用OpenSCAD設計特製的遊戲骰子

十月 9, 2015
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各種漂亮的骰子。照片:Andrew Terranova

創意滿點的特製骰子

六面骰子在很多遊戲中是相當普遍的道具,而現在你有新招可用了──你可以設計一個符合遊戲主題的特製骰子,或是根據特製的骰子設計一個全新的遊戲。或者,如果你掉了一個遊戲專用的特殊骰子,也可以做新的來取代。
 
在這次的Skill Builder單元,你會學到如何用OpenSCAD創造一個簡單的特製骰子。我會解釋基本的工具、示範例子然後提供遊戲中特製骰子的3D列印連結。你可以從我的範例.scad檔著手,然後融入你自己的需求,接著再輸出.stl檔進行3D列印。
 
我的示範是天氣骰子(Weather Dice!)設計,有六種不同圖案,包括太陽、雲朵、暴風雲、雪花、雨滴、晴朗夜空,讓你可以預測(或影響?)天氣。這篇文章的最後也會提供我另一個作品的連結──表情符號骰子(Emoticon Dice)。

在OpenSCAD創造一個模型

OpenSCAD是一個免費的CAD建模工具,讓你用寫程式的方式建構模型,而不是用畫的。如果你是熟悉程式設計的Maker,這是個不錯的方法。建模工具有好幾種,而這篇文章會告訴你如何用OpenSCAD製作簡單又有趣的骰子模型。
 
選擇你喜歡的電腦操作系統,下載最新版本的OpenSCAD軟體,並進行安裝。
創造一個立方體

開啟OpenSCAD的一個新檔案。用一個特別的檔名存檔,等下你才找得到檔案。
 
在OpenSCAD以雙斜線開始註解,如下圖所見。
 
一開始先製作一個簡單的立方體。定義一個變量「cube_size」,然後使用下圖的立方體程式。center=true的設定可讓立方體位於起始模型的正中央。
 
為你在OpenSCAD創造的物體加上不同顏色是很好用的作法,因為這可以讓你的作品在工作過程中現形。我們會把立方體變成灰色。
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使用立方體程式,然後按下預覽。

按下工具列的預覽鍵,你就會在螢幕上的模型展示區域看到立方體。
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耶!立方體出現啦!

磨圓立方體的邊線

接下來我們要把立方體的邊線磨圓,方法是讓立方體和球體交疊。交集指令是布林運算(Boolean Operation),結合兩個形狀但只留下交集的部分。

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使用交集指令磨圓立方體的邊線。

注意球體的紅色如何在磨圓過後的立方體上顯現。這還無法作為真正可列印的輸出檔案,但可以使設計更容易。
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現在我們的模型開始像顆骰子了。

創造3D文字

首先,我們要在OpenSCAD中定義一個模組,才能創造立體圖形。這個OpenSCAD的文字指令只能創造出2D的形狀。以下的文字模組來自OpenSCAD裡的text_on_cube 範例,使用linear_extrude程式把第三向量加入2D的文字指令中。
 
我們也加入變量,用來控制立體文字的高度及深度。變量「o」稍後會被用在將文字定位在骰子平面上的功能。

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加上文字模組,把2D文字變立體。

為骰子加上圖案

我們從骰子頂部的面開始加圖案。我們想要從骰子的每個面刻出立體圖案的形狀。另一個Boolean operation是個不同的程式,可用來削減特定形狀,我們需要的就是這個功能。注意交集指令是如何完全嵌套在不同的程式中。
 
我們在這裡使用編譯程式來移動圖案出現的地方。格式是translate([x-position, y-position, z-position])。我們想讓圖案保持在同樣的水平位置(x和y軸),然後向上移動(z軸)。注意我們在編譯程式中使用到先前定義的變量「o」。
 
我從「Wingdings」字體取得一個雪花圖案,對應符號表中的大寫「T」。

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將圖案定位在骰子上方。

再一次按下預覽,看看模型的進展。
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骰子上方的一小片雪花。

骰子底部的特殊考量

至於骰子的底部,我們就只是再用一次編譯程式,但是用在z軸的負數方向。因為圖案會完全被定位在骰子裡面,所以我們必須從z軸位置削減掉文字的高度。

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在骰子底部加上字體。

從一個實際的設計角度,考慮骰子底部的圖案形狀與大小將如何印出來是很重要的事。大的開放面積不被支援,還可能會在列印過程中下陷,而太小的開放面積則可能會被壓扁或堵塞。我使用了Windings的太陽圖案,進行得很順利。你的列印成果可能會因為不同的圖案選擇、印表機設定等而有所不同。
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用滑鼠在展示區中旋轉立方體,查看骰子底部。

為骰子的其他面加上圖案

現在你知道該怎麼做了,我們可以在其他面加上圖案。除了編譯程式,我們還會使用旋轉指令定位每一個圖案。旋轉指令的格式與編譯程式類似:rotate([x-rotation, y-rotation, z-rotation])。

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骰子的其他面需要旋轉指令。

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加上雨滴和晴朗夜空。

按預覽看你的作品。
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加上雲朵和暴風雲。

渲染模型並輸出列印的STL檔

對模型滿意之後,接下來要進行渲染。按下渲染鍵,查看是否完整沒有錯誤。

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渲染你的模型。

你可以在展示區看到渲染後的模型,操作結果在底下的操作臺區域。
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檢查模型是否有正確轉檔。

最後,輸出模型為STL檔,以便之後的列印。
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輸出後的STL檔可以從Cura或你喜歡的3D切割或列印軟體進行列印。

我用15.04版的Cura和Printbot Simple Metal印表機列印,結果令我相當滿意。我在列印軟體內將模型調整到16mm x 16mm x 16mm,也就是標準遊戲骰子的規格。
 
你可以在Thingiverse找到我的檔案「Weather Dice!」和「Emoticon Dice」。
 
可別侷限在我提供的例子,試試看你自己的作品吧!嘗試不同的圖案組合、字型、大小等等。祝你玩得開心!

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ANDREW TERRANOVA
是一名電機工程師、作家,也是業餘的電子、機器人愛好者。在Let’s Make Robots社群中是非常活躍的成員,負責網站的公關工作。為紐澤西州桑莫塞郡(Somerset County)的兒童博物館策劃、經營機器人展,並在布雷爾斯敦(Blairstown)的萬花筒教育中心(Kaleidoscope Learning Center)以及公立小學教授機器人相關知識。非常努力地尋求Maker和教育者的之間的連結。

(譯:王婉倩)
[原文]


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