Problema de denominación topológica

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Introducción

El problema de denominación topológica en FreeCAD se refiere a la cuestión de que una forma cambie su nombre interno después de que se realice una operación de modelado (almohadilla, corte, unión, chaflán, filete, etc.). Esto dará lugar a que se rompan o se calculen incorrectamente otras características paramétricas que dependen de esa forma. Este problema afecta a todos los objetos de FreeCAD, pero es especialmente notable cuando se construyen sólidos con el Workbench PartDesign.svg Ambiente de trabajo DiseñoPieza, y al dimensionar esos sólidos con el Workbench TechDraw.svg Ambiente de trabajo DibujoTécnico.

  • En Workbench PartDesign.svg DiseñoPieza, si un rasgo se apoya en una cara (o borde o vértice), el rasgo puede romperse si el sólido subyacente cambia de tamaño u orientación, ya que la cara (o borde o vértice) original puede ser renombrada internamente.
  • En Workbench TechDraw.svg DibujoTécnico, si una dimensión está midiendo la longitud de un borde proyectado, la dimensión puede romperse si se cambia el modelo 3D, ya que los vértices pueden ser renombrados cambiando así el borde medido.

El problema de la denominación topológica es un problema complejo en el modelado CAD que se deriva de la forma en que las rutinas internas de FreeCAD manejan las actualizaciones de las formas geométricas creadas con el OCCT kernel. A partir de FreeCAD 0.19 se están realizando esfuerzos para mejorar el manejo del núcleo de las formas con el fin de reducir o eliminar tales problemas.

El problema de la denominación topológica afecta y confunde con mayor frecuencia a los nuevos usuarios de FreeCAD. En DiseñoPieza, se aconseja al usuario que siga las mejores prácticas discutidas en la página edición de características. Se recomienda encarecidamente el uso de objetos de referencia de apoyo como planos y sistemas de coordenadas locales para producir modelos que no estén fácilmente sujetos a tales errores topológicos. En DibujoTécnico, se aconseja al usuario que añada dimensiones sólo cuando el modelo 3D esté completo y no se modificará más.

Ejemplo

1. En la Workbench PartDesign.svg Ambiente de trabajo DiseñoPieza, crear un PartDesign Body.svg DiseñoPieza Cuerpo, luego use PartDesign NewSketch.svg DiseñoPieza NuevoBoceto y seleccionar el plano XY para dibujar el boceto base; luego realizar un PartDesign Pad.svg DiseñoPieza Pad para crear un primer sólido.

FreeCAD topological problem 01 solid.png

2. Seleccione la cara superior del sólido anterior y, a continuación, utilice PartDesign NewSketch.svg DiseñoPieza NuevoBoceto para dibujar otro boceto; a continuación, realice una segunda almohadilla.

FreeCAD topological problem 02 solid sketch 2.png FreeCAD topological problem 03 solid 2.png

3. Selecciona la cara superior de la extrusión anterior, y una vez más crea un boceto, y un pad.

FreeCAD topological problem 04 solid 3.png

4. Ahora, haz doble clic en el segundo croquis, y modifícalo para que su longitud sea a lo largo de la dirección X; haciendo esto se recreará el segundo pad. El tercer croquis y la almohadilla permanecerán en el mismo lugar.

FreeCAD topological problem 05 solid sketch 2.png FreeCAD topological problem 06 solid 2.png

FreeCAD topological problem 07 solid 3.png

5. Ahora, haz doble clic en el segundo croquis de nuevo, y ajusta sus puntos para que una parte de él esté fuera de los límites definidos por el primer pad. Al hacer esto, el segundo pad volverá a calcular correctamente, sin embargo, al mirar la vista de árbol, se indicará un error en el tercer pad.

FreeCAD topological problem 08 solid sketch 2.png FreeCAD topological problem 09 solid 2.png

FreeCAD topological problem 12 broken tree.png

6. Al hacer visibles el tercer croquis y la pastilla, queda claro que el cálculo del nuevo sólido no se ha realizado correctamente. El tercer croquis, en lugar de apoyarse en la cara superior del segundo pastilla, aparece en un lugar extraño, con su normal orientada hacia la dirección X. Esto da lugar a un pastilla no válido, ya que este pastilla estaría desconectado del resto del PartDesign Body.svg DiseñoPieza Cuerpo, lo que no está permitido.

