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Toleranzen

Produkt: Rhino
Zusammenfassung: Ein Überblick über Toleranzen in Rhino und wie man am Besten mit ihnen arbeitet.

Toleranzen, Toleranzen, Toleranzen ...?

Was bedeuten all diese Zahlen? Wie soll ich sie in Rhino einstellen?

Das Thema “Dateitoleranzen” wird immer wieder von neuen Benutzern angesprochen. Viele Modellierprogramme erlauben nicht, dass Sie Ihre eigenen Toleranzen definieren, sondern bestimmen diese für Sie - ob Sie wollen oder nicht. Mit Rhino haben Sie den Vorteil, dass Sie Ihre eigenen Toleranzen Ihren Bedürfnissen entsprechend definieren können. Man muss aber über etwas Erfahrung und Wissen verfügen, um sie richtig einstellen zu können.

1: Was sind Toleranzen?

Toleranzen geben die gewünschte Präzision bzw. den Spielraum für Fehler wieder, den Sie in Ihrem Projekt akzeptieren können. Nichts ist 100% genau oder perfekt. Verschiedene Projekte und Objektgrößen haben unterschiedliche Genauigkeitsbedürfnisse. Sie möchten wahrscheinlich nicht versuchen, ein Gebäude mit dem gleichen Präzisionsniveau wie eine Schweizer Uhr zu erzeugen, und umgekehrt würde es ebenso wenig Sinn ergeben (wenn nicht unmöglich sein).

Die technischen Methoden zur Bestimmung von Toleranzen sind sehr spezifisch und komplex und werden hier nicht im Detail behandelt. Vielmehr sollen Informationen bereitgestellt werden, die als Leitfaden zur Einstellung Ihrer Modellierungsprojekte in Rhino dienen können. Abhängig von der verwendeten Vorlagen stellt Rhino die absoluten Toleranzen standardmäßig auf 0,01 oder 0,001 Einheiten ein (unabhängig von der tatsächlich verwendeten Einheit wie Zoll, mm, Meter, etc.). Sie können auch eigene Vorlagen mit anderen Toleranzen erstellen. Aber was bedeutet denn nun absolute Toleranz eigentlich?

2: Absolute Toleranzeinstellungen in Rhino

Im Rhino-Kontext bestimmt die Einstellung der absoluten Toleranz den maximal zulässigen Abstand, den zwei Objekte oder Elemente haben können, während sie für einen bestimmten Zweck immer noch nahe genug beieinander liegen. Nahe genug bedeutet, dass zwei Oberflächen oder Kurven noch verbunden werden können oder dass eine Näherungsoperation wie das Aufziehen eine Oberfläche erzeugt, deren Kanten den Leitkurven innerhalb der absolut bestimmten Toleranz folgen.

Anmerkung: Bei Verbindungen gilt die doppelte absolute Toleranz, weswegen man immer behutsam vorgehen sollte.

Was ist eine “Näherungsoperation”?

Manche Objekte können mathematisch so genau definiert werden, wie es die Fließkommagenauigkeit Ihres Computers zulässt - die extrem winzigen Toleranzen hierbei können vernachlässigt werden. Manche Befehle beruhen jedoch auf einer näherungsweisen Berechnung, damit Kurven oder Oberflächen mit anderen Kurven oder Oberflächen übereinstimmen oder zusammenpassen. Je exakter Ihre Lösung sein soll, desto länger dauert die Berechnung - dabei kann sich der PC sogar ganz aufhängen. Die absolute Toleranz teilt Rhino mit, wann die Berechnung “gut genug” ist und abgeschlossen werden kann.

Ein weiterer Nachteil zu strikter absoluter Toleranzen ist, dass Rhino in diesem Fall Schnittmengen und -linien mit viel zu vielen Kontrollpunkten bildet, die größer (Datenmenge), verrauschter (nicht so sanft) und schwerer zu bearbeiten sind.

Welches sind die “Näherungsoperationen”?

Alle Befehle, die den Schnitt zwischen Kurven und/oder Flächen finden, fallen darunter. Einige Befehle wären: Trimmen, Teilen, Schnitt, Kontur, Schnittkurve, Parallelfläche und -kurve, Projizieren, Aufziehen von einer und 2 Leitkurven, alle booleschen Operationen, FlächenVerrunden, KanteVerrunden etc.

Warum also nicht einfach mit losen Toleranzen modellieren?

Der Vorteil von loseren (größeren) Toleranzen ist die Ersparnis an Zeit und Datenmenge, während hingegen die Genauigkeit des Modells leidet. Und genau deswegen benötigt es auch einige Erfahrung zur Einstellung der Toleranzen, da immer ein guter Kompromiss gefunden werden muss.

Der Befehl Schnitt erstellt beispielsweise eine Kurve an der Schnittstelle zweier Oberflächen. Die entstehende Kurve muss nun innerhalb der absoluten Toleranz auf beiden Oberflächen liegen.

Versuchen Sie einmal, den Befehl “Schnitt” zu verwenden und speichern Sie die resultierende Kurve auf eine Seite ab. Dann fügen Sie der absoluten Toleranz eine Null hinzu und führen den Befehl erneut aus. Aktivieren Sie anschließend die Kontrollpunkte für beide Kurven. Die zweite Kontrollkurve wird mehr Kontrollpunkte haben, “schwerer” sein und sich näher an den beiden Oberflächen befinden. Ist nun eine Kurve “besser” als die andere? Dies kommt auf Ihre Ziele an. Wenn die näher beieinander stehenden Teile in Ihrem Herstellungsprozess keinen Vorteil ergeben, ist die erste, “leichtere” Kurve die bessere, da das Ergebnis eine kleinere Datei, schnellere Berechnungen und besser parametrisierte Oberflächen sind .

