Il Prodotto
Il prodotto consiste in un joystick a cloche del tipo
utilizzato nei videogiochi per pc.
Per la modellazione mi sono ispirato ad un modello esistente
in commercio, ma ho preferito reinventarne lo stile pur mantenendo le forme
principali del modello di riferimento (vedi foto a lato).
Idealmente, il joystick
può essere pensato come composto da diversi gruppi di superfici:
-
parte superiore della cloche
-
base
-
impugnatura
-
pulsanti ( grilletto e pulsante superiore)
-
snodo cloche-base
-
ventose.
Strategia di
Modellazione
In
un programma di modellazione di superfici come Rhinoceros, è importante
distinguere fisicamente le varie superfici e curve organizzando vari layers nel
quale raggrupparle: questo consente una più agevole modellazione e semplifica
le eventuali fasi di esportazione del file in altri formati.
Per questo motivo ho innanzitutto deciso di separare curve e
superfici in due categorie di layers distinti, categorie che ho poi
ulteriormente suddiviso nel corso della modellazione in gruppi più ristretti.
Come già detto, mi sono ispirato al modello in foto per le
linee principali; per far ciò ho usato la strategia di modellazione con ausilio
di una bitmap di sfondo: questo
consiste nel porre come sfondo delle varie viste delle immagini, opportunamente
scalate e ridimensionate in modo da non generare errori, dalle quali è
possibile “copiare” le linee di shilouette con curve.
Dopo aver disegnato le curve principali ho costruito, con il
comando sweep 2 binari, la sagoma
della cloche; queste curve sono state modellate con l’opzione per punti di controllo che permette di
definire delle NURBS in modo semplice e facilmente gestibile.
A questo proposito, ho fatto sempre attenzione ad ottenere
delle curve “fair” agendo su esse con
gli strumenti di analisi come grafico di
curvatura e, se necessario, servendomi dei comandi normalizza e ricostruisci.
Un
altro strumento molto utile è curve da 2
viste che permette di creare le curve intersezione a partire da due
definite in viste diverse: questo diventa importante se si pensa che in Rhino
si lavora quasi sempre nelle viste di proiezione e difficilmente nella
prospettica.
La curva più in alto nella figura sopra mi è servita per
modellare la parte superiore della cloche; inizialmente ho usato proietta per adattarla alla superficie
precedentemente creata e quindi trim per
tagliare via la parte inutile in modo da avere così il profilo delineato.
In modo analogo alle curve, anche per le superfici è
necessario un controllo per aumentare quanto più possibile il loro grado di
“piacevolezza” e quindi ho sempre cercato di osservare le curvature con le mappe ambiente e zebra, strumenti che evidenziano eventuali irregolarità ed
imperfezioni come punti angolosi e
spigoli.
Lo scheletro principale della cloche è quella nella immagine
a lato: la parte superiore è stata chiusa con una superficie bombata ottenuta
con il comando patch: questo tra le
altre opzioni, permette di definire il grado di rigidità della superficie, consentendo
di ottenere, a seconda del valore, diversi
risultati.
Sempre nel comando patch è possibile selezionare l’opzione
regola tangenza e taglio automatico in modo da ottenere subito un’adiacenza tra
le superfici di contorno e quella creata ( questo dipende anche dal numero di
punti che si impostano nella finestra di dialogo).
Il
passo successivo è stato la modellazione della impugnatura: qui ho predisposto
due layers dedicati, uno per le curve e uno per la superficie.
Per la creazione delle varie curve ho usato il comando copia speculare per velocizzare il
lavoro e ho trovato utile l’uso di piani di costruzione personalizzati ( pianoC
); in particolare parlo delle opzioni da
oggetto e per 3 punti.
Con l’uso di pianiC
personalizzati e l’opzione “planare” come snap è semplice disegnare
curve nello spazio in direzioni diverse da quelle ortogonali preimpostate.
Anche
per le curve adiacenti è importante l’adiacenza e a questo proposito è utile il
comando combina curve: qui è
possibile definire (precisati due estremi ) continuità di tipo G0 G1 o G2 (cioè
posizione, tangenza o curvatura) evitando così discontinuità che si
ripercuoterebbero poi anche sulle superfici costruiti a partire da queste nurbs.
Dopo aver costruito la superficie della impugnatura con i
comandi rete di curve e superficie per curve di bordo si è posto
il problema del raccordo di questa parte con lo scheletro della cloche;
inizialmente ho provato il comando raccordo
tra superfici e combina superfici
( analogo a quello per le curve), però non ho ottenuto risultati soddisfacenti.
In definitiva ho ottenuto il risultato migliore con lo sweep 2 binari definendo in punti
particolari delle superfici delle curve di sezione: queste sono facilmente ottenibili
dopo aver definito su ogni lato da unire delle isocurve e utilizzando il comando combina.
In questo modo il raccordo è stato eseguito manualmente, ma
con guadagno in precisione in merito di adiacenza.
