Rhinoceros

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Da viele Freiformmodellierer für die Herstellung oder technische Analyse zu ungenau sind und da Rhino ein Freiformmodellierer ist, nehmen viele Leute an, dass auch Rhino für ihre Arbeit zu ungenau ist.

Aber Rhino ist genau so oder sogar noch genauer als die meisten CAD-Programme.

Die Eigenschaften:

Es gibt zwei Methoden zur Speicherung von 3D-Modellen auf Computern.

Die erste Methode besteht in der Verwendung von Polygonnetzen (manchmal auch Facetten genannt), die normalerweise für das Rendering, die Animation oder das Konzeptdesign benutzt werden. Da Gitternetzmodellierer oft über die nötige Genauigkeit verfügen, oder so scheint es, um Modelle wie Kugeln, Quader, Splines oder sogar NURBS-Kuven herzustellen, werden diese im Hintergrund in Polygonnetze umgewandelt. Polygonnetze sind von Natur aus ungenau, weil ein Polygonnetz einfach eine Ansammlung von flachen Dreiecken ist. Auch wenn die Fläche gewölbt ist, wird ein Gitternetzmodellierer sie mit flachen Dreiecken darstellen. Dies ist für die meisten Bildberechnungen, Animationen und Spiele in Ordnung, nicht aber für die Herstellung. Rhino verwendet für die Modellierung keine Polygonnetze. Das Programm wandelt in Polygonnetze um, wenn es für bestimmte Dateiexporte und Bildberechnungen notwendig ist.

Die zweite Methode verwendet NURBS. Die meisten CAD-, CAM-, CAE- und CAID-Modellierer, einschließlich Rhino, stellen Freiformen mit NURBS dar. Programme, die NURBS verwenden, sind in der Lage, Freiformen mit der nötigen Genauigkeit für die anspruchsvollste Applikation darzustellen, wenn sie NURBS sorgfältig anwenden. Falls das Hauptziel einer Applikation das Maschinendesign ist und nicht freie Formen, ist es möglich, dass ihre NURBS-Anwendung nicht geeignet ist für anspruchsvollere Freiformmodellierung. Dies ist charakteristisch für mittelmäßige sich auf Eigenschaften stützende parametrische Volumenkörper-Modellierer, die heutzutage so beliebt sind.

Da sich Rhino auf Freiformmodellierung mit NURBS konzentriert, ist seine NURBS-Ausführung eine der besten, die man heute bekommen kann. Hier sind die wichtigsten Punkte, die Sie zu Rate ziehen sollten, um herauszufinden, ob ein Modellierer für Ihre Applikation genau genug ist:

Position. Rhino stellt, wie die meisten CAD-Produkte, die Position eines Objekts durch schwebende Zahlen mit Nachkommastellen doppelter Genauigkeit dar, d.h. die x-, y- oder z-Koordinate eines beliebigen Punktes kann einen Wert aufweisen, der zwischen maximal ±10308 und minimal ±10-308 oszilliert. Die meisten CAD-Programme, einschließlich Rhino, verwenden diese arithmetische Methode.
Wegen der Einschränkung von 32-Bit Computern (alle modernen Computer) erwarten wir eine Genauigkeit von bis zu 15 Ziffern, die zwischen ±1020 und ±10-20 oszilliert. Diese Einschränkung findet sich in allen modernen CAD-Produkten.
Ältere CAD-Produkte haben oft zusätzliche Einschränkungen, weil sie ursprünglich für Computer mit weniger Genauigkeit entwickelt wurden. Viele CAD-Modellierer wurden z.B. entwickelt, um Geometrieberechnungen auszuführen, die auf einen im Ursprung zentrierten Kasten der Größe 1000x1000x1000 Meter limitiert ist. (Achtung: Ein anderes beliebtes handelsübliches Modellierprogramm benötigt Parametrisierung, die sich um einen Faktor 10 an die Parametrisierung einer Bogenlänge nähert.) Rhino verfügt über keine der Einschränkungen, die sich in diesen älteren Produkten finden.

Schnittkurven. Wenn sich zwei Freiformflächen in Rhino schneiden, wird die resultierende Schnittkurve mit der vom Benutzer definierten Genauigkeit berechnet. Die Rhino-Genauigkeit (Toleranz) ist defaultmäßig auf 1/100 Millimeter gesetzt. Viele CAD-Systeme verfügen über vorprogrammierte Toleranzen, die der Benutzer nicht überschreiben kann.
Wenn Sie die Geometrie, die andere Modellierer von Schnittkurven von Freiformflächen, der Erzeugung einer Verrundung von Freiformen und dem Zeichnen von parallelen Freiformflächen sorgfältig untersuchen, werden Sie herausfinden, dass diese Freiformgeometrie mit einer Genauigkeit zwischen 10-2 und 10-4 Metern berechnet wurde, obwohl darauf hingewiesen wird, dass die Genauigkeit 10-8 ist (es wird nicht erwähnt, dass es sich bei der Einheit um Meter handelt).

Kontinuität (Krümmungsänderung auf einer Kante gleich.) Die meisten CAD-Produkte verfügen nicht einmal über die nötigen Tools zur Anpassung der Krümmung, ganz zu schweigen über die nötige Genauigkeit für kritische Designer. Sollte Ihre Applikation über weiche Freiformflächen verfügen, wie aerodynamische Flächen, Wassertragflügel, Linsen oder reflektierende Oberflächen, benötigen Sie Tools, die nur in Rhino oder hochstehenden Flächenmodellierprodukten wie CATIA oder Alias vorzufinden sind.

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Weitere Aspekte, die Sie in Erwägung ziehen sollten:

Einheiten. In Rhino kann der Benutzer die Einheiten definieren. Werden die Einheiten geändert, werden alle Berechnungen in diesen Einheiten durchgeführt. In vielen CAD-Produkten werden Einheiten nur als Anzeigenattribut gehandhabt. Obwohl Sie Millimeter angegeben haben, werden alle Berechnungen in Meter ausgeführt. Kein Problem. Sie müssen nur das Komma verschieben. Falsch! Lesen Sie weiter.

Einheiten ändern. Einheiten ändern oder umwandeln kann eines der häufigsten nicht beachteten Probleme in CAD/CAM sein. Die meisten von uns denken, dass die Umwandlung von englischen in metrische Einheiten ungenau ist, und verschwenden keinen Gedanken an die Umwandlung von Millimetern in Zentimeter. Wieso? Weil wir in Dezimalen denken. Aber stellen Sie sich vor! Der Computer tut dies nicht. Der Computer "denkt" binär (d.h. Basis 2 und nicht 10), d.h. es werden viele Multiplikationen oder Divisionen mit schwebenden Zahlen mit Nachkommastellen benötigt, um von Millimeter in Zentimeter umzuwandeln. Die Ungenauigkeiten, die beim Umwandeln von Millimeter in Zentimeter entstehen, sind die selben, wie die beim Umwandeln von Millimeter in Zoll.

Zusammengefasst heißt das, dass Rhino ebenso genau oder sogar noch genauer als die heutigen CAD-Programme ist. Außerdem verfügt Rhino über Werkzeuge zur Konfiguration von Genauigkeit und Einheiten sowie Tools zur Kontrolle und Auswertung von Kontinuität, über die nicht viele CAD-Produkte verfügen. Rhino besitzt keine der Einschränkungen, die in älteren CAD-Produkten vorzufinden sind.