Semestrální práce ZS 2018/2019

Varování:

Toto není aktuální zadání semestrální práce. Je zde pouze k účelům archivace.

Další starší zadání můžete vidět v archívu.

Intro

To, že Vánoce znovu přicházejí víme už od půlky října podle větších obchodních domů. Samozřejmě, že i my se potřebujeme na přicházející svátky patřičně připravit.

Maminky vás poprosily, jestli byste nemohli sehnat vánoční hvězdu na stromek. Protože se již cítíte jako zdatní 3D tiskaři, tak jste se rozhodli, že si vlastní hvězdu naprogramujete v programu OpenSCAD a následně si ji na 3D tiskárně vytisknete.

Protože po vás nechtějí hvězdy jen maminky, ale také tety a sousedky, potřebujete udělat hvězdu parametrickou, abyste si jich mohli vytisknout více a s jiným vzorem.

Jelikož jste nakupovali moc dárků a zbylo vám jen pár korun na filament, rozhodli jste se udělat hvězdu děrovanou a dutou. Ušetříte tedy na filamentu a dokonce by to mohlo vypadat i hezky.

Děrovaná hvězda

Vaší semestrální prací je generování děrovaných 3D hvězd. Tuto práci vypracujte v programu OpenSCAD, ve kterém naprogramujte modul, který bude umět vygenerovat modely děrovaných 3D hvěz na základě vstupních dat. Dále si vyberte jednu z přidělených hvězd, tu připravte k tisku a vytiskněte na 3D tiskárně a popřípadě dodatečně upravte.

Generátor děrovaných hvězd

V programu OpenSCAD napište modul star, který vytvoří 3D model děrované hvězdy a bude mít následující rozhraní.

module star(holes=[], rmain=15, r1=10, r2=5, slen=35, holer=2.5, reduc=0.3,
thick = 2.5) { ... }

Vektor (pole) holes obsahuje malá přirozená čísla. Pro každý prvek tohoto pole bude mít hvězda jednu špičku, která v sobě bude mít N*4 (krát 4, aby byly díry do všech stran špičky), kde N je hodnota prvku. Například pro pole [2, 2, 3, 5] bude hvězda mít 4 špičky. Dvě budou mít 2*4 děr, jedna 3*4 děr a jedna na 5*4 děr. První díra je u hlavní koule a další se rovnoměrně rozloží po špičce v závislosti na parametru slen.

Číslo rmain je poloměr hlavní koule, že které jdou špičky hvězdy. Číslo r1 je poloměr vnitřní koule špičky. Číslo r2 je poloměr vnější koule špičky. Číslo slen je délka špičky mezi polomery vnitřní a vnější koule špičky. Číslo holer je poloměr díry v kouli. Číslo reduc je konstanta, o kterou se změnšují díry na špičce. Číslo thick je šířka stěny hvězdy. Lepší představu pravděpodobně získáte z dalšího popisu a nákresů.

Špičky hvězdy musí ze středu hvězdy vycházet do různých směrů tak, aby byly co nejlépe rozdistribuované. Pokud bychom měli 2D hvězdu, stačilo by špičky rozmístit tak, aby mezi sebou měli úhel 360/(počet špiček), protože ale máme hvězdu 3D, není tento problém úplně triviální.

Nákresy hvězdy

Na prvním obrázku je vyznačeno, jak by měla hvězda vypadat. Poloměr hlavní koule rmain je vyznačen červeně. přerušovanou čarou je vyznačeno, která část koule bude dutá. Šířka stěny koule je thick (fialově).

Na kouli je n špiček, kde jejich počet je dán délkou pole holes. Špička je tvořena ze dvou koulí, přičemž "první koule", kterou definujeme polomerem r1 (zeleně), je uvnitř hlavní koule a dotýká se jí. Mezi středy "první koule" a "druhé koule" (definovanou r2 (modře)) je vzdálenost slen (žlutě). Usečka mezi středy první a druhé koule je kolmá na hlavní kouli.

star example — Obrázek 1. Obecný vzhled hvězdy

Na druhém obrázku je vidět, že šířka stěny thick ovlivňuje nějen hlavní kouli, ale také všechny špičky.

star spike example — Obrázek 2. Vzhled spičky hvězdy a znárornění dutosti

Třetí obrázek je trochu zajímavější. Ukazuje totiž, jak mají být rozložené díry ve špičce. Počet děr je dán i-tým prvkem v poli holes[i]. Na obrázku je znázorněno, jak by to vypadalo pro holes[i] == 4.

