التصميم ثنائي وثلاثي الأبعاد (٢)

يقوم الدرس على الانتقال من الرسم الثنائي الأبعاد إلى النمذجة ثلاثية الأبعاد باستخدام برنامج فري كاد. يعتمد العمل على اختيار سطح مرجعي مثل السطح $XY$ وتفعيل الشبكة لتسهيل المحاذاة. يبدأ الطالب برسم شكل ثنائي الأبعاد كالمربع باستخدام أدوات الرسم وتطبيق القيود الهندسية مثل التقييد الأفقي والعمودي وتساوي الأضلاع وتقييد الالتقاء، وذلك لتثبيت أبعاد الشكل وخصائصه وجعله مقيداً بالكامل. يتيح ذلك بعد إغلاق الرسم التخطيطي تحويل الشكل الثنائي إلى مجسم ثلاثي الأبعاد.

الفكرة الأساسية

التحول من الرسم الثنائي الأبعاد إلى النمذجة ثلاثية الأبعاد في برنامج فري كاد يعتمد على بناء أساس هندسي دقيق. أنت تبدأ باختيار سطح عمل مرجعي مثل السطح $XY$ الذي يشبه ورقة الرسم على مكتبك، ثم ترسم شكلاً ثنائياً وتقيده بالكامل باستخدام القيود الهندسية لتثبيت أبعاده وحركته، مما يسمح لك بعد ذلك بإنشاء مجسمات ثلاثية الأبعاد.

الشرح

عندما تفتح برنامج فري كاد، فإن أول خطوة هي اختيار مستوى العمل من تبويب المهام، وتحديداً السطح $XY$ الذي يتقاطع فيه محور $X$ باللون الأحمر مع محور $Y$ باللون الأخضر. لتسهيل الدقة، يجب تفعيل الشبكة عبر اختيار $Show\ grid$ وتفعيل ميزة جذب الشبكة $Grid\ snap$ التي تجذب المؤشر إلى خطوط الشبكة مباشرة.

بعد تهيئة سطح العمل، تستخدم أدوات الراسم التخطيطي لإنشاء الأشكال الأساسية مثل المربع أو المستطيل. عندما ترسم شكلاً حراً، فإن أبعاده وموضعه تكون غير محددة، وهنا يأتي دور قيود المجسمات. القيود هي قواعد تطبقها لتحكم حركة الشكل وتعديله. يحدد عدد درجات الحرية المتغيرات المستقلة التي يمكن للشكل التحرك بها. لتحويل رسم حر إلى مجسم ثابت، يجب أن توفر رسم تخطيطي معرف بالكامل دون أي درجات حرية.

من أهم أدوات القيود:

• تقييد الالتقاء: يضمن تطابق النقاط أو الخطوط في الموقع نفسه.
• التقييد الأفقي والعمودي: يجعل الخط موازياً لمحور $X$ أو محور $Y$.
• التقييد بالتساوي: يجعل طول خطين أو قطر دائرتين متساوياً.
• تقييد المسافة الأفقية والرأسية: يثبت مسافة محددة بين نقطتين أو خطين.

مثال محلول خطوة بخطوة

لإنشاء مربع طول ضلعه $50$ مليمتر ومقيد بالكامل:

1. اختر سطح العمل $XY$ من تبويب المهام واضغط موافق.
2. فعل الشبكة بتفعيل خيار $Show\ grid$ و $Grid\ snap$.
3. من شريط أدوات الراسم التخطيطي، اختر أداة إنشاء مستطيل.
4. اضغط على الرسم التخطيطي لتعيين الزاوية الأولى، ثم حرك المؤشر لتعيين الزاوية المقابلة واضغط لإنشاء المستطيل.
5. اختر أداة تقييد المسافة الأفقية من شريط القيود، اضغط على الحافة العلوية للمستطيل، واضبط الطول على $50$ مليمتر ثم اضغط موافق.
6. اختر أداة التقييد بالتساوي، ثم اضغط على الحافة العلوية والحافة اليمنى للمستطيل لتصبح أضلاعه متساوية في طول $50$ مليمتر.
7. اختر أداة تقييد الالتقاء، وحدد الزاوية اليسرى السفلية للمربع ثم حدد مركز المحور لتثبيت موضع المربع بالكامل.
8. عندما يصبح المربع مقيداً بالكامل، تحول حواف إلى اللون الأخضر، ويظهر في لوحة المهام نص مقيد بالكامل.
9. أغلق الرسم التخطيطي بالضغط على زر إغلاق في تبويب المهام، ليصبح المربع جاهزاً للخطوة التالية.

أخطاء شائعة

• ترك الشكل بدرجات حرية أكبر من الصفر، مما يجعله يتحرك أو يتغير حجمه عند تعديله دون قصد.
• نسيان تفعيل الشبكة وجذب الشبكة مما يؤدي إلى عدم دقة محاذاة النقاط والحواف.
• تطبيق القيود بترتيب خاطئ يصعب معه ربط العناصر ببعضها.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: ما الذي يشير إليه تحول حواف المربع إلى اللون الأخضر في برنامج فري كاد؟ الإجابة: يشير إلى أن المربع أصبح مقيداً بالكامل وتم تطبيق كافة القيود الهندسية الضرورية لتعريفه.

السؤال الثاني: ما هي الأداة التي تستخدمها لجعل طول ضلعين متجاورين في المستطيل متساويين لإنشاء مربع؟ الإجابة: أداة التقييد بالتساوي.