Modellazione 3D Cad Cam

La geometria *Nurbs (Non-Uniform Rational B-Splines) è una rappresentazione matematica che definisce accuratamente qualunque forma: da una semplice linea, ad un cerchio, un arco o un cubo, sino al più complesso solido o superficie a forma libera od organica 3D. Grazie alla sua accuratezza e flessibilità, i modelli NURBS possono venire usati in molti processi differenti, dalle illustrazioni ed animazioni sino alla progettazione industriale.

Dato che molti modellatori free-form non sono sufficientemente accurati per la produzione industriale e dato che Rhino è un modellatore free-form, molte persone ritengono lecito considerare Rhino poco accurato per le loro applicazioni.

Rhino invece è tanto preciso se non di più dei più diffusi programmi CAD.

Ecco alcuni dettagli:

Vi sono due metodi comuni in cui salvare dei modelli 3D in un computer.

Il primo metodo consiste nell'usare delle mesh (talvolta dette facet), che sono normalmente usate per il rendering, l'animazione o il design concettuale. Mentre i modellatori di mesh spesso pare siano precisi nel creare modelli come sfere, parallelepipedi, spline o anche NURBS, in realtà spesso convertono tutto in mesh. Le mesh sono intrinsecamente inaccurate dato che non sono altro che una collezione di triangoli piani. Infatti, anche se una superficie è curva, un modellatore di mesh la rappresenta con dei triangoli piani. Questa metodologia è adatta nella maggior parte dei rendering, delle animazioni e dei giochi ma non per la produzione industriale. Rhino non utilizza mesh per la modellazione: converte in mesh solo quando necessario per esportare alcuni file in altri formati o per eseguire il rendering.

Il secondo metodo si avvale delle NURBS. La maggior parte dei programmi CAD, CAM, CAE e CAID, incluso Rhino, rappresentano forme free-form mediante NURBS. I prodotti che usano le NURBS possono potenzialmente rappresentare delle forme free-form con un' accuratezza sufficiente per qualunque applicazione, anche la più esigente, qualora l'implementazione delle NURBS sia opportuna. Se l'obiettivo primario di un'applicazione è il design meccanico e non la creazione di forme free-form, è possibile che l'implementazione NURBS sia meno robusta di quella richiesta nel caso in cui si debbano creare forme free-form. Ciò è tipico nei modellatori di solidi parametrici basati su caratteristiche a medio raggio e che sono attualmente molto popolari.

Dato che il principale obiettivo di Rhino è la modellazione free-from mediante NURBS, l'implementazione di queste ultime è una delle più avanzate attualmente disponibili. Ecco alcune considerazioni che possono aiutare l'utente a valutare quando un modellatore è sufficientemente accurato per la propria applicazione:

Posizione. Rhino, come molti prodotti CAD, rappresenta la posizione con numeri a virgola mobile a doppia precisione. Ciò significa che le coordinate x, y e z di un qualunque punto possono assumere valori molto elevati come ±10308 o molto piccoli come ±10-308. La maggior parte dei programmi CAD, incluso Rhino, utilizza un'aritmetica a virgola mobile a doppia precisione.

A causa della limitazione insita dei computer a 32-bit (tutti i computer moderni) ci si aspetta che i calcoli siano accurati entro 15 digit di precisione in un intervallo compreso tra ±1020 e ±10-20. Questa limitazione può esser trovata in tutti i prodotti CAD moderni.

Prodotti CAD più obsoleti presentano ulteriori limitazioni, dato che sono stati sviluppati originariamente per essere eseguiti su computer meno precisi. Ad esempio, molti modellatori CAD sono predisposti per eseguire calcoli su geometrie che sono ristretti a parallelepipedi di dimensione 1000x1000x1000 metri cubi centrati nell'origine. (Attenzione: un altro popolare kernel di modellazione off-the-shelf richiede parametrizzazioni che giacciono entro un fattore 10 delle parametrizzazioni a lunghezza d'arco). Rhino non possiede nessuna di queste limitazioni.

Intersezioni. In Rhino, quando due superfici free-form si intersecano, la curva d'intersezione risultante viene calcolata rispetto all'accuratezza specificata dall'utente. L'accuratezza (tolleranza) predefinita in Rhino è pari a 1/100 di millimetro. Molti sistemi CAD si basano invece su valori di tolleranza che non possono essere modificati.