Díry jsou rovnoměrně rozložené podle počtu po celé špičce od hrany hlavní koule do středu "druhé koule" (s polomerem r2).

Díry se ale také otáčejí podle počtu o určitý počet stupňů. Pro špičku holes[i] je to o hodnotu (360/holes[i]) stupňů. Na obrázku je to vyznačeno barvami děr. Pro hodnotu holes[i] == 4 se díry otáčejí o (360/4), tedy 90 stupňů. Pro holes[i] == 3 by to bylo 120 stupňů. Na obrázku je to znázorněno barvami jednotlivých děr.

Počítání úhlů děr nemusíte řešit. Stačí aby byly kolmé na úsečku mezi středy "velké a malé koule".

Poloměr díry je holer - reduc*j, kde j je index díry (indexujeme od 0). Například pro holes[i] == 3, je poloměr první díry (nejblíže hlavní koule) rovna (holer - reduc * 0), druhý (holer - reduc * 1), třetí (holer - reduc * 2) a tak dále.

star spike holes example — Obrázek 3. Rozložení děr na špičce

Výsledná hvězda by mohla vypadat například takto:

star example animated — Obrázek 4. Možný výsledek

Vaše hvězdy

Každému z vás jsou přiděleny tři náhodně vygenerované multisety holes. Je na vás, který z nich si vyberete k tisku. Hvězdy se tisknou s ostatními argumenty nastavenými na výchozí hodnoty.

