Používáme parametrické spline křivky pro tvorbu ploch

Plochy jsou specifickou geometrií, kterou využijeme především v oblastech, kdy již nevystačíme se základními definicemi tvarů součástí. Jedná se především o řešení designérských problémů, které vyžaduje od konstruktéra často vytvoření velmi složitých až organických tvarů. Plochy mohou být definovány jako polygonální (složené z triviálních plošek) nebo jako vyhlazené kontinuální, definované pomocí sítě vyhlazených křivek NURBS. Autodesk Inventor je aplikací, která má v sobě integrovánu podporu obou typů ploch a lze je v návrhu kombinovat. Modelování součástí pomocí ploch je poměrně náročným úkolem. Je nutné si uvědomit to, že v případě modelování ploch neexistuje žádná výrazná možnost zachytávání pracovních případně náčrtových rovin na již existující stěny těles, ale je nutné prakticky vždy vycházet z pracovních rovin, případně ze strategického umístění náčrtů a jejich projekcí na vytvořenou plochu.

Parametrizace ploch a jejich úroveň

Výhodou Autodesk Inventoru je prakticky totální nezávislost na úrovni parametrizace náčrtu. Tato funkčnost přináší do modelování ploch řadu výhod, které lze efektivně využívat v průběhu návrhu plošné prezentace. Není se tak nutné věnovat v prvopočátku tvorby modelu poměrně komplikované parametrizaci NURBS křivky. Autodesk Inventoru se díky tomu řadí mezi aplikace s podporou hybridních modelů, kdy je možné prakticky libovolně kombinovat parametrickou a neparametrickou geometrii. Možnost přímého zpracovávat hybridní geometrie v Autodesk Inventoru posouvá techniky modelování blíže uživateli s možností maximální volnosti při tvorbě geometrie součásti.

NURBS plocha řízená parametrizovanou spline křivkou

Z praxe je jasné, že plná parametrizace NURBS ploch je často nemožná a ve své podstatě extrémně složitá. Několikrát za dobu své praxe jsem se setkal z případy, kdy byla v projektech vstřikovacích forem pro výrobu plastů využita pouze velmi sporadicky parametrizovaná geometrie v uzlových bodech. V případě že je základem geometrie nového výrobku například heterogenní síť polygonů získaných jako výstup z 3D scanneru je parametrizace ploch nulová.

Obecně lze tedy říci, že parametrizaci ploch využijeme na rozdíl od tradičně vytvářených součástí pouze u hraniční, případně referenční geometrie a i v těchto případech je nutné často využít poměrně specifických pomocných objektů (bodů, tečen a tečných rovin) pro zadání vlastního parametru.

Jak parametrizovat plochy v Autodesk Inventoru

Spline křivky parametrické geometrie vytváříme nejlépe každou v samostatném náčrtu. V tuto chvíli je dobré dodržovat zásadně přístup postavený na zcela triviálních náčrtech, který obsahuje například pouze jedinou spline křivku. Dosáhnete tak lépe přehledu v modelu plochy, ale i v množství potřebných parametrů pro řízení spline křivek tvořících následně vyhlazenou NURBS plochu. Parametrické úpravy složitějších křivek složených s většího množství segmentů je možné realizovat prakticky pouze pomocí vzájemně provázaných koncových bodů a sjednocením tečností.

Postup parametrizace spline křivky

U spline křivek lze obecně parametrizovat polohy jednotlivých bodů pomocí tradičních rozměrových parametrů vztažených například k projekci souřadných rovin a pozice tečen v koncových bodech. Tyto tečny nejsou ovšem automaticky zobrazovány a musí být vytvořeny samostatně například jako pomocné konstrukční čáry. Výhodou tohoto postupu je oddělení konstrukčního profilu od pomocných konstrukčních prvků, které mají narozdíl od vytváření těles zcela kritický význam. Novější verze Autodesk Inventoru již tečny nabízejí k přímému využití v náčrtech spline křivek s možností jejich přímé parametrizace.

Zcela nevhodný tvar spline křivky pro tvorbu plochy

Při práci se spline křivkami určenými pro tvorbu ploch je vhodné si také uvědomit několik základních pravidel, které mohou výrazně zkomplikovat následnou tvorbu plochy, případně její vytvoření zcela znemožnit. V první řadě je nutné vytvářet spline křivky s co možná nejmenším počtem uzlových bodů. Příliš velké množství bodů znamená obtížnou modifikaci křivky a její následné řízení pomocí parametrů. Následně je nutné si uvědomit nutnost vyhýbat se zcela zásadně smyčkám i minimální velikosti. Jejich existence zcela znemožňuje vytvoření plochy.

 

Příklad obtížně parametrizovatelné spline křivky

Vytvoření korektních hranic ploch pro jejich následné sešití je zřejmě nejsložitějším problémem. Hranice ploch se dotýkají v rámci tolerance a můžeme tak postupně uzavřít celý kompaktní tvar budoucí součásti. Doporučuji vždy sledovat také co se děje v prohlížeči součástí. Ten ihned zachytí každou vytvořenou plochu jako samostatný konstrukční prvek.

Autodesk Inventor obsahuje celou řadu velmi užitečných nástrojů, které lze pro zpracování parametrizovaných ploch využít. Lze tak například plochou prostrčit objemové těleso válec a ten odečíst pomocí Boolean operací tak, aby vznikla plocha s otvorem. Tyto postupy v sobě skýtají celou řadu zajímavých možností a jsou v současné době preferovány řadou modelovacích postupů.

O Autorovi

Petr Fořt
Autor 15 učebnic a několika stovek odborných článků s tématikou průmyslového navrhování pomocí digitálních technologií a správy ICT. Dlouholetý pedagog, popularizátor nasazení průmyslových informačních systémů a jejich efektivní administrace. Správce ICT a externí poradce působící v oblasti integrace PLM technologí v průmyslové praxi. Garant a autor strategie oborového vzdělávání projektu SIPVZ a tvůrce národního grantového projektu věnovaného výuce ICT ve strojírenství. Držitel oborových certifikací společností Autodesk, Microsoft a SMC Networks. Školitel modulů Z, P0, P-Grafika, oborový garant modulu P-CAD. Držitel ocenění eLearning Awards a ocenění společnosti 3COM za projekty v oblasti správy informačních systémů a průmyslového navrhování.
Nahlásit problém

Něco na této stránce nefunguje? Dejte nám vědět a my to obratem napravíme.