Изготовление ювелирных изделий с применением трехмерного моделирования при использовании программы "Blender"

Номинация: САМАЯ АКТУАЛЬНАЯ РАБОТА
Просмотреть картинки списком
1ое, 2ое и 3е место: I место

Наставники: Иванова Людмила Андреевна; Плахтин Денис Вячеславович

Ученик: Климов Роман Сергеевич (23 года)

Город (село): г. Москва

Название колледжа: ГОУ СПО Колледж автоматизации и радиоэлектроники №27 им.П.М. Вострухина Г. Москва

Название изобретения или изделия: Изготовление ювелирных изделий с применением трехмерного моделирования при использовании программы "Blender".

Цель: целью работы является стремление к тому, чтобы показать, что компьютер и компьютерные программы становятся инструментом для выявления и реализации творческих способностей. Исследование возможностей свободнораспространяющейся программы трехмерного проектирования «Blender» на примере применения ее в профессии «Ювелир».

Методы проведенных исследований: структурный анализ, который проводятся c цeлью иccлeдoвaния cтaтичecкиx xapaктepиcтик cиcтeмы пyтeм выдeлeния в нeй пoдcиcтeм и элeмeнтoв paзличнoгo ypoвня и oпpeдeлeния oтнoшeний и cвязeй мeждy ними, а также при помощи метода проектирования, который оптимизирует структуру и научно обосновывает определение вещественного состава конечного изделия.

Основные результаты исследований: при исследовании программы было выявлено, что использование трехмерного компьютерного моделирования значительно упрощает работу при создании рисунка.

Практические результаты: возможность получения более точного рисунка.

Вступление.

В наше время компьютерные технологии проникли практически во все сферы жизни, и мы повседневно сталкиваемся с применением вычислительной техники даже там, где раньше их применение казалось несбыточной фантазией. У многих компьютеры есть дома и у многих они есть в офисе, но далеко не все выходят за рамки использования его в качестве пишущей машинки или средства для развлечений - прослушивания музыки, просмотра видео и игр. А действительно ли нужен компьютер ювелиру, точнее, ювелирному предприятию, и может ли он принести реальный эффект, сделав его деятельность более продуктивной или даже выполнить те задачи, которые без применения компьютера не решаемы вообще? Давайте рассмотрим этот вопрос вместе.

Первой и самой очевидной сферой использования компьютера является создание трехмерных моделей ювелирных изделий. Компьютерная графика чернит авторскую руку, начертавшую рисунок на бумаге - не ровно и не гладко. Положи рядом машинную копию и узнаешь, велика ли погрешность идеального исполнения. У точности цена - соответствующая: воплощенный в украшении компьютерный прототип можно продать дороже. В России, где, зарегистрировано 2500 ювелирных предприятий, эту разницу уловили в сотне малых и среднего размера заводов, и еще двести-триста фабрик согласились с тем, что все, кто в первой сотне, "заглядывают вперед". По-деловому равняя на себя конкурентов, они создают спрос на художников, квалифицированных для работы с программами трехмерного моделирования. Заводы со штатным расписанием в сто и даже в двадцать сотрудников ставят одного-двух человек на компьютерное проектирование, и поручают разрабатывать поточные и авторские коллекции, отвечать за оформление фирменных брошюр и выставочных площадей завода на специализированных ярмарках.

Пока навык мультимедийного моделирования востребован как "штучный товар". Идет такое благодарное время, когда индивидуальность каждого художника порядочно оплачивается.

По качеству технологии выпускаются машины фотополимерные, гравировально-фрезеровальные и "послойного выращивания моделей". Художник, компьютер и технология составляют полноценную рабочую силу, на которой держится весь производственный конвейер. На рабочий стол принтера, заправленного расплавленным воском или пластиком, перегружается файл с объемной картинкой. По ней слой за слоем принтер отливает слепок заданной толщины и добивается несравненного правдоподобия. Он и тогда верен, когда сечение копии округляется до 127 или вообще 12 микрон.

На любом заводе требуется работать в темпе и выдавать на конвейер одну коллекцию за другой. Как только украшение привезли в магазин или на выставку, его больше не повторишь, потому что конкуренты повторят быстрее. Нельзя сказать, что они честны, но у них тоже бизнес.

Теоретические основы использования «Blender».

