Parametarsko modeliranje digitalnih objekata

Model u kojem su mjere zapisane

Parametarski model ne pamti samo konačni oblik nego i postupak kojim je nastao. Umjesto skupa vrhova u prostoru, u datoteci stoji niz zahvata: nacrtana skica, izvlačenje skice u tijelo, provrt zadanog promjera, zaobljenje zadanog polumjera. Svaki zahvat ima svoje brojčane vrijednosti, a te se vrijednosti nazivaju parametrima.

Prednost je očita kad se nešto mijenja. Postolje robota u ćeliji HT-1 prvotno je bilo visoko 600 mm. Nakon što je tehnolog u hologramskom prikazu vidio da doseg robota ne pokriva stražnji rub transportera, visina je povećana na 750 mm. U parametarskom modelu to je promjena jednog broja, nakon koje se svi provrti, zaobljenja i pripadni dijelovi sklopa pomaknu sami. Da je model bio spremljen samo kao mreža, postolje bi trebalo modelirati iznova.

Osnove tog načina rada — skica, relacije, redoslijed zahvata — zajedničke su svim područjima u kojima se koristi konstrukcijski program i opisane su u gradivu Proširena stvarnost, jedinica 1.2. Ovdje ih ponavljamo samo koliko treba, a težište stavljamo na posljedicu koja je za hologram presudna: parametarski model se ne može prikazati izravno.

Ta posljedica dijeli cijeli posao na dva svijeta koja se rijetko susreću. U konstrukcijskom svijetu vrijedi točnost: ploha je opisana pravilom, mjera ima tolerancije, a promjena se provlači kroz cijeli sklop. U hologramskom svijetu vrijedi brzina: sve je svedeno na trokute, mjere su zapisane kao gotovi brojevi, a promjena znači novi izvoz. Prijelaz između tih svjetova je jednosmjeran — iz mreže se ne može vratiti u parametarski model.

Zbog te jednosmjernosti se u projektu HT-1 parametarski model vodi kao izvor, a sve ostalo kao izvedena građa. Kad tehnolog nakon hologramskog prikaza zatraži izmjenu, ona se nikad ne radi na mreži nego u izvoru, nakon čega se cijeli lanac pripreme ponavlja. To zvuči skupo, ali je uz zapisane postavke izvoza stvar od pola sata.

Skica, značajka i stablo

Skica je ravninski crtež na odabranoj ravnini, sastavljen od dužina, lukova i krivulja. Sama po sebi nije tijelo. Postaje tijelom tek kad se na nju primijeni značajka — izvlačenje, rotacija, izvlačenje po putanji ili spajanje presjeka. Redoslijed značajki zapisuje se u stablo, a stablo je zapravo upute za ponovnu izgradnju modela od nule.

Skica je upotrebljiva tek kad je potpuno određena, to jest kad nijedan njezin element ne može promijeniti položaj bez promjene neke kote ili relacije. Relacije su odnosi koji se ne kotiraju: usporednost, okomitost, jednakost, suosnost, dodir. Dobro postavljene relacije smanjuju broj kota i čine model otpornim na promjene.

Stablo je istodobno najveća snaga i najveća zamka parametarskog modela. Snaga je u tome što se svaka odluka može poslije promijeniti. Zamka je u tome što svaka značajka ovisi o onima prije sebe. Zaobljenje postavljeno na brid koji poslije nestane pri promjeni mjere sruši cijelu izgradnju modela. Zato vrijedi pravilo: najprije glavni oblik, zatim provrti i utori, pa tek na kraju zaobljenja i skošenja.

Iz ploha u trokute

Parametarski model opisuje plohe matematički. Valjak nije skup trokuta nego pravilo: os, polumjer, visina. To je najtočniji mogući zapis i upravo zato ga naočale ne mogu prikazati. Grafički sklop zna iscrtati samo trokute, pa se model prije prikaza mora tesselirati — svaka se ploha pokrije mrežom trokuta.

Ključna postavka tog postupka je odstupanje tetive (chord deviation): najveći dopušteni razmak između ravne tetive i prave zakrivljene plohe. Manje odstupanje znači vjerniji oblik i više trokuta. Odnos nije linearan: prepolovljenje odstupanja otprilike udvostručuje broj trokuta na zakrivljenim plohama, dok ravne plohe ostaju jednake jer se one ionako opisuju s dva trokuta.

U projektu HT-1 odstupanje tetive od 0,20 mm na modelu cijele ćelije daje 640 000 trokuta. Tako fino nije potrebno. Ćelija se gleda s udaljenosti od dva do pet metara, a jedna točka zaslona na dva metra pokriva otprilike jedan milimetar. Odstupanje manje od otprilike pola milimetra u hologramu se naprosto ne može razaznati, pa bi svaki trokut potrošen na finoću ispod te granice bio protraćen.

