Principali elementi della parametrizzazione in T-FLEX CAD – Prima parte

Pietro Meloni T-Flex

Quando si parla di CAD parametrici, si è in qualche modo portati a pensare che questo aggettivo caratterizzi una serie di prodotti sostanzialmente capaci di apportare con facilità delle modifiche ad un progetto già realizzato, e che in base alla “presenza” di questa caratteristica tali prodotti sostanzialmente si equivalgano. In realtà, quanto si equivalgano o meno i vari prodotti dipende da quanto sono parametrici. E cioè, da cosa può essere parametrizzato o meno, da come (costanti, variabili, espressioni, funzioni etc.) possono essere alimentati i parametri, dalla capacità o meno di intervenire su questi ultimi dall’esterno (es. con database o fogli di calcolo), da come i parametri influenzano e sono influenzati dai vincoli, dalla capacità o meno attraverso parametri di controllare la soppressione/attivazione di operazioni, la visibilità di elementi, la presenza o meno di controlli, etc. Insomma, l’aggettivo “parametrico” abbinato ad un programma CAD dice abbastanza poco rispetto alle reali potenzialità di quel programma. Per questo motivo, questo articolo cerca di fare luce sulle principali funzionalità di parametrizzazione disponibili i T-FLEX CAD, da questo punto di vista uno dei più flessibili MCAD disponibili sul mercato.

T-FLEX CAD è stato progettato sin dall’inizio, nel 1987, come sistema parametrico. Impiega un singolo modello parametrico, che consente un controllo uniforme dei parametri di qualsiasi oggetto. Il principio di parametrizzazone è semplice. In tutti i casi nei quali l’utente può introdurre un valore numerico o una stringa di testo per un parametro, può sostituire a quel parametro una variabile o il risultato di un’espressione dipendente da variabili. Questo meccanismo permette di raggruppare le variabili insieme, di calcolarne il valore in accordo con le formule dipendenti dai parametri introdotti nel modello, e modificarle esternamente (leggendone i valori da un file di parametri, o definiti nel software etc.). Usando speciali funzioni, le variabili possono anche essere alimentate da valori dei parametri ricavati da qualsiasi elemento del modello esistente (attraverso la misura), passare i valori a componenti dell’assemblaggio, raggruppare i parametri di alcuni elementi del modello con altri, etc.

Il modello parametrico di T-FLEX CAD è basato sul metodo “diretto ” di calcolo del modello; senza la necessità di risolvere equazioni e senza schemi di iterazione. Attraverso questo approccio, il ricalcolo del modello è particolarmente potente, in termini di velocità ed accuratezza dei risultati. Essenzialmente, il dimensionamento di un modello parametrico non è limitato ad un particolare numero di elementi partecipanti. Un modello può avere centinaia di migliaia o milioni di elementi collegati tra loro da varie dipendenze.

Nello stesso tempo, la sofisticazione della modellazione parametrica in T-FLEX CAD non costituisce un intralcio per quegli utenti che in linea di principio non ne hanno bisogno (o per quelli che pensano di non averne bisogno, cosa che capita più spesso). I disegni ed i modelli 3D possono essere creati con tecniche analoghe a quelle utilizzate da utenti di altri sistemi.

Per illustrare più in dettaglio i concetti espressi nei precedenti paragrafi, ecco alcuni esempi dei parametri che possono essere definiti con variabili o espressioni:

  • Lunghezza di una linea
  • Distanza tra due linee
  • Raggio/Diametro di un cerchio
  • Angolo tra due linee
  • Colore linea
  • Spessore linea
  • Tipo linea
  • Numero di elementi in una matrice
  • Lunghezza di estrusione
  • Raggio di raccordo
  • Visibilità di layer
  • Visibilità di livelli
  • Soppressione di operazioni
  • Dimensioni pagina
  • Descrizione della parte
  • Stringhe di requisiti tecnici
  • Testi che identificano la posizione di una parte
  • Valore di una quota
  • Etc.

Un progetto, contenuto in un singolo file, ha un singolo set di variabili e relazioni tra esse. Le variabili del progetto possono essere usate in qualsiasi parte del modello – o in una pagina di disegno di un documento multipagina, in qualsiasi sketch di una operazione 3D, etc.

