サーフェスモデリング

曲線とサーフェス連続性は、2 つの曲線または 2 つのサーフェスを接続するときの滑らかさの尺度です。幾何学的モデルを作るために曲線やサーフェスを作るときに、最も流動的な、あるいは連続的な有機的な形を作るためには、連続性が重要になります。

G (またはジオメトリ) 指定は、曲線/サーフェスの連続性 (G0 ～ G3) を決定するために使用されます。Onshape では、これらの指定は多くの曲線やサーフェス機能 (ブリッジ曲線、フィレット、面ブレンドなど) の「一致」オプションと相関しています。これらの連続性分類の概要とその定義を以下に示します。

• G0 (一致位置) - 2 つの曲線/サーフェス間で位置が一致します。両方の曲線/サーフェスはジョイントで同じ位置を共有しています。

• G1 (接線の一致) -2 つの曲線/サーフェス間で接線が一致します。両方の曲線/サーフェスが接触し、両端が等しい共通の角度を共有しています。このタイプの連続性一致の代表的な例はフィレットです。

• G2 (曲率一致) - 曲率 (半径) が 2 つの曲線/サーフェス間で一致します。両方の曲線/サーフェスは接触していて正接しており、接触した点では同じ曲率を持ちます (どちらも半径が同じ)。

• G3 (一致フロー) - 2 つの曲線/サーフェス間でフローが一致します。両方の曲線/サーフェスは接触していて、接線していて、曲率が似ていて、曲率の長さ (フロー) 全体にわたる曲率の変化量を示します。

ブリッジ曲線フィーチャーを使用すると、2 つの曲線の間にブリッジ曲線 (下図のオレンジ色で表示) を作成し、その開始位置と終了位置、接線、曲率、フロー (または、開始位置を一致させる、終了で曲率を一致させるなどの 2 つの組み合わせ) を作成することができます。

左から右へ: G0 (位置の一致)、G1 (接線の一致)、G2 (曲率一致)、G3 (一致フロー)

これを曲線以外にも拡張すると、2 つのサーフェスの間にサーフェスを作成し、同じ方法で開始と終了の連続性を一致させることができます。

左から右へ: G0 (位置の一致)、G1 (接線の一致)、G2 (曲率一致)、G3 (一致フロー)

曲率/サーフェス分析ツールを使用して曲線またはサーフェスの連続性を分析すると、連続性が一致するたびに、曲線/サーフェス間の接続がより滑らかになり、より滑らかな曲率コームが表示されることがわかります。直線には曲率がないため、G0 (一致位置) は曲線/サーフェス分析では分析できません。

左から右へ: G1 (接線の一致)、G2 (曲率一致)、G3 (一致フロー)

左から右へ: G1 (接線の一致)、G2 (曲率一致)、G3 (一致フロー)

ゼブラストライプツールを使用して曲線またはサーフェスの連続性を分析すると、連続性が一致するたびに、曲線/サーフェス間の接続がより滑らかになります。G0 (位置の一致) から G2 (連続性の一致) に上げると、サーフェスエッジのゼブラストライプはますます滑らかになります。

左から右へ: G0 (連続性なし)、G1 (接線の一致)、G2 (曲率の一致)

次の例は、他の 2 つの非線形曲線間のブリッジ曲線の連続性を示しています。ブリッジ曲線はマゼンタです。最初の列には [ブリッジ曲線] ダイアログと連続性選択とその結果 (および制御点の編集の有効化) が表示され、中央の列には制御点の編集を無効にしたブリッジ曲線が表示され、最後の列にはすべての曲線の曲線/サーフェス分析が表示されます。

モデル内の曲線とサーフェスの接続に選択される連続性は、各ジャンクション/エッジに必要な連続性のレベルに完全に依存します。サーフェスの連続性には正解も不正解もありません。

さらに、連続性の次数が高くなると、適用する制御点が増えます。G0 には制御点 (終点) が 1 つだけ必要で、G1 には 2 つ、G2 には 3 つ、G3 には 4 つ必要です。両端が G3 で拘束されているベジェ曲線には、少なくとも両端に 4 つずつ、合計 8 つの制御点が必要です。

サーフェスを使用してモデリングを行うには、高品質のサーフェスを作成するための追加手順が必要です。これらの手順により、パフォーマンスが向上し、欠陥が回避され、複雑なサーフェスの作成が効率化されます。

ここには、サーフェスフィーチャーツールのコレクションが一覧表示されます。このリストはすべてを網羅しているわけではありません。サーフェスのモデリングには、その他のフィーチャーツールも使用できます。追加情報については、サーフェシングを参照してください。