Se si esamina attentamente la geometria che altri modellatori generano da intersezioni di superfici free-form, da raccordi free-form e da offset di superfici free-form, si scoprirà che tale geometria free-form è calcolata con un'accuratezza compresa tra 10-2 e 10-4 metri, nonostante sia riportato che la precisione è dell'ordine di 10-8 (e senza precisare che l' unità di misura è il metro).

Continuità (variazioni di curvatura in una giunzione) La maggior parte dei prodotti CAD non possiede nemmeno degli strumenti per far corrispondere la curvatura in una giunzione e lascia questo compito all'utente. Se l'applicazione in uso richiede superfici free-form smussate, idrodinamiche, lenti o superfici riflettenti, diventano necessari tutti quegli strumenti che sono disponibili solo in Rhino o modellatori di superfici estremamente raffinati come CATIA ed Alias.

Altri fattori da considerare:

Unità. In Rhino l'utente può specificare le unità di misura desiderate. Le unità di misura possono venire modificate e tutti i calcoli saranno eseguiti in tali unità. In molti prodotti CAD, le unità sono solo un attributo di visualizzazione e nonostante si specifichino, ad esempio, i millimetri, tutti i calcoli sono eseguiti in metri.

Modifica delle unità di misura. Modificare le unità di misura o la conversione di unità può essere una procedura d'azzardo in molti sistemi CAD/CAM. La maggior parte degli utenti può pensare che passare dalle unità di misura imperiali a quelle metriche introduca qualche inaccuratezza che invece non viene introdotta quando si passa da millimetri a centimetri. Tale sensazione deriva dal fatto che mentalmente si pensa in unità di misura decimale mentre non è così per i computer. In questo caso, infatti, il sistema è a base binaria e non base a 10. Ciò significa che sono necessarie molte divisioni o moltiplicazioni per numeri a virgola mobile e doppia precisione per convertire millimetri in centimetri e l'inaccuratezza introdotta è la stessa di quella indotta quando si converte da millimetri a pollici.

In conclusione, Rhino è tanto accurato se non di più di altri prodotti CAD attualmente disponibili nel mercato. In aggiunta a ciò, Rhino fornisce degli strumenti per impostare l'accuratezza e le unità di misura ed offre strumenti per controllare e valutare la continuità, generalmente assenti nella maggior parte dei prodotti CAD. Rhino non possiede inoltre le limitazioni insite dei prodotti CAD più obsoleti.

Rhino può creare, modificare, analizzare e tradurre curve, superfici e solidi NURBS* in Windows. Non ci sono limiti per quanto riguarda la complessità, il grado o le dimensioni, ed è garantito il supporto delle mesh poligonali. In particolare, il programma offre le seguenti caratteristiche:

Nessun limite nella capacità di modellazione, attraverso sofisticate funzioni, di geometrie 3D organiche; caratteristiche di programmi molto più costosi; possibilità di modellare ogni forma immaginabile.

Precisione totale, che lo rende particolarmente adatto al design, all'analisi ed alla realizzazione di prototipi e progetti avanzati.

Compatibilità con tutti gli altri programmi di design, drafting, CAM, ingegnerizzazione, analisi, rendering, animazione ed illustrazione.

Legge e ripara file IGES molto complicati.

Accessibilità. Così facile da imparare e da usare che l'utente si può concentrare sul disegno e la visualizzazione senza essere distratto dal software.

Velocità, anche su un normale laptop. Non richiede nessun hardware specifico.

Alla portata di tutti. Hardware comune. Rapidità di apprendimento. Stessa fascia di prezzo degli altri programmi Windows. Zero spese di mantenimento.

Requisiti del sistema

Rhino funziona in qualsiasi computer desktop con Windows ed in portatili con:

Pentium, Celeron o processori successivi.

Windows 98/NT/ME/2000/XP per Intel o AMD.*

65 MB di spazio nel disco.

128 MB di RAM. Si raccomandano 256 MB o superiori.

Si raccomanda una scheda grafica OpenGL.

Si consiglia IntelliMouse.

Digitalizzatore 3-D opzionale.

*Rhino NON funziona con nessun altro sistema operativo, tuttavia, funziona su Apple Macs con Virtual PC

Dettagli

Interfaccia utente: grafici 3-D estremamente veloci, viste illimitate, viste di lavoro ombreggiate, viste di lavoro prospettiche, controllo delle coordinate, viste con nome, area dei comandi libera o ancorabile, menu a comparsa con i comandi usati di recente, opzioni dei comandi visibili, autocompletamento della linea dei comandi, menu a comparsa personalizzabili, manager dei livelli pop-up, viste sincronizzate, manipolazione di una vista basata sulla camera, configurazione del tasto centrale del mouse e personalizzazione delle icone, dell'ambiente di lavoro e delle barre degli strumenti, barre degli strumenti trasparenti, menu sensibili al contesto attivabili con il tasto destro del mouse, finestre di dialogo ancorabili, supporto di molteplici monitor, copiatura di un oggetto con il tasto Alt, supporto hardware OpenGL con anti-aliasing.

