Utilizzare Blender per l’elettronica (seconda parte)

01

Blender è uno dei migliori software liberi di modellazione 3D e rendering di immagini tridimensionali. Dal momento che è così versatile e potente, anche gli ingegneri elettronici potranno trarne benefici e per questo abbiamo iniziato a parlarne. Vediamo come utilizzarlo per produrre, in anteprima, le immagini delle nostre realizzazioni elettroniche.

In questa seconda parte del nostro mini-corso saranno spiegate, passo dopo passo, le tecniche e le modalità con cui si arriva a completare la realizzazione del progetto 3D. La curiosità del lettore, dopo la lettura della prima parte teorica ed introduttiva, sarà infatti soddisfatta e lo stesso sarà messo in condizioni di operare e di realizzare una scena 3D, in attesa della terza ed ultima parte che tratterà di un progetto elettronico completo, con tanto di prototipo e box, entrambi tridimensionali.

In questa sede, si approfondirà l'utilizzo pratico del Blender, prendendo confidenza con i comandi principali e le operazioni base che permettono la creazione di una scena 3D basilare.

Ovviamente è poi la pratica a far da padrona. Il lettore che abbandonerà subito il cammino e si arrenderà alle prime difficoltà, non riuscirà nell'intento finale. Colui che, invece, dedicherà tanto tempo, sacrificio, studio e sperimentazione, sarà capace di ottenere sicuri risultati, con sua piena soddisfazione.

Download del Blender e sua installazione

Il Blender, quale programma libero, può essere scaricato gratuitamente dall'ominimo sito Blender.org. Occorre cliccare sull'apposito link "download". E' consigliabile prendere l'ultima versione per il proprio sistema operativo. L'installazione è un'operazione semplicissima. Basta infatti scompattare lo zippato oppure eseguire l'installer. Dopo alcuni secondi il programma è pronto per funzionare. Alla sua esecuzione appare una scena semplice, composta solamente da un cubo, da una luce ed una telecamera, opportunamente posizionata.

Nota importante

Blender non è un programma che si impara in 5 minuti. Per la sua buona familiarizzazione occorrono molte ore di training e tante esercitazioni. L'articolo descrive dettagliatamente le operazioni da compiere per la creazione di un componente elettronico ma è opportuno che il lettore, sia per l'ottenimento di buoni risultati sia per la comprensione della vera essenza dell'articolo, studi in maniera approfondita il Blender.

Utilizzo della tastiera

Molte funzionalità di base del Blender, sono basate su alcuni comandi da tastiera. In particolare, le operazioni di routine devono essere effettuate utilizzando dei tasti o una piccola sequenza di essi. Con la pratica, l'utilizzo di tali funzionalità sarà del tutto naturale. Il lettore, per prima cosa, deve prendere familiarità con i comandi da tastiera che servono per:

  • Selezionare oggetti;
  • Muovere oggetti;
  • Scalare oggetti;
  • Ruotare oggetti;
  • Cancellare oggetti;
  • Cambiare punto di vista;
  • Duplicare gli oggetti;
  • Rendering della scena.

Eseguire queste operazioni è molto semplice ed i tasti da utilizzare sono anche mnemonici ed intuitivi.

  • Selezionare un oggetto: tasto destro del mouse sull'oggetto;
  • Selezionare più oggetti: tasto destro del mouse assieme al tasto <SHIFT>;
  • Deselezionare un oggetto: tasto destro del mouse sull'oggetto;
  • Selezionare/Deselezionare tutti gli oggetti: tasto <A>;
  • Muovere un oggetto: tasto <G>;
  • Muovere un oggetto sull'asse X : tasto <G> e poi tasto <X>;
  • Muovere un oggetto sull'asse Y : tasto <G> e poi tasto <Y>;
  • Muovere un oggetto sull'asse Z : tasto <G> e poi tasto <Z>;
  • Ridimensionare un oggetto: tasto <S>;
  • Ridimensionare un oggetto sull'asse X: tasto <S> e poi tasto <X>;
  • Ridimensionare un oggetto sull'asse Y: tasto <S> e poi tasto <Y>;
  • Ridimensionare un oggetto sull'asse Z: tasto <S> e poi tasto <Z>;
  • Ruotare un oggetto: tasto <R>;
  • Ruotare un oggetto intorno all'asse X: tasto <R> e poi tasto <X>;
  • Ruotare un oggetto intorno all'asse Y: tasto <R> e poi tasto <Y>;
  • Ruotare un oggetto intorno all'asse Z: tasto <R> e poi tasto <Z>;
  • Cancellare un oggetto: tasto <X>;
  • Vista dall'alto: tasto numerico <7>;
  • Vista frontale: tasto numerico <1>;
  • Vista da destra: tasto numerico <3>;
  • Vista prospettica: tasto numerico <0>;
  • Duplicazione oggetto: <SHIFT> + <D>;
  • Renderizzare la scena: tasto <F12>.

