Introducción a NURBS en Autodesk Alias Design - Prototicad 3D / Prototipos Digitales

Introducción a NURBS en Autodesk Alias Design



B-splines racionales no uniformes (NURBS en sus siglas en inglés) es simplemente el nombre de las matemáticas que se utilizan para crear la geometría en Alias ​​y en muchos otros sistemas CAD.

Afortunadamente, no es necesario comprender las matemáticas para convertirse en un usuario experto de Alias. Hay unos pocos términos técnicos que se utilizan para controlar las formas que diseñamos, pero simplemente se aprenden a medida que se aprende cada herramienta, y no es necesario que se entiendan de una manera matemática.



El beneficio clave de NURBS es que no es una aproximación de una forma liviana. La matemática calcula una definición precisa de la forma de la superficie que sigue siendo lisa, sin embargo, de cerca se examina la superficie.



(Nota: para una mayor velocidad de interacción, las curvas suaves de NURBS se mostrarán como aproximaciones en línea recta en la pantalla, pero las matemáticas subyacentes reales y el producto resultante que se fabrica con los datos serán sencillos).

¿Porque usar NURBS?
Más importante que las matemáticas subyacentes es entender qué características únicas tienen las NURBS de Alias para ofrecerle como diseñador, en comparación con las otras herramientas de software que puede estar utilizando:
  • Flexibilidad para crear formas esculturales
  • Tensión para mantener las superficies lisas y tensas
  • Alineación para crear uniones suaves e invisibles

Diseñar con este nivel de atención a la estética escultórica es un área especializada de modelado CAD, generalmente utilizada para productos premium donde la elegancia y la calidad de la superficie son factores importantes en el atractivo del producto.



¿Cómo son utilizados los NURBS?
Una superficie NURBS está definida por una red de puntos de control. La posición de los puntos de control "tira" la superficie del parche una forma, como una hoja flexible.

La habilidad clave que desarrollará es elegir el número correcto de puntos de control y la posición correcta de cada uno de ellos para lograr la forma de superficie esculpida que necesita:


Las siguientes secciones examinan cómo el modelado NURBS de forma libre difiere de otros CAD y software de modelado utilizados para tareas similares.

Comparando NURBS de Alias con otros software CAD de ingeniería
La mayoría de los sistemas CAD de ingeniería utilizan las mismas matemáticas NURBS que Alias ​​para definir la geometría. Esto es útil ya que hace que la transferencia de datos entre Alias ​​y otros sistemas CAD sea precisa y completa, sin pérdida de definición. Sin embargo, estar basado en el mismo 'material' - NURBS - no significa que la interacción y los resultados sean similares:



CAD de ingeniería
La mayor parte de la geometría se definirá como formas geométricas reconocibles.
  • Interacción primaria: criterios geométricos y dimensionales: arcos, elipses, líneas rectas, ángulos.
  • Interacción secundaria: creación de forma libre utilizando splines, a menudo esto también se controla a través de las dimensiones y las posiciones XYZ.

Alias ​​NURBS
Alias ​​NURBS le permite al usuario esculpir cualquier forma, y ​​se usa típicamente para diseños esculturales de forma libre que no pueden definirse por dimensiones o geometría.
  • Interacción primaria: elecciones estéticas, artísticas y escultóricas de forma.
  • Interacción secundaria: criterios geométricos y dimensionales: arcos, elipses, líneas rectas, ángulos.



Comparando NURBS de Alias ​​con Modelado de Polígono
Los modelos de NURBS y de polígono generalmente se usan para crear diseños de forma libre, pero se basan en representaciones completamente diferentes de la geometría y, por lo tanto, tienen diferentes métodos para controlar la flexibilidad del diseño.

Modelado de polígonos
El modelado de polígonos se ha usado tradicionalmente en el modelado de animación de personajes y juegos, ya que es especialmente bueno en:
  • Creación de detalles de la superficie (arrugas en la cara de un personaje, vegetación, rocas)
  • Cálculos rápidos de representación (los modelos poligonales ya están teselados)

Generalmente, se considera que el modelado de polígonos es más fácil de aprender y más fácil de usar que el modelado NURBS, y debido a esto, se está empezando a utilizar más para el trabajo de diseño conceptual.

Alias ​​NURBS comparado con el modelado de polígonos
El modelado de polígonos no se utiliza para diseños finales de calidad de producción debido a la falta de suavidad de la superficie. Un modelo de polígono es una colección de facetas planas que se aproximan a una forma suave. Esto es adecuado para renderizado o creación de prototipos (y, de hecho, los modelos NURBS se convierten a una representación de polígono para estos fines), pero no para producción. Las máquinas herramienta CNC que crean las herramientas para los productos finales funcionan a partir de los datos precisos y uniformes de NURBS.



Comparando el modelado tradicional con el modelado NURBS
Una forma útil de comprender cómo funciona la geometría NURBS (sin necesidad de entender las matemáticas) es compararla con la forma tradicional de crear curvas grandes y uniformes utilizando splines físicos:



Modelado tradicional
Modelado NURBS
Material
Piezas largas y delgadas de madera, plástico o metal.
Matemáticas llamadas NURBS – B-splines racionales no uniformes
Control
Pesos de metal llamados "ducks".
Vértices de control - CV - también conocidos como Puntos de control
Flexibilidad
Depende de la rigidez del material.
Depende del número de CVs, determinado por el grado y los tramos.
Suavidad
Creado por la densidad constante del material.
Determinado por el grado y las palmas de la curva NURBS.
Forma (1)
Posición de los pesos a lo largo de la curva...
Posición de los CV's a o largo de la curva...
Forma (2)
... y por la distancia que tira la curva del plano.
... y por la distancia de los CV's de la curva.
Controles conectados por...
Sin cnexión
Líneas llamadas Cascos

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