ba.....n [6, 3, 5, 6, 4, 4, 6], [6, 6, 5, 3, 3, 5, 5, 5, 5], [3, 5, 6, 5, 5, 5, 6, 5, 3, 3, 4]
b......a [3, 3, 4, 4, 3, 4, 3], [4, 5, 3, 5, 5, 4, 5, 3, 5], [5, 3, 4, 3, 3, 4, 4, 5, 6, 4, 4]
b......k [4, 3, 6, 6, 6, 3, 4], [5, 3, 4, 3, 6, 5, 6, 5, 3], [4, 4, 4, 3, 5, 3, 4, 6, 4, 4, 4]
br.....n [4, 3, 4, 6, 4, 4, 3], [3, 5, 6, 6, 6, 3, 5, 4, 6], [3, 5, 4, 6, 4, 4, 6, 5, 5, 4, 5]
c......7 [4, 3, 4, 6, 4, 3, 4], [3, 5, 6, 4, 3, 3, 3, 6, 3], [6, 4, 4, 4, 6, 6, 3, 5, 3, 3, 6]
c......6 [3, 3, 4, 3, 4, 3, 5], [5, 4, 3, 5, 6, 6, 4, 4, 4], [6, 3, 3, 6, 6, 3, 6, 5, 3, 5, 5]
d......t [3, 3, 3, 5, 6, 6, 4], [5, 6, 5, 4, 4, 5, 3, 3, 5], [6, 3, 6, 4, 6, 3, 5, 3, 5, 6, 4]
d......8 [6, 4, 4, 5, 3, 3, 5], [6, 6, 3, 3, 4, 3, 6, 5, 4], [6, 4, 5, 4, 5, 4, 6, 4, 4, 5, 3]
e......r [4, 6, 3, 4, 5, 4, 4], [4, 5, 6, 3, 6, 4, 4, 3, 3], [5, 5, 3, 3, 3, 4, 4, 5, 4, 3, 5]
g......l [4, 5, 4, 4, 4, 6, 6], [4, 3, 6, 3, 6, 5, 4, 6, 4], [5, 3, 3, 4, 6, 5, 5, 5, 3, 4, 5]
h......6 [4, 4, 3, 6, 5, 3, 5], [4, 3, 3, 3, 3, 4, 5, 3, 6], [5, 3, 6, 3, 4, 4, 5, 4, 3, 3, 3]
h......5 [6, 4, 6, 6, 4, 4, 4], [4, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 5, 6], [4, 3, 4, 3, 5, 4, 6, 5, 5, 6, 5]
h......m [4, 4, 4, 6, 4, 5, 6], [3, 6, 3, 5, 4, 3, 5, 5, 6], [5, 5, 3, 3, 5, 3, 3, 3, 4, 5, 6]
h......j [5, 6, 4, 3, 4, 4, 5], [3, 5, 6, 4, 6, 6, 3, 6, 5], [6, 6, 5, 5, 3, 4, 3, 4, 3, 3, 6]
h......i [6, 5, 4, 5, 5, 6, 3], [6, 5, 4, 3, 4, 5, 6, 5, 5], [5, 3, 3, 6, 3, 5, 3, 3, 5, 6, 5]
c......1 [4, 6, 4, 3, 4, 5, 4], [3, 3, 6, 6, 6, 6, 3, 6, 3], [5, 4, 5, 4, 3, 5, 5, 3, 6, 4, 5]
c......m [6, 3, 5, 5, 3, 5, 6], [4, 6, 5, 6, 6, 3, 5, 6, 6], [4, 6, 3, 6, 4, 6, 5, 6, 5, 4, 3]
c......v [6, 4, 3, 3, 6, 3, 3], [6, 6, 6, 6, 6, 6, 5, 4, 3], [6, 4, 6, 3, 4, 3, 6, 6, 3, 4, 5]
j......k [4, 6, 4, 6, 5, 6, 4], [4, 3, 4, 4, 6, 3, 6, 6, 6], [6, 4, 6, 6, 4, 3, 4, 4, 4, 6, 5]
j......t [5, 3, 4, 5, 4, 3, 6], [3, 4, 5, 5, 6, 6, 6, 6, 4], [3, 4, 4, 4, 4, 3, 6, 3, 5, 3, 4]
j......j [4, 5, 3, 5, 5, 4, 6], [6, 3, 3, 4, 6, 3, 4, 5, 5], [4, 4, 6, 6, 4, 5, 4, 4, 4, 6, 3]
k......k [5, 5, 5, 6, 6, 3, 4], [5, 3, 5, 5, 6, 3, 6, 5, 6], [4, 6, 5, 6, 5, 5, 4, 4, 5, 6, 6]
k......d [6, 3, 3, 4, 3, 6, 6], [4, 6, 6, 4, 4, 5, 3, 3, 6], [4, 6, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 4, 3, 6]
k......e [6, 4, 3, 3, 6, 6, 4], [3, 5, 4, 3, 5, 4, 3, 5, 5], [5, 4, 4, 5, 4, 5, 3, 6, 4, 5, 6]
ko.....1 [5, 6, 4, 4, 4, 3, 4], [6, 4, 4, 5, 3, 4, 5, 5, 3], [6, 6, 4, 3, 3, 3, 4, 6, 4, 5, 6]