Qualsiasi oggetto (2D o 3D) creato in T-FLEX CAD immediatamente diviene associativo e/o parametrico. Vogliamo enfatizzare che in T-FLEX CAD non ci sono differenze tra disegni 2D e modelli 3D. Qualsiasi immagine 2D può essere usata come sketch 3D.

Il controllo di un modello parametrico in T-FLEX CAD viene effettuato:

Via mouse – lo spostamento delle linee permette di valutare la dinamica di un cambiamento. In qualsiasi momento è possibile definire un parametro accurato (numerico) nella finestra attiva. Questo esempio illustra come la geometria di un modello può facilmente e convenientemente cambiata in T-FLEX CAD utilizzando un mouse. Tutte le dipendenze del modello, fissate dal progettista o introdotte automaticamente dal sistema vengono preservate. E’ importante notare che le modifiche parametriche non richiedono l’introduzione di alcuna quota. Al termine di questo esempio, è possibile vedere come le dipendenze tra elementi di un modello parametrico possono essere facilmente predeterminate in T-FLEX.

Attraverso lo speciale comando “Relazioni”, che mostra le relazioni tra elementi di un modello parametrico in T-FLEX CAD precedentemente definite dall’utente. Definendo i valori di un parametro, è possibile cambiare un modello parametrico. Speciali oggetti grafici – dei marcatori che visualizzano le relazioni tra elementi possono essere visualizzati sullo schermo, in maniera che le loro modifiche possano essere monitorate in modo “trasparente”.

Con disegni quotati. T-FLEX CAD usa un modello di parametrizzazione diverso da altri sistemi (un modello non dimensionale): le quote in T-FLEX CAD sono semplici elementi grafici del disegno. Ciononostante, è possibile controllare i parametri di un modello parametrico attraverso le quote, cosi come in altri sistemi. A differenza di altri sistemi tuttavia in T-FLEX CAD non si applica il concetto dello stato “sotto-determinato” o “sovra-determinato” di un modello. Questo esempio mostra come un modello parametrico T-FLEX continua ad operare correttamente anche quando il disegno (sketch) perde le quote. L’esempio evidenzia anche che un modello risponde perfettamente al cambiamento di una quota, anche quando sono specificate più quote del necessario per definre il modello, risolvendo automaticamente i conflitti (sono definite le quote dello spessore dalla base della parte, delle boccole e la dimensione generale). Tutto ciò che può essere creato con T-FLEX CAD è parametrico ed associativo, e questo non dipende dalla complessità del modello o dal numero delle quote specificate o non specificate. Un modello parametrico in T-FLEX CAD opera in modo inequivocabile, in accordo con i principi definiti dal progettista.

Variabili in T-FLEX CAD

2. Qualsiasi parametro in T-FLEX CAD può essere definito da variabili (numeriche o testuali) o da espressioni (formule) che contengono variabili e funzioni. Per creare o modificare variabili, può essere utilizzato l’editor di variabili integrato o qualsiasi campo che consente di introdurre un valore. I valori delle variabili possono essere definiti:

Dalla dipendenza da formule arbitrarie che usino operazioni aritmetiche, parentesi, un ricco set di funzioni matematiche e geometriche, e da espressioni condizionali. L’esempio mostra che qualsiasi parametro del modello può essere definito utilizzando variabili. In T-FLEX CAD è molto facile collegare qualsiasi parametro geometrico (e non solo) in aggiunta a dipendenze geometriche già definite.

Da dipendenze ricavate da file Excel e DBMS (Access, Dbase etc.). T-FLEX CAD ha la capacità di selezionare dinamicamente selezioni di valori di parametri da un database a seconda delle condizioni e valori di altri parametri durante il processo di ricalcolo di un modello parametrico. T-FLEX CAD, in particolare, usa queste capacità per creare librerie di elementi parametrici. Nell’esempio in basso, attraverso speciali funzioni, cambiando il diametro del foro vengono automaticamente selezionati tutti gli altri parametri del dado, in accodo con i valori standard presenti nel database.

Da dipendenze da tabelle. T-FLEX CAD ha un editor di tabelle (database) integrato, che consente di creare tabelle (database interni). I database interni vengono memorizzati nel modello parametrico T-FLEX. Questo consente di garantire l’integrità di un modello parametrico e lo svincola da programmi o dati esterni. Il prossimo esempio mostra che le librerie di elementi standard di T-FLEX CAD sono create sulla base di un set di tabelle che soddisfano gli standard, e quando i parametri di base vengono cambiati tutti gli altri parametri vengono selezionati dal database interno e il nuovo elemento standard viene formato.