Il lettore si alleni tanto su queste operazioni fondamentali, che saranno quelle più utilizzate nella creazione di una scenda 3D.

Creazione della basetta ospitante

Bene, il lettore è pronto per la creazione di un semplice prototipo di prova. Si inizi a creare la basetta che ospiterà poi tutti i componenti elettronici. Si tratta di un parallelepipedo dalle opportune dimensioni con le giuste colorazioni.

Si cancelli il cubo che il Blender ha creato automaticamente all'avvio del programma e si acceda al menù Add->Mesh->Cube. Un cubo sarà posizionato al centro della scena.

Con i tasti visti prima, si regolino le dimensioni dell'oggetto in modo che esso appaia proprio come una basetta, ossia larga ma molto bassa.

Il prossimo passo da compiere è quello della colorazione della basetta. Occorre, in termini tecnici, applicare un materiale ed, eventualmente, una texture all'oggetto. Si opta, allo scopo, per il disegno di una serigrafia, pertanto quest'ultima deve essere creata, a parte, con un programma di grafica bitmap o vettoriale, oppure esportata, eventualmente, dallo stesso programma CAE utilizzato. Per lo scopo didattico, la serigrafia è stata scaricata da Internet.

L'applicazione della serigrafia sulla basetta è una operazione un po' macchinosa ma molto semplice. Occorre innanzitutto creare il materiale dell'oggetto. Poi si deve applicare una texture, di tipo immagine, contenente il disegno della serigrafia. Infine si applica all'oggetto con mappatura di proiezione di tipo "Flat".

In dettaglio, queste sono le operazioni da compiere: si selezioni la basetta e si applichi un materiale, premendo, nella scheda delle proprietà (a destra) il simbolo del Materiale (una pallina rossastra). Dal momento che si deve applicare anche la texture della serigrafia, non c'è bisogno di colorare il materiale.

Quindi si clicchi, sempre nella scheda delle proprietà, il pulsante delle texture (una specie di scacchierina) e si attribuisca il tipo "Image" alla texture. Si apra quindi l'immagine, prima creata, della serigrafia. Automaticamente essa è applicata sulla superficie della basetta. Sembra un'operazione difficile, ma se eseguita bene non crea problemi di sorta.

Del resto, spiegare in poche righe un programma avanzato di grafica 3D, non è cosa facile.

Come si vede, la presenza di una serigrafia conferisce alla scena un aspetto molto realistico. Chissà come essa migliorerà ancora con la presenza dei componenti elettronici...

Posizionamento dei diodi Led

La prossima mossa è quella di realizzare e posizionare i diodi Led. Tali oggetti possono essere creati facilmente con delle sfere allungate, anche se il miglior risultato si ottiene sormontando un cilindro con una semisfera o calotta. Le basi di conoscenza della modellazione solida sono, come si vede, indispensabili.

Si aggiungano, quindi, una sfera (UVSphere) e un cilindro (Cylinder) tramite il menù Add->Mesh. Per tagliare mezza sfera occorre premere il tasto <TAB>, al fine di accedere alla modalità "Mesh Tools", selezionare la semisfera inferiore, tramite il tasto <B> e cancellarne i vertici col tasto <X>.

Come per la basetta, si può assegnare un materiale (e quindi un colore) al diodo Led. Si prema quindi il tasto per i Materiali e si specifichi un colore Verde o Rosso o Giallo (dipende da come si desidera creare il Led). E' buona norma aggiungere una piccola percentuale di trasparenza, attivando la funzione "Transparency".

Con due cilindri o parallelepipedi molto stretti, si possono creare i reofori del componente, che andranno colorati di una tonalità di grigio e opportunamente posizionati sotto di esso. Date le loro esigue dimensioni, non è necessario applicare alcuna texture metallica. Con più pazienza e tempo, si può anche creare la smussatura del diodo e la parte interna dello stesso. Ricordiamo, infatti, che il presente tutorial ha lo scopo di gettare l'amo e dare le prime basi alla pratica tridimensionale applicata all'elettronica.

Si può, quindi, procedere allo scalamento, alla duplicazione e al posizionamento dei diodi Led sulla basetta. La corretta dislocazione dei componenti deve avvenire gradualmente poiché, durante il progetto, la basetta sarà visualizzata senza texture, ovvero sprovvista di serigrafia.