El problema parece ser que cuando se modificó el segundo croquis, la cara superior de la segunda pastilla pasó de llamarse Face13 a Face14. El tercer croquis está unido a Face13 como lo estaba originalmente, pero como esta cara está ahora en el lateral (no en la parte superior), el croquis sigue su orientación y ahora está colocado incorrectamente.

FreeCAD topological problem 10 solid 2 sketch 3.png FreeCAD topological problem 11 solid 2 faces.png

7. Para solucionar el problema, el tercer croquis debe ser mapeado a la cara superior de nuevo. Seleccione el croquis, haga clic en la elipsis (tres puntos) junto a la propiedad DatosMap Mode y vuelva a elegir la cara superior del segundo pastilla. Entonces el croquis se mueve a la parte superior del sólido existente, y el tercer pastilla se genera sin problemas.

FreeCAD topological problem 13 remap sketch 2.png

FreeCAD topological problem 14 solid 2 sketch 3.png FreeCAD topological problem 15 solid 3.png

Reasignar un boceto de esta manera puede hacerse cada vez que haya un error de denominación topológica, sin embargo, esto puede ser tedioso si el modelo es complicado y hay muchos bocetos de este tipo que necesitan ser ajustados.

Solución

FreeCAD topological problem 16 dependency graph.png

El grafo de dependencia es una herramienta útil para observar las relaciones entre los distintos cuerpos del documento. El uso del flujo de trabajo de modelado original revela la relación directa que existe entre los bocetos y las almohadillas. Al igual que una cadena, es fácil ver que esta dependencia directa estará sujeta a problemas de nomenclatura topológica si cambia alguno de los eslabones de la secuencia.

Como se explica en la página edición de características, una solución a este problema es admitir bocetos no en las caras sino en los planos de referencia que están desplazados de los planos principales del DiseñoPieza cuerpo Origen.

1. Seleccione el origen del DiseñoPieza Cuerpo y asegúrese de que es visible. A continuación, seleccione el plano XY y haga clic en DiseñoPieza Plano. En el cuadro de diálogo de desplazamiento del accesorio, dele un desplazamiento en la dirección Z para que el plano de referencia sea coplanario con la cara superior del primer pad.

2. Repita el proceso pero esta vez añada un desplazamiento mayor para que el segundo plano de referencia sea coplanario con la cara superior de la segunda almohadilla.

FreeCAD topological problem 17 datum plane 1.png FreeCAD topological problem 18 datum plane 2.png

3. Seleccione el segundo croquis, haga clic en la elipsis junto a la propiedad DatosModo mapa y, a continuación, seleccione el primer plano de referencia. El plano de referencia ya está desplazado desde el plano XY del cuerpo, por lo que no es necesario un desplazamiento Z adicional para el croquis.

4. Repita el proceso con el tercer croquis y seleccione el segundo plano de referencia como soporte. De nuevo, no es necesario ningún otro desplazamiento Z.

5. El gráfico de dependencia muestra ahora que los croquis y los pads se apoyan en los planos de referencia. Este modelo es más estable, ya que cada croquis puede modificarse de forma esencialmente independiente de los demás.

FreeCAD topological problem 19 dependency graph datum planes.png

6. Haz doble clic en el segundo croquis y modifica la forma. El segundo pad debería actualizarse inmediatamente sin causar problemas topológicos con el tercer croquis y el tercer pad.

FreeCAD topological problem 20 independent solid 2.png

7. De hecho, cada boceto puede ser modificado sin interferir con los pads de los demás. Siempre que los pads tengan una longitud de extrusión suficiente, de modo que se toquen y formen un sólido contiguo, todo el cuerpo será válido.

FreeCAD topological problem 21 independent solids all.png

Notas finales

Añadir objetos de datos supone más trabajo para el usuario, pero en última instancia produce modelos más estables que están menos sujetos al problema de los nombres topológicos.

Naturalmente, los objetos de referencia pueden crearse antes de dibujar los bocetos y producir las almohadillas. Esto puede ser útil para visualizar la forma y las dimensiones aproximadas del cuerpo final.

Los planos de referencia también pueden basarse en otros planos de referencia. Esto crea una cadena de dependencias que también podría dar lugar a problemas topológicos; sin embargo, como los planos de referencia son objetos muy simples, los riesgos de tener estos problemas son menores que si se utiliza la cara de un objeto sólido como soporte.

Los objetos Datum, puntos, líneas, planos, y sistemas de coordenadas, también pueden ser útiles como geometría de referencia, es decir, como ayudas visuales para mostrar las características importantes en el modelo, incluso si no se adjunta ningún croquis directamente a ellos.

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