в области гражданской съемки и различных видов 3D-моделирования.

Вы можете проследить историю 3D-моделирования земляных работ с древних времен. Древние египтяне построили пирамиды с использованием ранних методов съемки и использовали геометрию для восстановления границ сельскохозяйственных угодий после наводнения вдоль реки Нил. В Древнем Риме гражданская геодезия стала признанной профессией, и геодезисты создали системы измерения для оценки и создания записей о завоеванных землях.

Евклид, известный как основатель геометрии и живший в Древней Греции, разработал идеи, которые вдохновили многие современные методы съемки и трехмерного моделирования. Много лет спустя, в 1600-х годах, французский математик Рене Декарт изобрел аналитическую геометрию, также называемую координатной геометрией, которая лежит в основе трехмерного моделирования земляных работ.

В 18 веке европейские геодезисты обнаружили, что могут использовать различные измерения углов, взятые из разных областей, для определения точного местоположения — метод, известный как триангуляция. Стали набирать популярность новые геодезические инструменты, такие как измерительные колеса, окружности, компасы Катера и цепи Гюнтера. Тем временем английские математики Джеймс Джозеф Сильвестр и Артур Кейли разработали матричную математику, которая позволяет сегодняшним компьютерным изображениям отображать отражения или световые искажения.

Позже геодезисты стали использовать стальные ленты и ленты из инвара. Эти инструменты в конечном итоге уступили место таким технологиям, как электромагнитное измерение расстояния (EDM) и оборудование для спутников глобального позиционирования (GPS). Геодезисты перешли от компасов к теодолитам, которые измеряли горизонтальные и вертикальные углы с помощью вращающегося телескопа. Затем они перешли на использование тахеометров, которые представляют собой электронные транзитные теодолиты, оснащенные технологией EDM. Эти достижения позволяют им измерять как углы, так и расстояния.

Затем были выпущены первые коммерчески доступные системы автоматизированного проектирования (САПР), которые превращают данные опроса в визуальные представления. Evans & Sutherland, первая компания, занимающаяся 3D-графикой, появилась в 1968 году. В течение следующих нескольких десятилетий программы САПР стали более совершенными и доступными.

В области управления машинами пользователи начали переходить от использования геодезических вех, которые геодезисты устанавливают вручную, а операторы машин читают визуально, к 3D-моделированию. Для создания 3D-моделирования земляных работ объединились различные технологии, в том числе:

• CAD, который преобразует данные съемки в 3D-модель.
• GPS, который позволяет инженерам определять точное местоположение.
• Light Detection and Ranging (LiDAR), технология дистанционного зондирования, использующая импульсный лазер для измерения переменных расстояний.
• Аэрофотограмметрия, которая позволяет инженерам извлекать топографические данные из аэрофотоснимков, сделанных дронами.
• Моделирование облака точек, которое включает использование технологии лазерного сканирования для создания набора трехмерных точек данных, используемых для создания модели.

Для чего используются 3D-модели?

3D-репликации — распространенная форма технологии, но в каких отраслях используется 3D-моделирование? Многие отрасли используют 3D-моделирование для самых разных целей. Некоторые концепции включают:

• Планирование зданий с использованием архитектурной визуализации.
• Проведение 3D-туров в сфере недвижимости.
• Создание видеоигр и фильмов.
• Проведение научных исследований.

Модели также используются в строительстве, и постоянно появляются новые технологии. Вот несколько способов использования 3D-моделей в строительстве:

1. Управление машиной

3D-моделирование обеспечивает более точное, эффективное и экономичное управление машиной. Вместо использования традиционных геодезических вех операторы машин могут видеть рабочую площадку на экране, находясь в кабине. Система датчиков направляет машину на основе измерений 3D-модели.