Blender был разработан как рабочий инструмент голландской анимационной студией NeoGeo (не имеет отношения к игровой консоли Neo-Geo). В июне 1998 года автор Blender’а, Тон Розендаль (Ton Roosendaal), основал компанию Not a Number (NaN) с целью дальнейшего развития и сопровождения Blender. Программа распространялась по принципу shareware.

Характерной особенностью пакета Blender является его небольшой размер. Установленный пакет занимает около 10 МБ. В базовую поставку не входят развёрнутая документация и большое количество демонстрационных сцен.

Функции пакета: · Поддержка разнообразных геометрических примитивов, включая полигональные модели, систему быстрого моделирования в режиме subdivision surface(SubSurf), кривые Безье, поверхности NURBS, metaballs (метасферы), скульптурное моделирование и векторные шрифты.

· Универсальные встроенные механизмы рендеринга и интеграция с внешним рендерером YafRay.

· Инструменты анимации, среди которых инверсная кинематика, скелетная анимация и сеточная деформация, анимация по ключевым кадрам, нелинейная анимация, редактирование весовых коэффициентов вершин, ограничители, динамика мягких тел (включая определение коллизий объектов при взаимодействии), динамика твёрдых тел на основе физического движка Bullet, система волос на основе частиц и система частиц с поддержкой коллизий.

· Python используется как средство создания инструментов и прототипов, системы логики в играх, как средство импорта/экспорта файлов (напримерCOLLADA), автоматизации задач.

· Базовые функции нелинейного редактирования и комбинирования видео.

· Game Blender — подпроект Blender, предоставляющий интерактивные функции, такие как определение коллизий, движок динамики и программируемая логика. Также он позволяет создавать отдельные real-time приложения начиная от архитектурной визуализации до видео игр.

Дополнительные особенности:

· В Blender Объект (который представляет собой сущность, взаимодействующую с окружающим миром) и его Данные (определённая форма/функции объекта) разделяемы. Отношение Объект-Данные представляется отношением m:n (термин, относящийся к теории баз данных, обозначает возможность нескольких объектов использовать одни и те же данные — один ко многим или сюрьекция) и динамически связанны между собой, позволяя использовать некоторые процессы быстрого моделирования, уникальные для Blender.

· Внутренняя файловая система, позволяющая хранить несколько сцен в едином файле (называемом .blend файл).

· Все «.blend» файлы совместимы как с более старыми, так и с более новыми версиями Blender. Так же все они переносимы с одной платформы на другую и могут использоваться как средство переноса созданных ранее работ.

· Blender делает резервные копии проектов во время всей работы программы, что позволяет сохранить данные при непредвиденных обстоятельствах.

· Все сцены, объекты, материалы, текстуры (только собственные, не импортированные), звуки, изображения, post-production, эффекты могут быть сохранены в единый «.blend» файл.

· Настройки рабочей среды могут быть сохранены в «blend»-файл, благодаря чему при загрузке файла вы получите именно то, что сохранили в него. Файл можно сохранить как «пользовательский по умолчанию», и каждый раз при запуске Blender вы будете получать необходимый набор объектов и подготовленный к работе интерфейс.

· Тем не менее, внутреннее содержание «blend»-файла менее похоже на структурированное описание объектов и их взаимоотношений, и более близко к прямому дампу области памяти программы. Это делает практически невозможным преобразование «blend»-файлов в другие форматы. При этом следует заметить весьма продвинутый механизм экспорта в разнообразные форматы, такие как *.obj, *.dxf, *.stl, *.3ds и прочие (список постепенно растёт).

Практическая часть.

В моей работе показано изготовление кольца с использованием программы «Blender» для создания трехмерной модели заготовки кольца, отлитие на основе этого проекта восковой заготовки и получение готового изделия в металле.

· Создание каста.

· Создание шинки.

· Создание посадочного места в шинке для каста.

· Объединение инструментов и создание прорезей в верхней части шинки.

· Литье:

После создания трехмерной модели данный файл перекодируем в формат, понятный 3D-принтеру, который в свою очередь создает восковую модель. После получения восковой модели ее отправляют в литье и получаем металлическую модель, которую обрабатываем традиционным способом.

Заключение.

Выбранная мной программа для рассмотрения данного вопроса является свободнораспространяющейся, что позволяет использовать ее в различных областях промышленного производства, и я показал на данном примере как идет ее использование в осваиваемой мной профессии ювелирного дела.