OpenSCAD 使用手册

1. 简介

什么是OpenSCAD

OpenSCAD 是一款开源的参数化3D建模工具，通过编写脚本生成3D模型。它专注于机械设计、建筑模型等需要精确尺寸的场景，适合编程背景的用户。

适用场景

• 参数化设计（如齿轮、螺丝）
• 需要数学控制的复杂形状
• 自动化批量生成模型

特点

• 脚本驱动：所有模型通过代码生成
• 精确控制：支持毫米/英寸单位
• 开源跨平台：支持Windows、macOS、Linux

2. 安装与配置

安装步骤

1. 下载：访问 OpenSCAD官网 下载对应系统版本。

2. 安装：

   • Windows：双击安装包，按向导完成。
   • macOS：拖拽应用至Applications文件夹。
   • Linux：通过包管理器安装（如 sudo apt-get install openscad）。

界面介绍

• 编辑器区域：编写脚本的代码窗口。
• 预览窗口：实时渲染3D模型。
• 控制台：显示错误信息和调试输出。
• 工具栏：提供渲染（F6）、预览（F5）、导出（STL/OBJ等）按钮。

基本设置

• 单位设置：默认单位为毫米，可在代码中通过变量定义。
• 渲染精度：通过 $fn 变量控制曲面细分（例如 $fn=50）。

3. 基本语法

变量与表达式

• 变量定义：

  length = 10;  // 变量名区分大小写
  width = length * 2;  // 支持算术表达式

• 作用域：变量在定义后全局有效，但可在模块内局部覆盖。

模块（Modules）

• 定义模块：封装可复用的模型逻辑。

  module box(size) {
    cube(size, center=true);
  }

• 调用模块：

  box([10, 20, 5]);  // 生成一个中心对齐的长方体

注释

• 单行注释：// 注释内容
• 多行注释：/* 注释内容 */

4. 常用模块与操作

基础几何体

• 立方体：

  cube([10, 20, 5], center=true);  // 尺寸为[X,Y,Z]

• 球体：

  sphere(r=5, $fn=50);  // 半径5，细分50段

• 圆柱体：

  cylinder(h=10, r1=5, r2=3);  // 圆锥台（上半径3，下半径5）

变换操作

• 平移：

  translate([10, 0, 0]) cube(5);  // 沿X轴移动10mm

• 旋转：

  rotate([0, 45, 0]) cube(10);  // 绕Y轴旋转45度

• 缩放：

  scale([1.5, 1, 1]) sphere(5);  // X方向放大1.5倍

组合操作（布尔运算）

• 并集：

  union() {
    cube(10);
    sphere(5);
  }

• 差集：

  difference() {
    cube(10);
    sphere(5);  // 从立方体中减去球体
  }

• 交集：

  intersection() {
    cube(10);
    sphere(8);  // 保留立方体与球体的重叠部分
  }

5. 高级功能

模块化设计

• 参数化模块：

  module bolt(diameter, length) {
    cylinder(h=length, d=diameter);
    translate([0, 0, length]) 
      cylinder(h=diameter/2, d=diameter*2);
  }
  bolt(5, 20);  // 生成直径5mm、长度20mm的螺栓

条件与循环

• 条件语句：

  if (mode == "circle") {
    circle(10);
  } else {
    square(10);
  }

• 循环语句：

  for (i = [0 : 5 : 90]) {  // 0°到90°，步长5°
    rotate([0, 0, i]) 
      cube([2, 10, 1]);
  }

自定义函数

• 数学函数：

  function polar_to_cartesian(r, theta) = 
    [r * cos(theta), r * sin(theta)];

文件导入与导出

• 导入STL/OBJ：

  import("model.stl");

• 导出模型：

  • 菜单栏选择 File > Export，支持格式：STL、OBJ、PNG（截图）等。

6. 最佳实践

代码结构优化

• 分模块编写，避免全局变量污染。
• 使用 include <filename.scad> 导入外部库。

参数化设计

• 通过变量控制关键尺寸，便于快速修改。

  thickness = 2;  // 壁厚
  width = 50;     // 总宽度

调试技巧

• 使用 # 高亮显示临时对象：

  #cube(10);  // 红色高亮显示

• 通过 echo() 输出变量值：

  echo("当前长度：", length);

7. 常见问题与解决

模型不显示？

• 检查是否有语法错误（控制台会提示）。
• 确保对象未被 translate 移动到视野外。

性能优化

• 减少 $fn 值以降低细分精度。
• 避免嵌套过多布尔运算。

尖角或锯齿？

• 提高 $fn 值或使用 $fa（最小角度）/ $fs（最小尺寸）控制渲染质量。

8. 资源推荐

• 官方文档：https://openscad.org/documentation.html

• 教程：

  • OpenSCAD Cheat Sheet
  • YouTube频道：OpenSCAD Tutorials by TeachingTech

• 社区：

  • OpenSCAD论坛
  • GitHub仓库：搜索用户共享的SCAD库（如 MCAD 机械零件库）

附录：快捷键速查

• F5：快速预览
• F6：完整渲染
• Ctrl + Z：撤销
• 鼠标拖拽：旋转视图
• Shift + 鼠标拖拽：平移视图
• 鼠标滚轮：缩放视图