Такое оборудование, как экскаваторы, экскаваторы-погрузчики и бульдозеры, оснащено бортовыми компьютерами, а отвалы и ковши снабжены устройствами GPS. Вы можете установить базовую станцию ​​GPS на рабочем месте или подписаться на услугу GPS. Какой бы тип системы вы ни выбрали, он будет связываться с приемниками на ваших машинах.

3D-модель привязана к координатам GPS и загружена в бортовые компьютеры вашего оборудования. Затем эти компьютеры могут связываться с приемниками GPS и средствами управления оборудованием. Когда устройство перемещается по участку, GPS постоянно записывает, где оно находится. Когда лезвия и ковши вашего оборудования перемещаются, GPS точно определяет их положение.

Компьютер может автоматически регулировать отвалы или ковши в соответствии с требуемой глубиной копания или высотой поверхности. Эта возможность обеспечивает плавную и точную планировку дорог, тротуаров, парковок и т. д.

2. План участка

3D-модели также могут быть полезны для сообщения плана участка, включая расположение инженерного оборудования и элементов ландшафта.

Например, можно нанести на карту расположение электрооборудования. Это могут быть электрические сервисные плиты, фонарные столбы и соединения для вывесок, киосков, украшений и других элементов с электропитанием. 3D-модель помогает электрикам быстро и точно установить эти соединения.

Вы также можете использовать технологию 3D-картографирования для отображения других коммуникаций, включая водосточные желоба, водопроводные и канализационные трубы, газопроводы и многое другое. Схема расположения коммуникаций дает бригадам больше уверенности в их размещении и предоставляет им информацию, необходимую для размещения этого оборудования в любое время.

3D-модель может также включать в себя такие элементы, как озеленение, бордюры, скамейки и почти любые другие элементы участка. Для таких аксессуаров, как скамейки и оборудование для игровых площадок, требуется основание и подключение. Знание того, куда пойдут эти элементы, может позволить бригадам подготовить их раньше в процессе и избежать повторных копаний позже.

3. Отчеты о ходе работ и исполнительные листы

3D-модели также могут быть полезны для информирования о ходе проекта и создания исполнительных чертежей, представляющих собой пересмотренные чертежи, представляемые по завершении проекта. Вы можете собирать новые данные во время выполнения задания для создания обновленных 3D-моделей, показывающих, как сейчас выглядит сайт. 3D-модель, созданная после завершения проекта, может использоваться на протяжении всего жизненного цикла объекта для таких целей, как техническое обслуживание, эксплуатация и управление активами.

Преимущества использования 3D-моделей для земляных работ

Использование 3D-моделей для земляных работ и управления машинами может дать многочисленные преимущества, в том числе:

• Повышенная точность плана: планы до начинается строительство, что сокращает переделок и затраты.
• Повышенная точность в полевых условиях:  Поскольку машины имеют те же данные, что и геодезист, операторам машин легче следовать планам проекта. Работникам не придется полагаться исключительно на контуры при навигации по рабочей площадке. Поверхность 3D-реплики также построена в соответствии с фактической вертикальной и горизонтальной геометрией ландшафта.
• Снижение затрат на геодезию:  Использование 3D-моделирования устраняет необходимость постоянной проверки уклона, что снижает затраты на геодезию. Более низкие затраты на опросы могут помочь вам получить больше рабочих мест и увеличить доход с течением времени. Дополнительные деньги также могут позволить вам модернизировать оборудование и нанимать сотрудников по мере расширения вашей компании.
• Более эффективная работа машины: Машина работает более эффективно, потому что   она движется точно в соответствии с измерениями 3D-модели. 3D-моделирование поможет вам достичь большего с вашим оборудованием за меньшее время. Повышенная эффективность также снижает затраты на топливо, ремонт и техническое обслуживание.
• Снижение затрат на сырье:  Методы 3D-моделирования помогут вам достичь цели с первого раза и более эффективно использовать материалы. Эта повышенная производительность снижает затраты на сырье, поскольку вам потребуется меньше расходных материалов для каждой работы. Это преимущество является устойчивым и рентабельным.
• Сокращение трудозатрат:  Благодаря 3D-моделированию управления станком многие обязанности оператора станка автоматизированы, что помогает ему работать быстрее и совершать меньше ошибок – это качество повышает эффективность отдельных работников и снижает трудозатраты.
• Улучшенная коммуникация:  Вы можете использовать 3D-модели для передачи информации о проекте в доступной визуальной форме различным заинтересованным сторонам. Если у всех будет общее понимание материала, им будет легче делиться идеями и предложениями.
• Увеличенное количество использований : Вы можете настроить данные один раз, а затем использовать их для различных целей, включая оценку, утилиты и хардскейпинг. Вы также можете внести коррективы в информацию по мере необходимости для последующих назначений.
• Снижение стоимости проекта:  Согласно отчету Федерального управления автомобильных дорог Министерства транспорта США, использование 3D-модели может снизить стоимость проекта в общей сложности на четыре-шесть процентов. Только при земляных работах 3D-модели могут повысить эффективность на 15–25 процентов.

