Modélisation surfacique

ReDesign est un expert en conception surfacique.

Peut-importe la nature du produit final, nous sommes à votre disposition pour vos besoins en :

  • Modélisation de surfaces de classe A,B et C.

  • ​Modélisation 3D à partir de croquis, de maillage 3D, de nuages de points, etc.

Nous savons très bien que la modélisation surfacique est un métier unique, chaque designer devrait avoir sa propre vision qui doit prendre en compte beaucoup de contraintes. Jusqu’à aujourd’hui, il existe encore une différence de culture et d’exigences entre ce que le livrable du designer livre et les contraintes de réalisation et le coût de fabrication du modèle 3D.

Redesign pourra vous livrer un produit avec un design attractif pour améliorer l’attractivité de votre produit en assurant la coordination avec toutes les compétences nécessaires au développement de votre produit.

Quelques notions importante en modélisation surfacique

Table des matières

NURBS : Introduction

  • Comprendre les NURBS 

  • Pourquoi les NURBS sont utlisés ?

  • Comment les NURBS sont utilisé ?

  • Comparer les surfaces NURBS la modélisation polygonale

  • Modélisation Polygonale 

  • NURBS comparé à la modélisation Polygonale

TERMINOLOGIES

  • Points de Contrôle. 

  • Degré de la courbe. 

  • Nombre de points de contrôle. 

  • Bezier 

  • Les lignes isoparamétrique. 

 

Continuité : G0, G1, G2, G3

  • Introduction à la Continuité

  • Comment les points de contrôle s’impliquent dans la continuité de courbure

  • La position G0- Importante pour le transfert de données

  • La continuité de Tangence G1 – Importante pour obtenir des surfaces lisses

  • La continuité de courbure G2 – Importante pour le reflet continue

  • La continuité de courbure G3 – Introduction aux surfaces Class A

  • Les peignes de courbure

 

La différence entre les surfaces classe A, B et C

 
 

Les NURBS : Introduction

 

Comprendre les NURBS

Non-uniformes Rational B-splines (NURBS) est tout simplement la dénomination mathématique utilisé pour créer la géométrie primitive avec les logiciels de CAO. Heureusement, aucune compréhension du calcul n'est nécessaire pour devenir un concepteur surfacique expert. Il existe quelques termes techniques qui sont utilisés pour contrôler les formes que nous verrons dans ce petit tuto théorique, mais ils restent des notions simples à apprendre.

Les surfaces NURBS sont plus précise est généralement utilisé dans la conception des produits industriels, contrairement à la modélisation polygonale qui est utilisé dans l’art, les jeux vidéo et le cinéma.

Pourquoi les NURBS sont utlisés ?

Qu’est ce que les surfaces NURBS peuvent apporter à un designer undistriel :

Concevoir avec ce niveau d'attention donnera beaucoup d’aspect esthétique sur les surfaces, ceci est uniquement possible avec la modélisation CAO, généralement les surfaces NURBS apporte un niveau de détail assez impressionnant sur la qualité de rendu surfacique, et ça se verra aussi sur le modèle physique.

 

Comment les NURBS sont utilisé ?

Une surface NURBS est définie par un réseau de points de contrôle. La position des points de contrôle peut modifier la forme globale ou local de la surface, comme une feuille flexible. La compétence clé que vous allez développer en tant que designer est de choisir le bon nombre de points de contrôle, et la bonne position de chacun d'eux pour atteindre la forme de surface dont vous avez besoin.

 

Comparer les surfaces NURBS la modélisation polygonale

Les modèles NURBS et Polygonales sont généralement utilisés pour créer des conceptions de forme libre, mais sont basés sur des représentations complètement différentes de la géométrie, chacun utilise des méthodes et des algorithmes différents qui sont adapté à l’utilisation de chacun d’entre eux.

 

Modélisation Polygonale

La modélisation de polygone a traditionnellement été employée dans la modélisation des caractères dans les jeux vidéo, cinéma car elle est particulièrement bonne à :

  • La création de détails de surface (rides dans le visage d'un personnage, végétation, roches)

  • Calculs de rendu rapide.

  • La modélisation Polygonale est généralement considérée comme plus facile à apprendre et plus facile à utiliser que la modélisation NURBS.

 

NURBS comparé à la modélisation Polygonale

La modélisation polygonale n'est pas utilisée dans la conception de produits industriel en raison du manque de finesse de surface.

Un modèle Polygonal est une collection de facettes plates (triangles) qui se rapprochent d'une forme lisse. Cela est approprié pour le rendu ou le prototypage rapide (tel que l’impression 3D).

 

TERMINOLOGIES

Points de Contrôle

Les (les points) ou les sommets de contrôle sont la méthode principale dans laquelle nous contrôlons la forme des courbes et des surfaces. En tant que designers, vous allez être en mesure de tirer et de manipuler ces points atteindre la forme que nous voulez.

Un designer doit aussi avoir une intuition qui lui donne la possibilité de choisir le juste nécessaire nombre de points de contrôle, et pour ce faire il faudra d’abord comprendre les degrés des courbes B-Spline.