Un modo più veloce per costruire le curve di sezione è
quello di disegnare dei segmenti e poi proiettarli sui due lembi di superficie
(così si evita di estrarre le isocurve) e poi unirli con un segmento al quale
poi si applica il comando combina; così ho fatto anche nelle modellazioni delle
successive superfici.
Sempre con i comandi di sweep ho eseguito lo snodo sferico
tra cloche e base; queste superfici sono poi state combinate in modo da
garantire l’adiacenza di posizione con la cloche.
Prima di modellare la zona dei pulsanti ho preferito
eseguire la base con il comando rete di curve che non presenta particolari
difficoltà se non negli affossamenti anteriori: qui ho innanzitutto trimmato la
superficie principale della base con delle curve proiettate e poi ho costruito
una rete di curve ( sempre con la
tecnica dei segmenti come sopra descritto).
Inizialmente
ho provato con i comandi sweep e patch, ma con questi non riuscivo ad ottenere
una soddisfacente tangenza tra le superfici quindi ho utilizzato l’altro
comando.
Per la parte delle ventose ho utilizzato lo strumento superficie di rivoluzione mentre per i
pulsanti ho fatto delle estrusioni
lineari, trim e patch.
Un'altra parte critica è stato lo scavo superiore nella zona
circostante il grilletto: qui la difficoltà nasceva dalla particolarità del bordo
per il quale un semplice sweep 2 binari non produceva superfici regolari: alla
fine ho utilizzato il comando rete di curve per la parte centrale ( con le
curve di sezione disegnate sempre allo stesso modo, con l’ausilio dei pianiC da
oggetto) e lo sweep per i raccordi.
Come si può notare, ho dovuto usare un alto numero di punti
per la costruzione di questa superficie affinché fosse garantita un’adeguata
adiacenza tra i bordi.
Per quanto possibile, ho cercato di unire le superfici in
modo da ottenere dei gruppi omogenei nei vari layers, però l’unione non è
sempre possibile e dipende molto dal modo in cui sono costruite le superfici e
se sono trimmate o No.
Difficoltà
Incontrate
Le
difficoltà incontrate sono state, nella prima fase di modellazione, nell’individuare
dei gruppi di superfici da poter modellare con relativa semplicità: infatti,
spesso si tende a creare curve molto complesse per modellare ampie parti del
modello, ma che poi generano delle superfici poco controllabili o con molte
discontinuità.
Detto questo all’inizio ho fatto vari tentativi per trovare
la strada migliore.
Se il prodotto che viene modellato è destinato alla
produzione, è importante il controllo dell’adiacenza e la “qualità” delle
superfici che si creano.
Rhino mette a disposizione vari strumenti di diagnostica e
analisi di curve e superfici.
Per quanto riguarda le curve utilissimo è il grafico di
curvatura: con questo ed il comando combina curve è possibile ritoccare le
linee che disegnate “a mano” difficilmente risultano esenti da discontinuità.
Per quanto riguarda le superfici mi sono servito moltissimo
della mappa ambiente con la quale è possibile rilevare errori di adiacenza in
modo visivo.
Questo comando ha messo in luce diverse piccole incongruenze
che avevo tralasciato durante la modellazione e per le quali è stato necessario
una revisione delle superfici per cercare di eliminare o ridurre gli errori.
I comandi gestione
bordi, invece mettono in evidenza i bordi dove non c’è adiacenza tra
superfici: con questo sono riuscito a risolvere il problema negli affossamenti
anteriori della base che con il comando di patch non avevano raggiunto
adiacenza con il resto della base del joystick
Applicazioni
Complementari
Come applicazioni supplementari ho innanzitutto fatto una
verifica “sperimentale” dell’adiacenza e della correttezza delle superfici
generate con Rhino; questa consiste nel provare ad esportare il modello a
superficie in un programma per modellazione solida.
Se le superfici sono state generate correttamente, allora il
programma importa tutte le varie patches che compongo l’oggetto senza errori:
nel mio caso ho esportato in Solid Edge utilizzando come formato di scambio
IGES.
Rhino semplifica la procedura di trasformazione in iges
perché a seconda del programma di destinazione setta automaticamente i
parametri di esportazione (cosa altrimenti non così banale come s pensa!).
Un’ altra applicazione è stata quella di eseguire il
rendering con 3D studio Max 6:
questa volta ho preferito utilizzare un programma di traduzione files di nome Okino polytrans.
Il programma supporta come formati sia quelli di 3D studio
che quelli di Rhino; in aggiunta è possibile scaricarsi un plug-in che integra
l’ambiente di okino polytrans nell’interfaccia di 3d studio per cui alla fine è
possibile importare direttamente dal programma di rendering il formato generato
da Rhino.
Questa strada permette di ottenere risultati decisamente
migliori che l’uso del formato *.igs.
Sempre con 3D studio max ho infine generato un’ animazioni
renderizzate (il che richiede davvero molto tempo da parte del calcolatore, ma
ne vale la pena).
Le foto che seguono sono frutto del rendering sopra
descritto.