Per dipendenze grafiche o parametri calcolabili da un disegno o da un modello (usando funzioni di misure e distanze). In questo modo, i parametri geometrici di un modello possono prendere parte attiva nel ricalcolo del modello, e definire a loro volta il valore di altri parametri. Il seguente esempio di una vite con passo modificabile geometricamente rappresenta in una tavola 2D il passo definito con una Spline. Cambiando la geometria della Spline, viene modificato automaticamente il passo nel modello 3D della vite.

Per dipendenze esterne di natura ignota, in cui i valori dei parametri possono essere trasferiti attraverso un file esterno, a sua volta formato come risultato di calcolii eseguiti esternamente. Il prossimo esempio mostra che i valori dei parametri, calcolati fuori da T-FLEX, possono essere importati nel precedente modello attravrso un semplice formato file, e T-FLEX ricalcola il modello parametrico.

Controllo di un modello parametrico in T-FLEX CAD (Continua…)

3. Dopo una breve digressione sulle variabili, riprendiamo la discussione sulle ulteriori possibilità di controllo dei parametri in T-FLEX CAD:

Attraverso un editor di variabili specializzato. E’ possibile modificare istantaneamente qualsiasi numero di parametri del modello attraverso un editor di variabili. L’editor permette di utilizzare dipendenze da formule, un set di varie funzioni (matemetiche, testuali, trigonometriche, database, geometriche, condizionali etc.). L’editor permette di operare sia su variabili numeriche, sia su variabili alfanumeriche.

Con un intervento diretto su un valore su un disegno. L’esempio seguente è relativo ad un ingranaggio, nel quale i parametri possono essere modificati direttamente attraverso informazioni testuali presenti in una tabella, associata al disegno 2D. L’interfaccia grafica visibile nell’esempio è costruita integralmente con T-FLEX, con tecniche illustrate nell’esempio successivo.

Attraverso finestre di dialogo, create dall’utente senza programmazione. Per creare una finestra di dialogo, T-FLEX rende disponibile una pagina speciale, nella quale vengono disegnati gli elementi grafici e di controllo necessari (campi di input, pulsanti, liste, check box, radio button), per controllare i parametri del modello. In seguito il dialogo viene visualizzato sullo schermo e consente di controllare il modello. Lo stesso dialogo viene visualizzato automaticamente quando il disegno (o modello) viene inserito in un assemblaggio.

Nella creazione di dialoghi, c’è la possibilità di introdurre specifiche parametrizzazioni: nascondere/visualizzare elementi a seconda di varie circostanze, cambiare valori etc. Ai dialoghi è anche possibile collegare macro ed applicazioni per la modifica di variabili del modello, se le funzionalità integrate nel sistema non fossero sufficienti.

Tramite programmi esterni, attraverso scambio file, linguaggio macro ed API. T-FLEX CAD può trasferire parametri da applicazioni esterne sia manualmente sia automaticamente all’apertura del file di modello. L’esempio in basso descrive come i parametri possono essere trasferiti da T-FLEX CAD a qualsiasi altra applicazione di calcolo, e come dopo che i valori sono stati calcolati possano essere trasferiti nuovamente a T-FLEX CAD usando le API.

Esempi delle potenzialità parametriche di T-FLEX CAD (continua)

4. T-FLEX CAD è in grado di creare disegni e modelli 3D di qualsiasi complessità conservando i collegamenti imposti dal progettista tra tutti gli elementi. Nel successivo esempio del disegno di un assemblaggio parametrico con una sufficiente complessità geometrica, si mostra come i parametri geometrici possono essere connessi a qualsiasi altro parametro: nel caso specifico, alla capacità nominale della pressa. Cambiando la potenza della pressa vengono automaticamente ricalcolate le dipendenze dei parametri geometrici, vengono selezionati i parametri mancanti da un database, e viene disegnata una nuova versione della pressa.

5. T-FLEX CAD consente l’assegnazioni di parametri per varie interrelazioni. Questi parametri possono essere numerici (quote ed altri tipi di parametri) o testuali. Nell’esempio, che rappresenta un utensile da fresatura, il progettista ha previsto la possibilità di modificare parametricamente il diametro dell’utensile, il numero dei taglienti e il numero di fori di scarico. Questo esempio mostra anche che modificando il numero di fori cambiano non soltanto i parametri dell’utensile, ma anche le informazioni di testo a fianco delle quote. La modifica dei parametri da luogo ad un nuovo disegno finito, che non richiede correzioni.

