التصميم ثنائي وثلاثي الأبعاد (١)

يقوم الدرس على مبدأ التحويل من التصميم ثنائي الأبعاد إلى التصميم ثلاثي الأبعاد باستخدام برامج التصميم بمساعدة الحاسب، وتحديداً برنامج فري كاد. يعتمد التصميم ثنائي الأبعاد على الطول والعرض فقط مثل المربع، بينما يضيف التصميم ثلاثي الأبعاد العمق ليمثل مجسماً واقعياً مثل المكعب. يوضح الدرس كيفية إنشاء الهيكل، واستخدام أسطح العمل الهندسية مثل مستوي $XY$ ومستوي $YZ$ ومستوي $XZ$ كمرجع لرسم الأشكال ثنائية الأبعاد، ثم تحويلها إلى مجسمات ثلاثية الأبعاد عبر تقنية الرسم التخطيطي وتقنية البطانة التي تضيف سماكة محددة للمجسم.

الفكرة الأساسية

التصميم الهندسي يعتمد على الانتقال من الأشكال ثنائية الأبعاد التي تملك طولاً وعرضاً فقط إلى المجسمات ثلاثية الأبعاد التي تملك عمقاً وحجماً. يتم تنفيذ ذلك رقمياً عبر برامج التصميم بمساعدة الحاسب مثل برنامج فري كاد، حيث نبدأ برسم شكل ثنائي الأبعاد على سطح عمل هندسي، ثم نطبق عليه تقنيات البرمجة والنمذجة لنحصل على مجسم واقعي.

الشرح

ينقسم التصميم إلى قسمين رئيسيين:

1. التصميم ثنائي الأبعاد: يعتمد على بُعدين وهما الطول والعرض على سطح مستوٍ دون عمق، مثل المربع والدائرة والمثلث.
2. التصميم ثلاثي الأبعاد: يضيف العمق إلى جانب الطول والعرض لتمثيل مجسم ذي حجم في العالم الواقعي، مثل المكعب والكرة والأسطوانة.

لتحويل شكل ثنائي الأبعاد إلى نموذج ثلاثي الأبعاد في برنامج فري كاد، نمر بالخطوات التالية:

• فتح برنامج فري كاد وإنشاء مستند جديد واختيار سطح العمل لتصميم قطعة.
• إنشاء هيكل للمشروع من قائمة جزء البداية.
• اختيار سطح العمل للرسم الهندسي، ويوجد في البرنامج ثلاثة أسطح رئيسية تعتمد على نظام الإحداثيات الثلاثي المكون من المحاور $X$ و $Y$ و $Z$ وهي:
• مستوى $XY$: مستوى أفقي يوازي مستوى الإحداثيات العام.
• مستوى $YZ$: مستوى يوازي مستوى $YZ$ في نظام الإحداثيات العام وموجه عمودياً.
• مستوى $XZ$: مستوى يوازي مستوى $XZ$ في نظام الإحداثيات العام وموجه أفقياً.
• استخدام تقنية الرسم التخطيطي لإنشاء الشكل الأساسي ثنائي الأبعاد على سطح العمل.
• تطبيق تقنية البطانة لإضافة سماكة موحدة للشكل ثنائي الأبعاد عبر تحديد مسافة أو قيمة سماكة لتحويله إلى مجسم ثلاثي الأبعاد متناسق.

مثال محلول خطوة بخطوة

المطلوب: تحويل شكل مربع ثنائي الأبعاد إلى مكعب ثلاثي الأبعاد باستخدام برنامج فري كاد.

• الخطوة الأولى: افتح برنامج فري كاد، واضغط على أيقونة جديد من شريط الأدوات، ثم اختر سطح العمل تصميم قطعة.
• الخطوة الثانية: أنشئ هيكلاً جديداً للمشروع من خلال الانتقال إلى تبويب المهام والضغط على إنشاء هيكل، ثم اضغط على إنشاء رسم تخطيطي.
• الخطوة الثالثة: اختر مستوى العمل المناسب وليكن مستوى $XY$ ليكون مرجعاً لرسم المربع.
• الخطوة الرابعة: ارسم مربعاً ثنائي الأبعاد باستخدام أدوات الرسم التخطيطي مع ضبط أبعاده وزواياه الأربع لتكون قائمة.
• الخطوة الخامسة: استخدم تقنية البطانة بإدخال قيمة مسافة أو سماكة لتطبيقات البثق على المربع، لينتج عن ذلك مكعب ثلاثي الأبعاد ذو وجه مربعة وأوجه متناسقة.

أخطاء شائعة

• إهمال تحديد مستوى العمل الصحيح $XY$ أو $YZ$ أو $XZ$ قبل البدء بالرسم التخطيطي.
• الخلط بين تقنية الرسم التخطيطي التي تنشئ أشكالاً ثنائية الأبعاد وتقنية البطانة التي تضيف السماكة لإنشاء مجسمات ثلاثية الأبعاد.
• محاولة إضافة العمق مباشرة دون إنشاء رسم تخطيطي ثنائي الأبعاد أولاً.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: ما الفرق الأساسي بين التصميم ثنائي الأبعاد والتصميم ثلاثي الأبعاد من حيث الأبعاد؟ الإجابة: التصميم ثنائي الأبعاد يعتمد على بُعدين وهما الطول والعرض فقط دون عمق، بينما التصميم ثلاثي الأبعاد يضيف العمق إلى جانب الطول والعرض لتمثيل مجسم ذي حجم واقعي.

السؤال الثاني: ما هي التقنية المستخدمة في برنامج فري كاد لإضافة سماكة إلى شكل ثنائي الأبعاد لتحويله إلى شكل ثلاثي الأبعاد؟ الإجابة: تقنية البطانة.