dekinaigenin

難しい3次元CADのモデリング、Rhinocerosを使ってモデリングしていると様々な“できない”に遭遇します。
“結合(Join)できない” “切れない(Trim)” ”面が綺麗につながらない” “ブーリアンできない” “ソリッドにならない” “データを正しく渡せない”

これらの“できない”は、その度にモデリングを中断して解決しなければ目標とする形にできず、ソリッドデータにするときには多くの時間を必要とし、オペレーションに対して多大な負荷を掛けてしまいます。

ほとんどの3次元CADは、形状表現にNURBSを使います。
当然ですが、NURBSをコントロールしながらモデリングすると品質良く素早くできます。
しかし、Rhinoを含め多くのCADは難解なNURBSを意識させずに、今まで慣れ親しんだ図面的なアプローチでモデリングできるようになっています。
この”NURBSを意識しないモデリング”が品質の悪いデータを作ってしまう原因だと言えます。

NURBS Modeling

完成となるソリッドデータは、大抵複数面で構成結合されたオブジェクトです。
面にはトリムされていないアントリムサーフェスとトリムされたトリムサーフェスの2種類あり、モデリングの難しい部分でもありますが、表現する形状によってこれらを使い分けソリッドデータへと完成させます。
表現する上でルールが各段階であり、アントリムサーフェスには面を表現するためのルール、トリムサーフェスにはトリムされる前のアントリムサーフェスである「基底面」はもちろん、切り取ってできたエッジ「トリムエッジ」、さらに基底面とトリムエッジの関係についてルールがあります。
2枚のアントリムサーフェスまたはトリムサーフェスを結合するとポリサーフェスになりますが、ここにもルールがあります。
ポリサーフェスを結合のルールに従い穴の無い状態にすることによって、やっとソリッドデータになります。
いくつかのルールを破ってRhino内で作図、完成することもできますが、編集コマンドでエラーになったり、データ授受の際に上手くいかなかったりします。
ルールを守って作られたデータは良い品質で、そうでないものは悪い品質と言えます。
ルールには「NURBS」または「3DCAD Rhinoceros」が定めた付加情報と関係することがあります。

「PDQ(Product Data Quality)」はメジャーなCADで使われているルールをまとめ、データ授受をするために作った基準です。
「データ品質PDQ」と「NURBS」「3DCAD」の関係を相対的に捉えることにより、
“形状に合わせできるだけ少ない面構成で、必要最低限の次数と制御点数でモデリング”することが、品質を良くすることだと解ります。

nurbspdq3dcad

sumuzuna

データ品質が良くなるとエラーを起こすことが少なくなり、時間短縮に繋がります。
さらに、“形状に合わせできるだけ少ない面構成で、必要最低限の次数と制御点でモデリング”することは、作図後形状変更する場合簡単にでき、さらに大きな時間短縮に繋がります。
「最後の塞ぐ面がスムーズに繋がってくれない」などは、隣接する面形状をアプローチできるような形に修正する必要があり、1度作図した面を変更しなけらばなりません。
図のように形に合わせた必要最低限の次数と制御点数で作られたオブジェクトは、最も少ない制御点の移動で修正できますが、そうでないオブジェクトは複雑な制御点移動が必要で、綺麗に表現するためには作図し直す必要があることが解ります。

fig01

このようにNURBS要素が単純なデータは、制御点を直接移動編集し易いデータと言えます。

Rhinocerosには、Sweep2、BlendSrf、NetworkSrfなど便利なコマンドが数多くありますが、制御点数を管理しながら実行することはできません。

fig02

右図、上下段のオブジェクトは、ほぼ同じ形状で、上段のオレンジはSweep2で、下段のグリーンはLoftの後、制御点を移動して作成したものです。
Sweep2で作られたサーフェスは、元となった線のNURBS要素(制御点)とは異り複雑になり、Loftで作られたサーフェスはNURBS要素(制御点)を基に作られていることが解ります。
また、図からは確認できませんが、その他のNURBS要素状態も大きく異なります。
要素状態が異なるオブジェクトを、制御点数を抑えて結合する為には、要素状態に対する深い知識が必要となります。


NURBS要素の知識を持ち、作図したオブジェクトの要素状態を複雑にせず制御点数を抑え編集加工することが、素早いスムーズなモデリングに繋がります。

speedup

さらに、品質の良い少ない面構成で作られたオブジェクトは、射出成形の金型データ作製などに必要な「抜き勾配」や「シェル化」を施す場合、NURBSモデリングの知識を使って品質を保ったままスムーズに編集ができます。
形を作り出すデザイナーや設計者はもちろん、NURBSモデリングで作られたデータを次工程で扱う人にとっても有効で、それぞれの作業においておよそ1/3の時間で行えるようになります。
製品開発において3DCADで作られたデータは多くの人の手、企業に係わり製品データとして作り込まれていきます。
NURBSにとって品質の良いデータを作ることは、社内で成立するだけでなく、NURBSを使い製品開発に携わる多くの人にとって、ストレスなくスムーズなモデリングを可能にしてくれます。

品質にこだわるモデリングによって、3DCADに携わる人に有効なものとなるよう、CADソフトにNURBS要素を直接触れて編集できる更なるコマンドの開発を願っています。

 

データ品質を管理しながらモデリングするNUEBSモデリングの詳細は「NURBS Modelingセミナー・スクール」で行っています。
御質問等ございましたらお気軽にお問い合わせください。

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