Un altro esempio mostra le modifiche parametriche di un utensile da fresatura rappresentato in 3D.

L’aderenza agli standard è importante…

6. T-FLEX CAD supporta in modo automatico il rispetto degli standard quando un modello parametrico viene modificato. Questa asserzione potrebbe apparire scontata: tuttavia, è interessante approfondirne le implicazioni. Un disegno parametrico può prevedere quote di tolleranza, tabelle di tolleranza e irregolarità. Modificando i parametri del modello, questi elementi vengono dinamicamente aggiornati in modo automatico. In questo esempio è possibile osservare il ricalcolo automatico dei limiti di tolleranza in accordo con gli standard, quando le dimensioni del modello vengono modificati. Quindi, il valore delle tabelle di tolleranza vengono aggiornati a fronte della modifica di quote rilevanti. T-FLEX CAD tiene automaticamente traccia delle tolleranze e degli altri elementi di disegno quando un modello parametrico viene modificato. Come risultato, non è necessario per i progettisti monitorare la corretta esecuzione del disegno – il sistema la assicura automaticamente.

Esempi delle potenzialità parametriche di T-FLEX CAD (continua)

7. In T-FLEX CAD le variabili possono assumere non soltanto valori numerici, ma anche testuali. Oltre ciò, le variabili numeriche possono anche essere introdotte come stringhe di testo. L’esempio mostra che al mutare della geometria, le informazioni di testo riferite alle quote ed al perimetro del modello vengono aggiornate. Nell’esempio si nota anche che le informazioni di testo cambiano a seconda che il perimetro del profilo superi o meno il valore massimo consentito.

8. T-FLEX CAD consente il controllo parametrico dei Layer e dei livelli di visibilità di tutti gli elementi del disegno (o del modello). Un semplice esempio dimostra il controllo parametrico della visibilità o meno di alcuni elementi di un disegno schematico di una costruzione.

9. In T-FLEX CAD c’è la possibilità di “estinguere” non soltanto parametri del modello ma anche elementi del disegno. Nei due interessanti esempi in basso si mostra non soltanto che alcuni raccordi possono essere eliminati, ma che è altrettanto possibile ripristinarli. Questa “estinzione” dei parametri opera sia in 2D, sia in 3D.


Parametrizzazione delle matrici 2D e 3D

10. T-FLEX CAD può efficacemente parametrizzare matrici 2D e 3D. Le matrici in T-FLEX CAD possono essere circolari o lineari, e possono essere costruiti in due direzioni. Il primo esempio dimostra una matrice 2D che viene automaticamente costruita all’interno di specifici limiti di lunghezza. Gli elementi necessari possono essere rimossi e il sistema monitirizza gli elementi rimossi se la matrice viene ricostruita parametricamente.

Il secondo esempio mostra una matrice circolare 3D, che distribuisce i fori su un pattern cilindrico. I modelli con un numero variabile di elementi possono esser costruiti molto facilmente in T-FLEX CAD modificando la geometria degli elementi ai quali le matrici sono associate. Uno degli esempi mostra la parametrizzazione della matrice, in cui il numero di fori varia a seconda dell’altezza e del diametro del cilindro.

Il terzo esempio mostra una matrice lineare a due direzioni, in cui i fori vengono distribuiti su un pattern piano. I fori presenti nella matrice possono essere vincolati a particolari geometrie. In questo caso è possibile osservare che modificando il contorno della piastra, i fori popolano correttamente l’area modificata.

Uso dei grafici nella parametrizzazione di T-FLEX CAD

11. T-FLEX CAD include un editor grafico integrato. I grafici possono essere utilizzati per definire la legge di variazione di un parametro rispetto ad un altro. Usando un grafico, è possibile definire le variazioni di una variabile rispetto ad un’altra, alterare i parametri di un’operazione, ad esempio un raggio di raccordo variabile, la legge di variazione di un angolo di inclinazione, etc. L’esempio in basso dimostra come i grafici possono essere usati per definire i valori di un raggio variabile su una scala graduata.