Si consiglia, quindi, di eseguire di tanto in tanto il rendering, premendo il tasto <F12>, al fine di visualizzare la scena finale ad alta qualità, con tanto di textures, ombre, luci, prospettiva, ecc.

Creazione e posizionamento delle resistenze

Lavorare sulle resistenze è particolarmente divertente, forse per via della forma e della presenza delle bande da colorare. Solitamente la resistenza, in 3D, è formata da un unico corpo, non considerando i reofori. Alternativamente potrebbe essere realizzata utilizzando due sfere ed un cilindro, ma è meglio usare un unico cilindro ed effettuare alcune modificazioni sulla mesh, al fine di dare al componente la tipica forma (modellazione solida 3D). Anche la colorazione delle bande avviene selezionando alcune zone della resistenza, invece di creare nuove primitive.

Si inizi creando un semplice cilindro di base. Durante questa fase saranno mostrate molte foto esplicative ed estremamente dettagliate.

Il cilindro deve subire alcune operazioni di rotazione, translazione, scalamento, al fine di raggiungere le proporzioni medie del componente da creare. Per il momento occorre solo realizzare la forma cilindrica, senza occuparsi di altro.

Il prossimo passo è quello della suddivisione, in facce, del cilindro, al fine di aggiungere maggiore complessità al componente e poter agire, in seguito, di conseguenza. Il cilindro, infatti, nasce con poche facce, spigoli e vertici ed il loro limitato numero renderebbe impossibile qualsiasi manipolazione tridimensionale.

Per eseguire la suddivisione, si selezioni il solido, si prema il tasto <TAB> per accedere alla modalità "Mesh", si premano insieme i tasti <CTRL> <R> e, agendo con la rotellina del mouse, si incrementi il numero dei "loop", ovvero dei tagli del cilindro. Si confermi infine con un click del mouse. Il solido adesso è abbastanza complesso.

A questo punto si deve far ricorso alla propria abilità e fantasia, per eseguire la modellazione solida della resistenza. Con delle precise mosse di schiacciamento, allungamento e scalamento si deve conferire al cilindro la forma tipica del componente elettronico.

Si inizi ad attivare la vista "wireframe", premendo il tasto <X>. Poi si selezioni la modalità di trascinamento vertici proporzionale, tramite la pressione del tasto "O", al fine di eseguire manipolazioni dolci e smussanti. Quindi si selezionino i vertici da modificare, tramite il tasto <B> e si trasformino con la scalatura <S> o lo spostamento <G>, sino a raggiungere la forma visualizzata qui sotto.

Adesso si devono creare le bande colorate ed il colore del corpo della resistenza. Per quanto riguarda il colore complessivo, si può scegliere su una tonalità di rosa, con le modalità viste in precedenza. Contestualmente si devono creare altri materiali, del colore delle bande, da assegnare poi alle singole fasce, in modalita "Mesh".

E' una operazione leggermente complessa, ma con la pratica si esegue anche ad occhi chiusi.

Passiamo quindi ai reofori. Esistono tanti modi per la loro creazione. Il metodo più semplice consiste nel creare un Torus e, in modalità Mesh, eliminarne il 75%. Rimane solamente un quarto di oggetto che, scalato e ruotato opportunamente, esegua la sua funzione di reoforo. L'applicazione di un adeguato materiale farà il resto.

Una volta che il componente è pronto, sempre nella stessa scena, si può procedere allo scalamento dello stesso, alla sua duplicazione e al relativo posizionamento, secondo le indicazioni della serigrafia. Ovviamente occorre modificare il codice dei colori delle resistenze, in base al valore indicato nello schema elettrico. La disposizione dei resistori deve avvenire in conformità al layout dettato dalla serigrafia. Il risultato che ne viene fuori è molto realistico e, difficilmente, i programmi CAE riescono a fare altrettanto.

Jumper e connettori da C.S.

La creazione di questi componenti è molto semplice e, solitamente, si limita all'utilizzo di semplici solidi primitivi da posizionare opportunamente. In questo caso è sufficiente utilizzare un cubo nero sormontato da un parallelepipedo color rame. Vi è la presenza di una bassa percentuale di riflessione.

Il diodo raddrizzatore

Anche in questo caso, la semplicità è massima. Per la realizzazione di un diodo è sufficiente creare un cilindro nero e, tramite la stessa procedura utilizzata per i resistori, colorare di bianco la fascetta per la polarità. La modalità d'azione per i reofori e la medesima per i precedenti componenti.

Il diodo andrà posizionato accuratamente al suo posto, in riferimento alla disposizione dettata dalla serigrafia.