ku.....1 [4, 5, 5, 6, 4, 3, 6], [4, 5, 3, 5, 5, 4, 4, 3, 3], [5, 5, 6, 4, 4, 3, 5, 6, 6, 5, 3]
k......n [6, 5, 4, 6, 6, 4, 4], [3, 3, 3, 3, 4, 4, 3, 4, 4], [5, 3, 6, 3, 6, 4, 6, 3, 3, 6, 3]
l......1 [5, 3, 3, 6, 5, 5, 4], [5, 4, 6, 4, 4, 6, 3, 5, 6], [4, 3, 5, 5, 5, 3, 3, 4, 3, 4, 4]
m......1 [6, 6, 6, 6, 5, 4, 6], [4, 5, 3, 3, 5, 6, 5, 3, 4], [3, 6, 3, 6, 3, 3, 4, 4, 6, 4, 4]
p......1 [5, 6, 3, 5, 3, 5, 4], [6, 3, 3, 6, 6, 5, 4, 3, 3], [3, 6, 5, 4, 6, 6, 4, 6, 5, 5, 3]
p......n [5, 5, 5, 6, 6, 6, 6], [4, 6, 5, 5, 6, 6, 6, 5, 3], [4, 3, 6, 4, 5, 3, 3, 3, 6, 4, 5]
p......k [5, 6, 3, 5, 3, 6, 4], [5, 6, 6, 3, 3, 6, 4, 3, 4], [3, 4, 5, 3, 5, 3, 4, 6, 6, 4, 5]
p......4 [6, 4, 3, 5, 3, 3, 6], [6, 3, 4, 5, 5, 4, 3, 3, 5], [4, 4, 3, 6, 5, 4, 3, 5, 3, 4, 6]
p......t [4, 4, 5, 5, 6, 4, 4], [3, 3, 3, 6, 4, 4, 4, 5, 4], [6, 5, 5, 4, 4, 6, 6, 4, 5, 6, 4]
r......s [3, 6, 3, 6, 6, 3, 4], [5, 5, 3, 6, 5, 5, 6, 5, 6], [4, 3, 3, 3, 6, 4, 6, 5, 4, 5, 3]
s......k [5, 6, 4, 4, 3, 5, 4], [3, 3, 4, 6, 6, 3, 5, 6, 4], [6, 6, 3, 4, 5, 5, 4, 5, 5, 3, 6]
si.....n [5, 5, 3, 3, 5, 4, 5], [5, 3, 3, 3, 6, 6, 5, 3, 5], [6, 5, 3, 6, 3, 6, 4, 6, 3, 6, 4]
s......t [3, 5, 3, 3, 3, 3, 5], [4, 6, 4, 5, 6, 5, 3, 4, 6], [6, 5, 3, 5, 5, 6, 6, 4, 3, 5, 4]
s......a [5, 5, 5, 5, 6, 5, 5], [4, 6, 4, 6, 6, 4, 4, 6, 3], [5, 4, 6, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 4, 3]
sl.....n [5, 5, 4, 6, 4, 3, 4], [6, 5, 6, 6, 6, 5, 6, 3, 4], [5, 6, 4, 6, 5, 4, 4, 3, 6, 6, 4]
s......o [5, 5, 4, 3, 6, 5, 5], [3, 5, 3, 4, 6, 3, 5, 4, 3], [5, 6, 4, 4, 6, 6, 4, 6, 6, 3, 5]
s......4 [6, 5, 6, 3, 6, 4, 6], [5, 6, 5, 6, 6, 5, 5, 4, 5], [6, 6, 5, 5, 4, 6, 5, 5, 3, 6, 4]
te.....3 [3, 5, 6, 5, 3, 4, 4], [4, 3, 5, 3, 6, 6, 4, 5, 6], [3, 3, 5, 4, 5, 6, 5, 5, 5, 3, 6]
t......n [4, 4, 5, 4, 5, 3, 3], [4, 6, 6, 3, 3, 6, 6, 6, 4], [5, 6, 3, 4, 5, 6, 3, 3, 4, 6, 6]
tu.....3 [5, 5, 3, 5, 4, 5, 5], [4, 6, 4, 6, 3, 5, 5, 4, 4], [3, 5, 4, 5, 6, 5, 6, 3, 5, 3, 4]
v......1 [5, 3, 6, 6, 6, 4, 4], [4, 6, 4, 5, 3, 6, 3, 4, 6], [6, 3, 5, 5, 4, 3, 3, 3, 5, 3, 6]
va.....d [6, 5, 4, 3, 5, 4, 6], [4, 6, 3, 4, 3, 4, 4, 6, 4], [3, 4, 6, 6, 4, 6, 5, 6, 3, 6, 3]
vo.....d [6, 5, 6, 3, 5, 3, 5], [3, 6, 5, 4, 5, 5, 3, 3, 6], [5, 3, 5, 6, 4, 5, 3, 5, 5, 6, 5]
z......a [6, 3, 3, 3, 5, 6, 4], [6, 3, 3, 3, 6, 5, 4, 3, 4], [6, 6, 3, 4, 5, 5, 5, 4, 3, 5, 3]
z......4 [3, 3, 6, 4, 5, 4, 4], [4, 5, 4, 4, 3, 3, 4, 6, 6], [4, 3, 5, 4, 4, 5, 3, 6, 4, 5, 4]