I grafici sono anche usati nell’analisi ad elementi finiti e dinamica, per memorizzare i risultati e per definire le leggi di variazione dei parametri calcolati (ad esempio, le caratteristiche non lineari della forza di una molla, le leggi di variazione non lineari delle caratteristiche di forza dei materiali in cui sono inclusi svariati cicli di carico, tenendo conto della fatica del materiale).

Un altro esempio mostra che l’uso dei grafici permette anche di controllare l’angolo di inclinazione e la scala di profili lungo una traiettoria di Sweep.

Esempi delle potenzialità parametriche di T-FLEX CAD (continua)

12. I modelli parametrici T-FLEX CAD assicurano la consistenza geometrica del modello a fronte di modifiche che implicano i reorientamento simmetrico. La geometria dello sketch viene preservata in queste modifiche e non necessita di venire ridefinita.

13. T-FLEX CAD prevede speciali operazioni “parametriche” nelle quali la geometria viene parametricamente cambiata al variare dei parametri.

Nell’esempio viene costruito un corpo con un’operazione di scorrimento (Sweep) parametrica. Il corpo viene costruito in una singola operazione. Al variare dei parametri dello Sweep e del profilo di scorrimento iniziale viene alterato il modello.

Un esempio di costruzione di un manto di copertura realizzato usando il comando “Matrice parametrica”. Viene dapprima creato un elemento strutturale. Quindi questo elemento viene replicato usando il comando di Matrice parametrica in modo che ricopra completamente il settore del manto desiderato. Quando le dimensioni del manto vengono modificate, gli elementi vengono ristrutturati in accordo con le condizioni di riempimento specificate.


14. T-FLEX CAD consente il controllo parametrico della “soppressione” di operazioni in un modello. Il seguente esempio dimostra la variabilità di un modello parametrico attraverso il controllo della soppressione o abilitazione di operazioni. Questo esempio viene eseguito senza “configurazioni”, a causa dell’elevato numero di combinazioni possibili.

Associatività bidirezionale distinta di modelli 3D e proiezioni 2D in T-FLEX CAD

15. T-FLEX CAD consente una associatività bidirezionale distinta di modelli 3D e proiezioni 2D. Nell’esempio in basso viene creata una proiezione usando un modello 3D. Le quote di controllo vengono automatiamente trasferite nella proiezione, ed è possibile osservare che modificando le quote nel disegno 2D viene aggiornato il modello 3D. Questa è una versione standard per dimostrare l’associatività bidirezionale in molti sistemi. T-FLEX tuttavia implementa una associatività bidirezionale distinta; oltre alla possibilità di manipolare le originali quote di controllo generate durante la proiezione, è possibile introdurre in quest’ultima ulteriori quote, modificando le quali è possibile intervenire su tutti i parametri del modello. In T-FLEX CAD le proizioni sono connesse in modo associativo con l’intero modello parametrico, e ciò permette di introdurre tutte le quote necessarie a modificarlo.

16. In T-FLEX CAD è possibile realizzare la parametrizzazione di parti separate di un disegno o di un modello 3D. La parametrizzazione in T-FLEX CAD “non ostruisce” altri convenzionali strumenti di modellazione che sono presenti in tutti i sistemi. Ad esempio, un disegno non parametrico può essere esportato in formato DWG e quindi una parte del disegno può essere resa parametrica.

Nella prima parte di questo documento sono state descritte solo alcune delle potenzialità parametriche di T-FLEX CAD che possono essere utili nella creazione di alcune parti. T-FLEX CAD estende la parametrizzazione non soltanto ai disegni 2D ed ai modelli 3D, ma anche agli assemblaggi. Qualsiasi disegno (o modello) in T-FLEX CAD può essere inserito in un altro disegno (o modello), formando assemblaggi di disegni (o modelli). Nella parte successiva, verrà trattata la parametrizzazione degli assemblaggi, la possibilità di ottenere automaticamente disegni di dettagli e distinte base, la possibilità di creare versioni personalizzate dell’applicazione senza programmazione, l’uso della parametrizzazione avanzata per sviluppare prodotti esclusivi, la differenza fra “parametrizzazione” e “configurazoni”, le capacità esclusive di T-FLEX per creare frammenti ed assemblaggi “intelligenti” e molte altre interessanti caratteristiche della parametrizzazione.

Continua…

Questo articolo ti piace?