Wie genau ist Rhino?

Da viele Freiform-Modellierer für die Fertigungs- oder technische Analyse nicht genau genug sind und Rhino ein Freiform-Modellierer ist, gehen viele Leute davon aus, dass die Genauigkeit von Rhino ihren Anwendungen nicht genügt.

Tatsächlich ist Rhino so genau wie oder sogar noch genauer als die meisten anderen CAD-Softwares.

Hier die Einzelheiten:

Es gibt zwei allgemein verbreitete Methoden, 3D-Modelle in Computern zu speichern:

Die erste besteht in der Verwendung von Polygonnetzen (manchmal auch Seiten oder Facetten genannt), die normalerweise für Rendering, Animation oder Konzeptdesign benutzt werden. Da Gitternetzmodellierer oft über präzise Techniken verfügen, um Modelle wie Kugeln, Quader, Splines oder sogar NURBS zu erzeugen, werden diese schließlich im Hintergrund in Polygonnetze umgewandelt. Polygonnetze sind grundsätzlich ungenau, weil ein Polygonnetz eine Ansammlung von flachen Dreiecken ist. Sogar wenn die Fläche gekrümmt ist, wird ein Gitternetzmodellierer diese mit flachen Dreiecken darstellen. Für die meisten Renderings, Animationen und Spiele ist das in Ordnung, nicht aber, wenn Sie Produkte für die Fertigung entwerfen. Es sollte angemerkt werden, dass viele Fertigungsprozesse Polygonnetze verwenden, die Polygonnetzdichte sollte aber von der Fertigungsanwendung gesteuert werden, damit die gewünschte Genauigkeit erreicht wird. Rhino verwendet keine Polygonnetze zum Modellieren, kann aber NURBS in Polygonnetze beliebiger Dichte umwandeln, wenn es für den Dateienexport oder für das Rendering erforderlich ist.
Die zweite Methode besteht in NURBS. Die meisten CAD-, CAM-, CAE- und CAID-Modellierer, einschließlich Rhino, stellen Freiformen anhand von NURBS dar. Programme, die NURBS verwenden, sind in der Lage, Freiformen mit der nötigen Genauigkeit für die anspruchsvollste Anwendung darzustellen, wenn sie NURBS sorgfältig anwenden. Falls das Hauptziel einer Anwendung das Maschinendesign ist und nicht Freiformen, kann es sein, dass ihre NURBS-Anwendung nicht für anspruchsvollere Freiformmodellierung geeignet ist. Dies ist für mittelpreisige eigenschaftsbasierte parametrische Volumenmodellierer, die heutzutage so beliebt sind, bezeichnend.

Da sich Rhino auf Freiformmodellierung mit NURBS konzentriert, ist seine NURBS-Anwendung eine der besten, die heutzutage erhältlich sind. Es folgen die wichtigsten Punkte, die Sie beachten sollten, um herauszufinden, ob ein Modellierer für Ihre Anwendung genügend präzise ist:

Position. Rhino stellt wie die meisten CAD-Produkte die Position eines Objekts durch Gleitpunktzahlen doppelter Genauigkeit dar, Das heißt, die x‑, y‑, oder z-Koordinate eines beliebigen Punkts kann von einem Höchstwert von ±10³⁰⁸ bis zu einem Niedrigstwert von ±10^-308 aufweisen. Aufgrund der Einschränkung der aktuellen Computertechnologie erwarten wir bei Berechnungen eine Genauigkeit von bis zu 15 Ziffern, in einem Bereich von ±10²⁰ bis ±10^-20. Diese Einschränkung findet sich in allen modernen CAD-Produkten.

Ältere CAD-Produkte haben oft zusätzliche Einschränkungen, weil sie ursprünglich für weniger genaue Computer entwickelt wurden. Viele CAD-Modellierer wurden zum Beispiel entwickelt, um Geometrieberechnungen durchzuführen, die auf ein Quadrat der Größe 1000x1000x1000 Meter und am Ursprung zentriert beschränkt sind. (Achtung: Ein anderer serienmäßig produzierter Modellierungs-Kernel benötigt Parametrisierungsarten, die sich innerhalb eines Faktors 10 an die Parametrisierung einer Bogenlänge nähern.) Rhino verfügt über keine der Einschränkungen, die sich in diesen älteren Produkten finden.

Schnitte. Wenn sich zwei Freiformflächen in Rhino schneiden, wird die erhaltene Schnittkurve mit der von Ihnen definierten Genauigkeit berechnet. Die Standardgenauigkeit (Toleranz) in Rhino beträgt 1/100 Millimeter. Viele CAD-Systeme verfügen über integrierte Toleranzen, die Sie nicht überschreiben können.

Wenn Sie die Geometrie, die andere Modellierer aus Schnittpunkten von Freiformflächen, aus der Erzeugung von Freiformverrundungen und aus Versätzen von Freiformflächen erzeugen, sorgfältig untersuchen, werden Sie feststellen, dass diese Freiformgeometrie mit einer Genauigkeit zwischen 10^-2 und 10^-4 Metern berechnet wird, auch wenn die angezeigte Genauigkeit 10^-8 beträgt (ohne zu erwähnen, dass es sich bei den Einheiten um Meter handelt).
Stetigkeit (Krümmungsänderung entlang einer Naht angepasst.) Die meisten CAD-Produkte verfügen nicht einmal über die nötigen Werkzeuge zur Anpassung der Krümmung, ganz zu schweigen über die nötige Genauigkeit für kritische Designer. Sollte Ihre Anwendung über weiche Freiformflächen verfügen, wie aerodynamische Flächen, Wassertragflügel, Linsen oder reflektierende Oberflächen, benötigen Sie Werkzeuge, die nur in Rhino oder High-End-Flächenmodellier-Software wie CATIA oder Alias vorzufinden sind.

Weitere Aspekte, die Sie in Erwägung ziehen sollten:

Einheiten. Sie können in Rhino Einheiten definieren. Wenn die Einheiten geändert werden, werden alle Berechnungen mit diesen Einheiten durchgeführt. In vielen CAD-Produkten sind Einheiten nur ein Anzeigeattribut. Auch wenn Sie Millimeter eingestellt haben, werden alle Berechnungen in Meter ausgeführt. Kein Problem. Sie verschieben ganz einfach das Komma um eine Stelle. Falsch! Lesen Sie weiter.
Einheiten ändern. Die Änderung oder Umwandlung der Einheiten kann eines der am meisten übersehenen Genauigkeitsprobleme in CAD/CAM sein. Viele von uns denken, dass die Umwandlung von englischen in metrischen Einheiten ungenau ist, und verschwenden keinen Gedanken an die Umwandlung von Millimeter in Zentimeter. Wieso? Weil wir im Dezimalsystem 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 sind eine oder mehrere Multiplikationen oder Divisionen mit Gleitpunktzahlen nötig, um von Millimeter in Zentimeter umzuwandeln. Die Ungenauigkeiten, die beim Umwandeln von Millimeter in Zentimeter entstehen, sind die gleichen, die beim Umwandeln von Millimeter in Zoll entstehen.

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 Werkzeuge zur Kontrolle und Auswertung von Stetigkeit, über die nicht viele CAD-Produkte verfügen.