Запросить бесплатное предложение

Как создаются 3D-модели?

Для создания 3D-модели необходимо сначала собрать данные съемки. Вы можете сделать это, используя различные технологии, в том числе LiDAR и аэрофотограмметрию. Первоначальная съемка фиксирует расположение физических особенностей и ключевых точек, которые служат базой. Затем вы можете сканировать область с помощью технологии LiDAR для создания облаков точек данных, представляющих физические компоненты участка. Эти облака точек объединяются с программным обеспечением для 3D-моделирования для создания 3D-представления.

Когда Take-Off Professionals получает файлы данных обследования для проекта, мы сначала проверяем, что у нас есть вся необходимая информация о требованиях к работе и объеме работ, за которые отвечает наш клиент. Затем мы строим 3D-модель на основе полученных планов. В ходе этого процесса мы исправляем ошибки в проектах и ​​делаем заметки о возможных изменениях.

После завершения создания 3D-модели для планирования мы сообщаем инженерам о проблемах и предлагаем необходимые исправления. Мы продолжаем пересматривать модель и предлагать изменения до тех пор, пока каждая деталь не станет правильной.

Чтобы начать проект 3D-моделирования, нам нужны три вещи:

1. Файлы САПР:  Вы можете отправить нам свои файлы САПР или загрузить их на наш сайт. Мы можем использовать различные форматы файлов, в том числе стандартные отраслевые форматы, такие как .DWG и .DXF, в AutoCAD, а также множество проприетарных форматов. Мы можем обрабатывать любой пакет САПР от Carlson Construction, AutoCAD, Micro Station и других.
2. Бумажные планы:  Нам также нужны бумажные планы или сканы бумажных планов. Вы можете загрузить отсканированные файлы или отправить их нам на компакт-диске. Имейте в виду, что часто дешевле отправить, чем сканировать.
3. Заказ на работу:  Вам также необходимо заполнить заказ на работу, в котором будут указаны сведения о масштабах проекта. Вы можете отправить заказ на работу через наш сайт.

Некоторые из элементов, которые могут быть включены в 3D-модель для управления машиной, в зависимости от проекта, включают:

• Поверхность парковки
• Дороги с информацией о выравнивании по вертикали и горизонтали
• Модель грунтового основания, выходящая за заднюю часть бордюра
• Большие островки и бордюры
• Островные бордюры с уклоном
• Строительные подушки, включая надувные по запросу
• Зоны удержания и сортировки листов
• 2D-линии инженерных коммуникаций или полная 3D-схема инженерных коммуникаций
• Существующие условия
• Очки для компоновки построенных на поверхности объектов, таких как здания и бордюры

Работа с экспертом по 3D-моделированию

Компания Take-Off Professionals ежегодно создает для наших клиентов около 1000 моделей управления машинами.