Il regolatore 7805

Come si vede, per la realizzazione dei componenti, occorre solo molta fantasia. I metodi, per fortuna, sono diversi e il progettista può utilizzare quello più confacente al suo stile grafico e di ragionamento.

Il regolatore, graficamente parlando, è formato dai seguenti componenti:

  • Il corpo nero, costituito da un box;
  • I tre piedini, formati da altrettanti box, estrusi a 90°;
  • L'aletta di raffreddamento, rappresentata da un box scalato, nel quale un cilindro è sottratto tramite operazione booleana, per simulare il foro per il passaggio della vite per il dissipatore;
  • Il testo del modello del componente, sul corpo dello stesso.

Per la creazione del foro, bisogna agire nel seguente modo: si crei un cilindro, scalandolo e posizionandolo esattamente nel punto in cui si deve creare la cavità. Si selezioni, quindi, il corpo metallico del regolatore. Poi si acceda al pulsante dei modificatori, in alto a destra, rappresentato da una piccola chiave inglese. Si clicchi sull'operazione "Boolean", il tipo "Difference" e si specifichi inoltre l'oggetto da sottrarre, ossia il cilindro. Alla fine si applichi la modifica e si rimuova il cilindro. Magicamente la piastrina metallica avrà un foro.

Per aggiungere il testo, dal momento che adesso il blocco vien trattato a tutti gli effetti dal software come un solido primitivo, è sufficiente accedere al menù Add -> Text. Si scriva dunque il modello del regolatore, si scali l'oggetto e si posizioni sul corpo dello stesso. Il regolatore è adesso pronto per il suo posizionamento sulla basetta.

I condensatori elettrolitici

Questi componenti creano molta soddisfazione, a patto di utilizzare un buona texture che avvolga il componente. Sono costituiti semplicemente da un cilindro, di opportune dimensioni, sul quale deve essere "mappata" l'immagine delle caratteristiche. Quest'ultima può essere realizzata con qualunque programma di grafica oppure, se si ha fortuna, recuperata su Internet. La procedura è la stessa della serigrafia della basetta. Occorre creare un cilindro, assegnare un materiale, anche senza colore e, infine, creare una mappatura cilindrica di tipo immagine. Se ben eseguita, questa operazione conferirà al condensatore un aspetto realistico.

Altri componenti

Il lettore ormai avrà capito la filosofia da seguire. Ovviamente è la pratica che darà il giusto tributo ai tanti sacrifici spesi, di studio, tempo e dedizione alla grafica 3D.

Si invita chi legge a creare, per studio e sperimentazione, gli altri componenti elettronici. Col tempo, si vedrà, le tecniche diventeranno sempre più precise e professionali.

Alcune raccomandazioni: le ultime versioni di Blender hanno molta "fame" di risorse, si consiglia quindi di utilizzare computer abbastanza potenti, dotate di molta memoria RAM (talvolta, per modelli non animati, possono servire anche 3GB).

Il lettore non si scoraggi se, durante i primi tentativi, i risultati saranno un po' scadenti. Con la lettura dei tutorial e del materiale, più in generale, presenti in rete, si affineranno, pian piano, le tecniche e i risultati arriveranno puntuali.

Conclusioni

Bene, per oggi è tutto. L'articolo dovrebbe essere sufficientemente didattico per iniziare a muovere i primi passi nel fantastico mondo del 3D. Si invitano i lettori a studiare meglio il programma Blender attraverso una delle tante guide che si trovano sulla grande Rete piuttosto che rischiare di non comprenderlo subito sperimentando da soli.

Nella prossima puntata vi faremo vedere realizzato un progetto completo di un circuito, con tanto di contenitore e serigrafia esterna. Buon lavoro.

 

GDM

 

Quello che hai appena letto è un Articolo Premium reso disponibile affinché potessi valutare la qualità dei nostri contenuti!

 

Gli Articoli Tecnici Premium sono infatti riservati agli abbonati e vengono raccolti mensilmente nella nostra rivista digitale EOS-Book in PDF, ePub e mobi.
volantino eos-book1
Vorresti accedere a tutti gli altri Articoli Premium e fare il download degli EOS-Book? Allora valuta la possibilità di sottoscrivere un abbonamento a partire da € 2,95!
Scopri di più

3 Comments

  1. ciccioferrise 12 maggio 2014
  2. Giovanni Di Maria gio22 13 maggio 2014
  3. ciccioferrise 13 maggio 2014

Leave a Reply

Flip&Click Arduino e Python compatibile

Fai un abbonamento Platinum (EOS-Book + Firmware), ricevi in OMAGGIO la nuova Flip&Click, inviaci il tuo progetto e OTTIENI IL RIMBORSO