Degré de la courbe

Mathématiquement, le degré est lié au point le plus haut (exposant, ou indice) dans l'équation utilisée pour la courbe ou la surface. Plus le degré est elevé, plus il y a de points de controle dans la courbe, et plus la courbe peut être flexible.

Voici un exemple très simplifié d'une équation pour illustrer le degré :

En tant que designers, nous ne sommes pas très intéressés par les équations. Tout ce que nous devons savoir, c'est qu’augmenter le degré impliquera une augmentation du nombre de points de contrôle dans la courbe.

 

Nombre de points de contrôle

La manière la plus de calculer le nombre de point de contrôle c’est de rajouter 1 point au degré de la courbe :

Bezier

Les courbes de Bézier ont été introduites par l’ingénieur français Pierre Bézier, qui travaillait chez Renault dans les années 60. Il a étudié le problème de conception de surfaces 3D (carrosseries d’automobiles, fuselages d’avion, etc.) pour les premiers programmes de CAO (Conception Assistée par Ordinateur).

Le but était de trouver un moyen pour définir une courbe de manière précise et simple (jeu de paramètres défini de manière rigoureuse) pour qu’une machine (robot) puisse procéder à la découpe

 

Les lignes isoparamétrique

Les points de contrôle qui existent sur les courbes de Bézier existent aussi sur les surfaces sous une autre forme et fonctionnent de la même manière. On les appelle les lignes isoparamétrique.

 

Continuité : G0, G1, G2, G3 

Introduction à la Continuité

La continuité est le terme utilisé pour décrire comment les les surfaces se rencontrent.

Ici, un mélange de congés est utilisé comme exemple :

Comment les points de contrôle s’impliquent dans la continuité de courbure :

La continuité est obtenue en contrôlant les points de contrôle au bord de la courbe ou de la surface alignée.

Un niveau de continuité plus élevé exige que plus de points de contrôle alignés.

Voici un exemple d'une courbe et d'une surface correspondant à différents niveaux de continuité :

 

 

La position G0- Importante pour le transfert de données

La tolérance G0 est très importante pour la création d'un volume « fermé » et donner la possibilité d’appliquer une couture et créer un solide.

La continuité de Tangence G1 – Importante pour obtenir des surfaces lisses

Une cassure tangente de moins de 0,1 degrés ne sera normalement pas visible sur la plupart des produits, et ainsi travailler dans ces limites s'assurera qu'il n'y a pas de bords « tranchants » indésirables entre les surfaces qui devraient représenter une forme lisse.

 

 

La continuité de courbure G2 – Importante pour le reflet continue

La valeur de l'écart de courbure est calculée comme (Rayon1-Rayon2) / (Rayon1 + Rayon2).

 

 

 

La continuité de courbure G3 – Introduction aux surfaces Class A

La continuité G3 est souvent utilisée pour atteindre le niveau de qualité des surfaces classe A utilisé dans le domaine de l’automobile. La qualité esthétique de classe-A est « parfaite » avec des reflet continue et des surface lisse.

« Class-A » est un terme utilisé spécifiquement dans la conception automobile. Il décrit les données de surface de production finales pour les parties esthétiques de la voiture.

Le terme « classe A » est souvent mal compris, mais il est généralement considéré comme le produit de luxe de la modélisation surfacique. C'est parce qu’on arrive à obtenir le niveau de qualité de surface le plus élevé

 

Comment inspecter la continuité sur les surfaces/courbes ?

Les peignes de courbure

Les peignes de courbures donnent une indication visuelle de l’état esthètique de la surface. On pourra savoir si la surface qui va etre créée va avoir une bonne tension et un bon reflet de lumière.

La continuité de courbure est la manière sophistiquée et correcte d'évaluer le flux de surbrillance à travers une limite de surface qui est mesurée. Il est facile de voir si le flux de surbrillance est rompu et cela indique que tangence n'a pas été atteint. Mais la différence entre la tangence et la courbure G2 et G3 ne peut pas facilement être vu.

C'est pourquoi nous allons utiliser les peignes de courbure comme outil final d'évaluation (on peut aussi utiliser les zébrures pour vérifier la tangence et la courbure)

 

La différence entre les surfaces classe A, B et C 

La distance entre les surfaces 

La distance entre les surfaces doit respecter les limites suivantes :

  • Pour la classe A : pas plus de 0,01 mm. 

  • Pour la classe B : pas plus de 0,02 mm. 

  • Pour la classe C : pas plus de 0,05 mm. 

 

Continuité de tangences

L'angle entre les tangentes à la surface sur les bords de deux surfaces voisines doit respecter les limites suivantes :

Pour la classe A: pas plus de 0.1◦. 

Pour la classe B: pas plus de 0.2◦. 

Pour la classe C: pas plus de 0.5◦. 

 

Continuité de courbure

Le paramètre de contrôle est la courbure du patch le long de son contour n'est applicable que pour les surfaces de classe A.

Les surfaces de classe A doivent avoir une courbure coïncidente au moins tous les 100 mm de contour de deux patches voisins. 

Les points de courbure ou d'inflexion maximale ne sont autorisés que sur le long des contours de la surface de classe A.