• 厚みつけ - サーフェスに奥行きを加えます。新しいパーツを作成したり、サーフェスに厚みを与えてソリッドに変換したり、既存のパーツやサーフェスにマテリアルを追加または削除したり、パス内のパーツを交差させたりして、既存のパーツを変更します。
• 囲い込み - 何もないスペースを囲むすべての境界を選択してソリッドを形成することで、パーツを作成します。互いに交差したり、境界で接するサーフェスやソリッド (平面や面を含む) の任意のセットを使用してボリュームを作成します。新しいパーツを作成するか、パーツを追加、削除、または交差させて既存のパーツを修正します。
• フィレット - シャープな内部エッジと外部エッジを丸め、[エッジフィレット] を選択して、標準の一定半径、より定型化された円錐曲線または変数として定義します。必要に応じて、完全円フィレットを適用して、反対側の 1 つまたは複数の面をシームレスにブレンドできます。
• 面のブレンド - シャープな接続面や非接続の面を丸めて面同士をシームレスにブレンドしたり、ブレンドを切り離して新しい面を作成したり、半径や一定の幅を定義して新しい面を作成したりできます。ブレンドの断面 (回転球またはスイープ輪郭)、対称度、制御、トリミング、拘束、制限をさらに定義します。
• 面を削除 - パーツからジオメトリを削除します。周囲の面を (交差するまで延長して) 修復するか、ボイドを埋めるか開いたままにするかを選択します。この [ダイレクト編集] ツールは、インポートされたパーツによくあるように、パーツのパラメトリック履歴がない場合に特に便利です。
• 面を移動 - 1 つまたは複数の選択した面を平行移動、回転、またはオフセットします。この[ダイレクト編集]ツールは、インポートされたパーツによくあるように、パーツのパラメトリック履歴がない場合に特に便利です。
• 面を置換 - 面をトリミングするか、面を新しいサーフェスに延長します。この [ダイレクト編集] ツールは、インポートされたパーツによくあるように、パーツのパラメトリック履歴がない場合に特に便利です。
• サーフェスをオフセットする - 既存の面、サーフェス、またはスケッチ領域をオフセットして、新しいサーフェスを作成します。オフセット距離を 0 に設定して、コピーを作成します。
• 境界サーフェス - 境界輪郭で指定したサーフェスを作成または追加します。
• フィル - 境界を定義してサーフェス (またはサーフェスからパーツ) を作成し、境界条件を使用してサーフェスを調整します (参照サーフェスは不要)。
• 境界を移動 - サーフェスの境界エッジを移動して、延長またはトリミングします。
• ルールドサーフェス - 既存のエッジ、スケッチ線、または曲線からルールドサーフェスを作成します。
• Mutual trim - Trim two adjacent contiguous sets of surfaces by extending intersections to complete the trim. Each surface set can be flipped to select which side is kept, and all surfaces can be merged into a single surface or unmerged to keep all trimmed surfaces.
• 拘束サーフェス - 指定した公差範囲内の点またはメッシュデータを選択してサーフェスを作成します。偏差を表示し、パフォーマンスや滑らかさを最適化します。

In addition to the surfacing tools, curves are used to create the basic building blocks of surfaces.

このリストには、曲線フィーチャーツールのコレクションが一覧表示されます。このリストはすべてを網羅しているわけではありません。曲線の操作には、その他のフィーチャーツールも使用できます。

• スケッチツール - スケッチツールバーのツール (直線、コーナー長方形、中心点長方形、中心点円、3 点円弧、接線円弧、スプライン、点、作図など) は、Part Studio でスケッチを作成するために使用します。
• ヘリカル - 円錐面または円筒面、合致コネクタの単一軸または Z 軸、または円形エッジを使用してヘリカルを作成します。
• 3D フィットスプライン - 一連の頂点を通る 3D フィットスプラインを作成します。[曲線] の下にあるパーツリストに表示されている曲線を作成します。
• 投影曲線 - 2 つのスケッチの投影 ([2 つのスケッチ] オプション) または面上の曲線の投影 ([面に対する曲線] オプション) から曲線を作成します。
• ブリッジ曲線 - 任意の 2 つの点、頂点、または合致コネクタを接続する曲線を作成します。作成された曲線は、フィーチャーリストとパーツリストに表示されます。
• 複合曲線 - 複数のエッジを 1 つの曲線として表します。隣接する複数のエッジ、スケッチエンティティ、その他の曲線を選択します。隣接していないエッジを選択すると、複数の曲線が作成されることがあります。各曲線の選択は、その頂点で交差していなければなりません (曲線は [パーツ] > [曲線] リストに表示されます)。
• 交差曲線 - 2 つ以上のサーフェスまたは面の交差で曲線を作成します。選択内容は交差する必要があります。
• 曲線をトリム - 曲線をある距離だけ、または境界エンティティまでトリミングまたは延長します。
• 等密度線 - 傾斜面に等密度線を作成します。等密度線は、その参照定義と比べると面が一定の傾きをもつ位置にある面上を通ります。作成した等密度線は、フィーチャーリストとパーツリストに表示されます。
• オフセット曲線 - 周囲の面のエッジをオフセットして、新しい曲線の作成、延長、分割などを行います。
• アイソパラメトリック曲線 - 面またはサーフェスに沿って U 方向または V 方向に走る滑らかな曲線を作成します。
• 曲線を編集 - スケッチエンティティまたは曲線を選択して既存の曲線を編集し、簡略化した近似の適用、角度の引き上げ、制御曲線の頂点位置の変更、任意の 2D 平面への平面化などが行えます。
• ルーティング曲線 - 3D 空間 (ルーティングパス) 内の 1 つまたは複数の平面にまたがる複数点の曲線を作成します。これは、高度な表面仕上げ用のパイプルーティング、ワイヤリング、NURBS 曲線を作成する場合に便利です。