Iz prikaza se vidi i zašto se tesselacija ne postavlja jednako za cijeli sklop. Ograda i transporter sastoje se pretežno od ravnih ploha i profila, pa im fino odstupanje gotovo ništa ne donosi. Ruka robota ima zakrivljena kućišta i tu je razlika vidljiva. Zato se u praksi bira srednja postavka za cijeli sklop, a zatim se pojedini dijelovi dorađuju.

Što povećava broj trokuta, a ne vidi se

Nekoliko oblikovnih postupaka u konstrukciji troši trokute nerazmjerno svojoj vidljivosti. Najčešći je sitno zaobljenje. Zaobljenje polumjera 1 mm na svakom bridu kućišta izgleda uredno na crtežu, ali u hologramu s udaljenosti od tri metra ne postoji, a u mreži zauzima desetke tisuća trokuta.

Drugi je navoj modeliran u punom obliku. Navoj M16 s modeliranim zavojnicama na jednom vijku lako premaši 8000 trokuta. U ćeliji ima više od stotinu vijaka. Treći je unutarnja geometrija koju se nikad ne vidi: rebra unutar kućišta, kanali za kabele, priključci na stražnjoj strani ormara.

Najjednostavnije rješenje je konfiguracija za prikaz. Parametarski programi omogućuju da isti sklop ima više stanja, pa se uz radnu konfiguraciju izradi i ona u kojoj su sitna zaobljenja potisnuta, navoji pojednostavljeni, a nevidljivi dijelovi isključeni. Izvoz za hologram ide iz te konfiguracije, a radni model ostaje netaknut i dalje služi za izradu.

Na projektu HT-1 sama je ta priprema srezala broj trokuta s 640 000 na približno 210 000, prije ijednog koraka prorjeđivanja mreže. Ostatak puta do 90 000 obavljen je decimacijom, o kojoj govori jedinica 1.7.

Parametri koji opisuju ćeliju

Vrijednost parametarskog modela u hologramskom projektu nije samo u brzini izmjene nego i u tome što se mjere mogu izravno provjeriti. Tehnolog u naočalama vidi ćeliju, ali odluku donosi na temelju brojeva: koliki je doseg robota, koliko je mjesta ostalo između ograde i zida, je li prolaz dovoljno širok.

Zato se u projektu HT-1 vodi kratak popis glavnih parametara koji se u hologramu provjeravaju. Svaka promjena u tom popisu znači novu inačicu modela, novi izvoz i novu provjeru u prostoru. Popis je namjerno kratak — ako bi se u hologramu provjeravalo trideset mjera, prikaz bi prestao biti alat za odlučivanje i postao bi zamjena za nacrt.

Provjera modela prije izvoza

Model koji u konstrukcijskom programu izgleda ispravno može pri pretvorbi u mrežu dati neupotrebljiv rezultat. Razlog je u tome što programi različito tumače rubne slučajeve: plohu koja se sama siječe, dva tijela koja se preklapaju za stotinku milimetra, prazninu između ploha koja je manja od tolerancije. Na zaslonu se to ne vidi, a u hologramu izgleda kao treperava mrlja ili kao rupa kroz koju se vidi unutrašnjost kućišta.

Zato se prije izvoza obavlja kratka i uvijek jednaka provjera. Traže se otvorena tijela, preklopi, nul-debljine, dijelovi zaostali izvan sklopa i značajke koje program nije uspio izgraditi. Većinu toga konstrukcijski programi prijavljuju sami, ali samo ako se provjera pokrene. Ispravak u toj fazi traje minutu; isti ispravak nakon prorjeđivanja mreže znači da se cijela priprema ponavlja.

Uz provjeru geometrije ide i provjera imena. Dijelovi izvezeni s automatskim nazivima postaju nepregledni čim ih u razvojnom okruženju ima stotinu, a upravo se prema imenima poslije uključuju i isključuju skupine objekata u hologramskom prikazu. U projektu HT-1 dogovoren je kratak obrazac imena: skupina, dio, inačica. Zahvaljujući tome tehnolog u naočalama može isključiti cijelu ogradu jednom naredbom.

Posljednji je korak zapis postavki izvoza. Odstupanje tetive, mjerna jedinica, uspravna os i popis isključenih skupina zapisuju se uz model. Bez tog zapisa svaki sljedeći izvoz daje malo drukčiju mrežu, pa se mjerenja s prethodne inačice više ne mogu uspoređivati s novima.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.