Supporto per l'utente e documentazione: interfaccia localizzata (selezionabile dall'utente) e documentazione in inglese, spagnolo, francese, tedesco, italiano, ceco, giapponese e cinese (in coreano entro la fine del 2003), assistenza all'utente attraverso una dettagliata Guida in linea, manuale di 500 pagine, aggiornamenti elettronici, notifica automatica della disponibilità di una service release, newsgroup di supporto (24x7), supporto telefonico e supporto via e-mail.

Aiuti alla modellazione: numero illimitato di Annulla e Ripeti, Annulla e Ripeti multiplo, input numerico esatto, svariate unità di misura (anche frazionarie) inclusi piedi e pollici, filtri .X, .Y, .Z sui punti, snap all'oggetto facilmente identificabili, snap alla griglia, modalità planari ed ortogonali, completa gestione dei piani di costruzione e del loro orientamento, supporto di livelli tramite potenti filtri, gruppi, blocchi, bitmap di sfondo, possibilità di nascondere e visualizzare degli oggetti anche selezionati, selezione per livello, colore e tipo di oggetto, selezione dell'ultimo o del precedente insieme di oggetti, possibilità di scambiare gli oggetti nascosti con quelli visibili e quelli bloccati con quelli liberi, sblocco degli oggetti selezionati, possibilità di attivare e disattivare dei punti di controllo e punti di modifica così come di disattivare dei punti per oggetti selezionati.

Creazione di curve: punto, linea, polilinea, polilinea su mesh, curva a forma libera, cerchio, ellisse, rettangolo, poligono, elica, spirale, conica, testi TrueType, interpolazione di punti, punti di controllo, disegno a mano libera.

Manipolazione ed estrazione di curve da oggetti: attraverso i punti, attraverso una polilinea, estensione, smussi e raccordi, offset, curve da due viste, congiunzione, sezioni da profili, intersezione, contorno su una superficie NURBS o su una mesh, sezione su una superficie NURBS o mesh, gestione di bordi, proiezione dei profili, estrazione di curve isoparametriche, proiezione, riporto, sketch, wireframe, estrazione della curva di taglio, messa in tavola 2D, generazione di superfici sviluppabili ed estrazione dei punti.

Modifiche ad una curva: punti di controllo, modifica dei punti, maniglie, smussi, fair, modifiche di grado, aggiunta/rimozione di nodi, controllo discontinuità, ricostruzione, reinterpolazione, semplificazione, modifica del peso, curve periodiche, regolazione della curvatura, regolazione dei punti di giunzione ed orientamento rispetto ad un bordo, conversione di una curva in archi, polilinee o segmenti di linea.

Creazione di superfici: da 3 o 4 punti, da 3 o 4 curve, da curve planari, da una rete di curve, rettangolo, piano deformabile, estrusione, estrusione piana, Loft con controllo di continuità e sviluppabili, Sweep lungo uno o due binari con controlli di continuità, rivoluzione, rivoluzione su un binario, congiunzione, patch, drappo, griglia di punti, toni di grigi, raccordi, smussi, offset, da griglie e nuvole di punti, testi TrueType ed Unicode.

Modifiche ad una superficie: punti di controllo, maniglie, modifiche di grado, aggiunta/rimozione dei nodi, congiunzione, estensione, unione e combinazione, separazione del taglio, suddivisione mediante curve isoparametriche, ricostruzione, contrazione, superfici periodiche, operazioni Booleane (unione, differenza ed intersezione), sviluppo sul piano, serie lungo una curva o su una superficie.

Creazione di solidi: parallelepipedo, sfera, cilindro, tubo, forma tubolare, cono, tronco di cono, ellissoide, toroide, curva planare estrusa, da superficie estrusa, chiusura fori planari, unione di superfici, da testo TrueType.

Modifiche ad un solido: smusso e raccordo dei bordi, estrazione di superfici, operazioni Booleane (unione, differenza ed intersezione).

Creazione di mesh poligonali: da un oggetto NURBS, da una polilinea chiusa, creazione di facce mesh, piano, parallelepipedo, cilindro, cono, sfera.