Daher benötigen unterschiedliche Objekte und Maßstäbe komplett unterschiedliche Toleranzen. Bei der Konstruktion der allgemeinen Form einer Autokarrosserie beispielsweise (bei der es wichtige Details in der Größenordnung von 1 mm geben mag), kann eine Dateitoleranz von 0,1 mm ausreichend sein Für kleinere Teile desselben Autos können aber vielleicht selbst 0,01 mm nicht ausreichen und der Motorinnenraum benötigt vermutlich eine Dateitoleranz von 0.001 oder sogar 0.0001 mm im Fall der Auflageflächen.

Eine Faustregel besagt, die Toleranz der Genauigkeit Ihres Herstellungsprozesses anzupassen oder eine Größenordnung kleiner (1/10) einzustellen bzw. eine Größenordnung kleiner als das kleinste herstellbare Detail Ihres Prozesses zu nehmen - je nachdem, was kleiner ist.

Benutzerdefinierte Toleranzen und Überschreiben

Bei manchen Befehlen wie NetzwerkFläche oder FlächeAnpassen kann die Toleranz für die betreffende Operation in einem Dialogfenster individuell angepasst werden, wobei die Standardtoleranz überschrieben wird. Mit der Option Neuanpassen können Sie ebenfalls eine eigene Toleranz für bestimmte Befehle eingeben.

Schließlich gibt es Befehle wir KantenVerbinden, bei denen die absolute Toleranz lokal überschritten werden kann, wenn Sie der Meinung sind, dass dies im speziellen Fall hilfreich ist. Verwenden Sie dies aber mit Vorsicht, da Sie hier wissentlich ungenau arbeiten.

3: Winkeltoleranzen und relative Toleranzen in Rhino

In Rhino gibt es zwei weitere Toleranzeinstellungen: Winkel und Relativ. Die relative Toleranz kann mit einigen wenigen Befehlen verwendet und im Allgemeinen in Ruhe gelassen werden. Die Winkeltoleranz ist wichtig, da Rhino daraus ableitet, in welchem Punkt zwei Punkte oder Flächen als “tangential” eingeordnet werden. Die Standardeinstellung von 1 Grad ist für feines Modellieren eher zu grob. Flächen, die 1 Grad außerhalb der Tangentialität liegen, können noch immer eine sichtbare Linie oder Falte aufweisen. Eine Einstellung von 0,1 Grad oder feiner erscheint mir sinnvoller.

4: Einfluss der Toleranzen auf das Projekt und den Workflow

In erster Linie ist es wichtig, die Toleranzen zu Beginn des Modellierungsprozesses festzulegen, da sie zwar im Nachhinein geändert werden können, ein mit einer gröberen Toleranz modelliertes Modell aber nicht durch eine feinere Einstellung derselben repariert wird. Es ist ratsam, Ihre Arbeit kontinuierlich zu überprüfen, indem Sie Elemente während der Erstellung verbinden. Wenn sie sich verbinden lassen, liegen sie innerhalb der Toleranzen, während im gegenteiligen Fall irgendein Fehler vorliegt, den Sie dementsprechend finden und korrigieren sollten. Dadurch verhindern Sie, dass das fertige Modell Problembereiche oder Inkohärenzen aufweist, die in einem späteren Abschnitt sehr schwer und zeitaufwändig zu reparieren sind, wobei ganze Bereiche komplett neu aufgebaut werden müssen.

Befehle wie Schnittmenge, Teilen oder Boolesche Operationen, die Schnittbefehle beinhalten, sind bei den Toleranzeinstellungen ebenfalls zu berücksichtigen. Oftmals kommt es vor, dass die Absolute Toleranz zu niedrig angesetzt ist und deswegen vollständige Schnitte nicht gefunden werden oder Boolesche Operationen aus diesem Grund nicht funktionieren (Toleranzen sind jedoch nicht der einzige Grund, aus dem diese Operationen scheitern können). Zu enge Toleranzeinstellungen können ebenfalls Probleme bereiten. Dadurch dauern die Berechnungen nicht nur übermäßig lange, sonder Rhino kann im schlimmsten Fall sogar abstürzen. Generell sollten Sie die absolute Toleranz im Bereich zwischen 0,001 und 0,0001 und in keinem Fall unter 1.0*e^-5 einstellen. Wenn Sie eine niedrigere Toleranz benötigen, sollten Sie stattdessen kleinere Einheiten verwenden.

5: Export in andere (nachgeordnete) Programme:

Wenn Objekte in eine Folgeanwendung (z.B. CAM-Software oder Solid-Modeler) exportiert werden sollen, muss auf die Präzision geachtet werden, die diese Programme für den Import benötigen. Hier hilft nur die Erfahrung weiter. Bei Unklarheiten fragen Sie in der Rhino-Support-Newsgroup nach, in der Sie immer jemanden finden, der die nötige Erfahrung hat und Ihnen weiterhelfen kann. Allgemein legen MCAD-Anwendungen Wert auf präzisere Objekte. Ihr gesamter Modellierungsprozess sollte von Anfang bis Ende auf demselben Präzisionsniveau stattfinden, damit Sie erfolgreich exportieren können.


de/rhino/faqtolerances.txt · Last modified: 2014/01/23 (external edit)