Problème de dénomination topologique

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Introduction

Le problème de dénomination topologique dans FreeCAD fait référence au conséquences d’une forme qui change de nom interne après une opération de modélisation (protusion, coupe, union, chanfrein, congé, etc.). Cela a pour conséquence la casse ou le calcul incorrect d'autres caractéristiques paramétriques dépendantes de cette forme. Ce problème concerne tous les objets dans FreeCAD, mais est particulièrement important lors de la création de solides avec l'atelier PartDesign et lors de la cotation de ces solides avec l'atelier TechDraw.

  • Dans PartDesign, si une entité est prise en charge sur une face (ou une arête ou un sommet), elle peut se rompre si le solide sous-jacent change de taille ou d'orientation, car la face d'origine (ou l'arête ou le sommet) peut être renommé de manière interne.
  • Dans TechDraw, si une dimension mesure la longueur d'un bord projeté, elle risque de se briser si le modèle 3D est modifié, car les sommets peuvent être renommés, modifiant ainsi le bord mesuré.

Le problème de la dénomination topologique est un problème complexe en modélisation CAO qui découle de la façon dont les routines internes FreeCAD traitent les mises à jour des formes géométriques créées avec le noyau OCCT. Depuis FreeCAD 0.18, des efforts sont en cours pour améliorer la gestion des formes afin de réduire ou d’éliminer ces problèmes.

Le problème de dénomination topologique affecte et trouble le plus souvent les nouveaux utilisateurs de FreeCAD. Dans PartDesign, il est conseillé à l'utilisateur de suivre les meilleures pratiques décrites dans la page Édition de fonctions. L'utilisation d'objets de référence pris en charge, tels que les plans et les systèmes de coordonnées locaux, est fortement recommandée pour produire des modèles qui ne sont pas facilement sujets à de telles erreurs topologiques. Dans TechDraw, il est conseillé à l'utilisateur d'ajouter des cotes uniquement lorsque le modèle 3D est terminé et ne sera plus modifié.

Exemple

1. Dans l'atelier PartDesign, créez un corps PartDesign, puis utilisez nouvelle esquisse PartDesign et sélectionnez le plan XY pour dessiner l'esquisse de base ; effectuez ensuite une protrusion PartDesign pour créer un premier solide.

FreeCAD topological problem 01 solid.png

2. Sélectionnez la face supérieure du solide précédent, et utilisez nouvelle esquisse PartDesign pour dessiner une autre esquisse  ; effectuez ensuite une deuxième protrusion.

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

3. Sélectionnez la face supérieure de l'extrusion précédente et créez à nouveau une esquisse et une protrusion.

FreeCAD topological problem 04 solid 3.png

4. Double-cliquez à présent sur la seconde esquisse et modifiez la de manière à ce que sa longueur soit dans la direction X ; cela recréera la deuxième protrusion. Les troisième esquisse et protrusion resteront au même endroit.

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

FreeCAD topological problem 07 solid 3.png

5. Double-cliquez à nouveau sur la seconde esquisse et ajustez ses points de sorte qu'une partie de celle-ci se situe en dehors des limites définies par la première protrusion. En faisant cela, la deuxième protrusion se recalculera correctement, cependant en regardant la vue arborescente une erreur sera indiquée dans la troisième protrusion.

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

FreeCAD topological problem 12 broken tree.png

6. En rendant visible les troisièmes esquisse et protrusion, il est clair que le calcul du nouveau solide ne s'est pas déroulé correctement. La troisième esquisse, au lieu d'être appuyée par la face supérieure de la deuxième protrusion, apparaît dans un endroit étrange, avec sa normale orientée vers la direction X. Cela entraîne une protrusion non valide, car cette protrusion serait déconnectée du reste du corps PartDesign, ce qui n'est pas autorisé.

Le problème semble être que lorsque la deuxième esquisse a été modifiée, la face supérieure du deuxième bloc a été renommée de Face13 à Face14. La troisième esquisse est attachée à Face13 comme elle l’était à l’origine, mais comme cette face est maintenant latérale et non plus au dessus, l’esquisse suit son orientation et est maintenant mal positionnée.