Předzpracování

Vyberte si libovolný (podle vás nejednodušší nebo nejzajímavější) z vašich tří multisetů a připravte hvězdu z něj vygenerovanou pro tisk (můžete si zvýšit $fn, aby byla vaše hvězda hezčí). Můžete s ní dělat prakticky cokoliv (opravovat, otáčet, krájet, přidávat podpůrné struktury), ale je třeba zachovat při tisku rozměry a tvar hvězdy dle zadaných pravidel a dat. Výstupem je jeden nebo více STL souborů připravených na slicing a velmi stručný popis toho, co jste udělali a proč (ne nutně písemně, ale při odevzdávání je třeba postup vysvětlit a to i několik týdnů po vykonání vašich změn).

Jak řezat STL soubory? Jde to jistě i v OpenSCADu, ale to je zbytečně komplikované. Připravili jsme proto krátký návod pro program MeshMixer, případně můžete využít Slic3r.

Pokud jste spíše fanoušci Blenderu, tak se dá s objekty manipulovat i tam. Zde je tedy návod na řezání a návod na otočení objektu, aby ležel na desce.

Nejde vám v Meshmixeru nebo Blenderu dobře alignovat? Zkuste program Cura. Obsahuje funkci Lay flat.

Slicing

Naslicujte libovolným programem vámi připravená tisková STLka s použitím vhodných nastavení. Pro Slic3r vyjděte z profilů ze cvičení. Profily pro případné jiné programy pro vás nemáme, ale smíte si vytvořit svoje. Výstupem je použitý slicovací profil vyexportovaný z programu a jeden nebo více GCODE souborů. Jednotlivé části můžete tisknout najednou (pokud se vejdou na tiskovou plochu a pokud vám to připadá vhodné) nebo postupně, případě kombinaci obojího.

Tisk a postprocessing

V zápočtových akcích vypsaných v KOSu, probíhajících ve zkouškovém období, budete v laboratoři z ABS tisknout hvězdy z vámi připravených GCODE souborů. Po dotisknutí je třeba výtisk náležitě opracovat - oddělat podpory, slepit atp. Výsledná hvězda by měla vypadat co nejpodobněji požadovanému modelu. Na jeden termín je celkem maximálně 5 hodin (tisk + postproccessing).

V případě absolutního selhání při tisku je možné tisk opakovat s novým GCODEm, ale pouze jednou. V případě technického problému na naší straně se samozřejmě o promarněný pokus nejedná.

Odevzdání, hodnocení a termíny

Toto je finální verze zadání. Případné opravy chyb v zadání budou opatřeny erratou a oznámeny e-mailem.

Odevzdává se na GitHub, repozitář vytvoříte na odkazu https://classroom.github.com/a/LZ3xHcBU

Veškeré slovní popisy uveďte přímo do README (či README.md apod.) v repozitáři. Tentokrát nečekejte žádnou automatickou issue.

V repozitáři odevzdávejte:

scad soubor s modulem star jeho deklarací/definicí
scad soubor volající modul star s vašimi vybranými daty (bez deklarace/definice modulu star)
STL soubor s vaší hvězdou, tak jak byl vygenerován OpenSCADem
Tiskové STL soubory
Tiskové GCODE soubory
Profil pro slicovací program, který jste použili
Případné další potřebné soubory

Pokud máte jakékoliv dotazy, či naleznete chyby, napište je prosím do Issues v tomto repozitáři.

Termín odevzdání na GitHub je 20.1.2019 včetně (případně začátek vašeho zápočtového termínu, pokud se tento koná dřív), tisknout můžete i potom. Možnost pozdního odevzdání: Za každý další započatý týden (byť o vteřinu) je z celkového hodnocení strženo 10 bodů. Pokud je celkový součet menší než 0, je hodnocení za semestrální práci 0. V době započetí termínu klasifikovaného zápočtu (tisk v laboratoři), již musí být odevzdáno na GitHub.

Zkouškové končí 16.2.2019, nemáme nic proti odevzdání a zápočtovým termínům i po tomto datu, ale je třeba se na tom explicitně domluvit a přijmout rizika z toho plynoucí.

Hodnocení dle následující tabulky:

Část	body	poznámka
Moduly pro OpenSCAD:	10
Modul `star` funguje podle zadání	7	povinný v rámci části
Zdrojový kód je vhodně členěn a komentován	3
Příprava na tisk:	10
Vhodně připravená tisková STLka	5	povinný v rámci části
Mesh ve všech tiskových STL je v pořádku	5
Slicing:	10
Podpory (nejsou potřeba (5 b.), vhodné užití* (2.5 b.), zbytečné užití (0 b.))	5
Vhodné nastavení parametrů tisku (perimetry, výplň, výška vrstvy)	5
Tisk:	10
Jedná se o výtisk modelu dle zadání, výtisk je opracovaný (např. bez podpor, slepený atp.)	4	povinný v rámci části
Výtisk neobsahuje vady zjevně způsobené nevhodnou přípravou modelu	3
Výtisk neobsahuje vady zjevně způsobené nevhodnou přípravou tiskárny (příprava tiskové plochy, nevhodné teploty)	3

* Pouze za podpory vygenerované při slicování se strhávají body. Protože jsme v části slicing.

Důležité:

Pro ovládání tiskárny při odevzdávání potřebujete vlastní počítač se schopností připojit se na WiFi nebo kabelem do lokální sítě. Také potřebuje znát (umět dohledat) svou MAC adresu.

Hodnocení je rozděleno na 4 dílčí části. Povinný v rámci části znamená, že bez splnění tohoto úkolu student za danou část nedostane žádné body. V případě opravného tisku se již neopravují hodnoty bodů v ostatních dílčích částech. Pokud tedy například nezvládnete slicing, dostanete z něj nula bodů a (celkem logicky) fatálně selže i tisk, můžete v náhradním termínu dostat body za tisk, za slicing už ale žádné body nedostanete.