Modifiche di mesh poligonali: esplosione, unione, saldatura, unificazione normali, applicazione su una superficie, riduzione dei poligoni.

Strumenti di modifica e di trasformazione: taglia, copia, incolla, cancella, cancella duplicati, sposta, ruota, riflessione, scala, allunga, allineamento, serie, unione, troncatura, suddivisione, esplosione, estensione, smusso e raccordo, offset, torsione, piegatura, rastrematura, inclinazione, orientamento anche su superfici, adattamento ad una curva, proiezione, accesso alle proprietà di un oggetto.

Annotazione: frecce, punti, quote (orizzontali, verticali, allineate, ruotate, radiali, di diametro, angolari), blocchi di testo, linee guida, rimozione delle linee nascoste, supporto di Unicode (double-byte) per testi, quotature e note. Il programma ora supporta la visualizzazione delle quote in prospettiva.

Analisi: punto, lunghezza, distanza, angolo, raggio, parallelepipedo limite, direzione normali, area, centroide di un'area, momenti di un'area, volume, centroide di un volume, momenti di un volume, grafico di curvatura di curve e superfici, curvatura di una superficie, continuità geometrica, deviazione, controllo bordi aperti, punto più vicino, analisi di una superficie (angolo di sformo, strisce zebra, mappa ambientale, mostra bordi, mostra bordi aperti, curvatura Gaussiana, curvatura media e minimo e massimo raggio di curvatura), idrostatica.

Rendering: ombreggiatura, ombreggiatura Open GL, ombreggiatura selettiva, rendering raytrace (con texture, mappe di contrasto, sorgenti di luce, trasparenza, sorgenti di luce a riflettore con hotspot, controllo dell'angolo e della direzione, sorgenti di luce puntiforme, sorgenti di luce direzionale, ombre e risoluzione personalizzata), anteprima di rendering OpenGL, anteprima di rendering selettiva, turntable, esportazione RIB, esportazione POV, supporto di plug-in per il rendering, salvataggio impostazioni in file di configurazione.

Formati supportati: DWG/DXF (AutoCAD 200x, 14, 13, e 12 ), SAT (ACIS), X_T (Parasolid), 3DS, LWO, STL, OBJ, AI, RIB, POV, UDO, VRML, BMP, TGA, JPG, CSV (esportazione delle proprietà e idrostatiche), TIFF non compresso, STEP, VDA, GHS, SLC, Deep Paint 3D.

IGES (Alias, Ashlar Vellum, AutoFORM, AutoShip, Breault, CADCEUS, CAMSoft, CATIA, Cosmos, Delcam, EdgeCAM, FastSurf, FastSHIP, Integrity Ware, IronCAD, LUSAS, Maya, MAX 3.0, MasterCAM, ME30, Mechanical Desktop, Microstation, NuGraf, OptiCAD, Pro/E, SDRC I-DEAS, Softimage, Solid Edge, SolidWorks, SUM3D, SURFCAM, TeKSoft, Unigraphics), NASA GridTool, Yamaha ESPRi, Tebis.

Gestione dei File: Note, file modello, unione file, esportazione di oggetti selezionati, salvataggio ridotto, salvataggio incrementale, anteprima dei file bitmap, anteprima dei file di Rhino, esportazione con origine, sezioni di lavoro, blocchi, compressione dei file per le mesh e l'immagine d'anteprima, invio dei file via e-mail.

Gestione delle licenze in modalità gruppo di lavoro

Plug-in: L' SDK di Rhino 3.0 mostra meglio il funzionamento interno di Rhino rispetto alle versioni anteriori dell'SDK, il che consente agli sviluppatori esterni di creare dei plug-in e dei moduli più potenti. Gli strumenti SDK I/O per sviluppatori con codice sorgente sono disponibili nel sito internet openNURBS.

Script: Il Supporto VBScript è stato ampliato per esporre il funzionamento interno di Rhino, rendendo così possibile lo sviluppo di script più potenti.

È possibile accedere all'oggetto ActiveX di RhinoScript tramite diversi linguaggi di programmazione, quali Visual Basic, Microsoft Word VBA ed Excel VBA.

Rhino si può eseguire in background mediante un'applicazione con l'oggetto ActiveX di RhinoScript.

Supporto per la digitalizzazione 3D: MicroScribe, FaroArm e Romer/Cimcore.

Dispositivi di input: Supporto per SpaceBall e SpaceMouse.