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

7. Pour résoudre le problème, la troisième esquisse doit à nouveau être tracée sur la face supérieure. Sélectionnez l'esquisse, cliquez sur les points de suspension (trois points) en regard de la DATAMap Mode, puis choisissez à nouveau la face supérieure du second bloc. Ensuite, l'esquisse se déplace vers le haut du solide existant et le troisième bloc est généré sans problème.

FreeCAD topological problem 13 remap sketch 2.png

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

Le retraçage d'une esquisse de cette manière peut être effectué chaque fois qu'il y a une erreur de nom topologique. Toutefois, cette opération peut s'avérer fastidieuse si le modèle est compliqué et que de nombreuses esquisses de ce type doivent être ajustées.

Solution

Le graphe des dépendances est un outil utile pour observer les relations entre les différents corps du document. L'utilisation du flux de travail de modélisation d'origine révèle la relation directe qui existe entre les esquisses et les protusions. Comme une chaîne, il est facile de voir que cette dépendance directe sera sujette à des problèmes de dénomination topologique si l'un des liens de la séquence change.

FreeCAD topological problem 16 dependency graph.png

Comme expliqué dans la page d'édition de fonctions, une solution à ce problème consiste à prendre en charge les esquisses non pas sur des faces, mais sur des plans de référence décalés par rapport aux plans principaux des corps originaux de PartDesign.

1. Sélectionnez l'origine du corps PartDesign et assurez-vous qu'il est visible. Sélectionnez ensuite le plan XY et cliquez sur Plan PartDesign. Dans la boîte de dialogue Décalage, attribuez-lui un décalage dans la direction Z afin que le plan de référence soit coplanaire avec la face supérieure du premier bloc.

2. Répétez l'opération en ajoutant cette fois un décalage plus important afin que le deuxième plan de référence soit coplanaire avec la face supérieure du second bloc.

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

3. Sélectionnez la seconde esquisse, cliquez sur les points de suspension en regard de la propriété DATADATA Map Mode, puis sélectionnez le premier plan de référence. Le plan de référence est déjà décalé par rapport au plan XY du corps, de sorte qu'aucun autre décalage Z n'est requis pour l'esquisse.

4. Répétez le processus avec la troisième esquisse et sélectionnez le deuxième plan de référence comme support. Là encore, aucun décalage Z supplémentaire n'est nécessaire.

5. Le graphe de dépendance montre maintenant que les esquisses et les blocs sont pris en charge par les plans de référence. Ce modèle est plus stable car chaque esquisse peut être modifiée essentiellement indépendamment les uns des autres.

FreeCAD topological problem 19 dependency graph datum planes.png

6. Double-cliquez sur la deuxième esquisse et modifiez la forme. Le deuxième bloc doit être mis à jour immédiatement sans causer de problèmes topologiques au troisième dessin et au troisième bloc.

FreeCAD topological problem 20 independent solid 2.png

7. En fait, chaque esquisse peut être modifiée sans interférer avec chacun des autres blocs. Tant que les blocs ont une longueur d'extrusion suffisante pour qu'ils se touchent et forment un solide contigu, le corps entier sera valide.

FreeCAD topological problem 21 independent solids all.png

Remarques finales

Ajouter des objets de référence demande plus de travail à l'utilisateur, mais produit finalement des modèles plus stables et moins sujets au problème de dénomination topologique.

Naturellement, des objets de référence peuvent être créés avant que des esquisses ne soient dessinées et que des blocs ne soient produits. Cela peut être utile pour visualiser la forme approximative et les dimensions du corps final.

Les plans de référence peuvent également être basés sur d’autres plans de référence. Cela crée une chaîne de dépendances pouvant également entraîner des problèmes topologiques ; Cependant, comme les plans de données sont des objets très simples, le risque d’avoir ces problèmes est moindre que si la face d’un objet solide servait de support.

Les objets de référence, points, lignes, plans, et systèmes de coordonnées peuvent également être utiles en tant que géométrie de référence, c’est-à-dire en tant qu’aide visuelle pour montrer les caractéristiques importantes du modèle, même si aucune esquisse n’y est directement attachée.

Liens

Naming project : Efforts pour mettre en place une dénomination topologique robuste dans FreeCAD