Model szkieletowy

Model szkieletowy (wireframe model) to jedna z podstawowych metod reprezentacji geometrii w systemach CAD. W tym podejściu obiekt opisywany jest wyłącznie za pomocą punktów i linii tworzących jego zewnętrzny obrys, bez definiowania powierzchni oraz objętości.

Nazwa „wireframe” pochodzi od podobieństwa takiego modelu do konstrukcji wykonanej z cienkich drutów tworzących szkielet obiektu.

Spis treści

Modelowanie geometrii w CAD

Aby przedstawić obiekt na ekranie komputera, jego geometria musi zostać opisana matematycznie w systemie CAD (Computer-Aided Design).

W zależności od stopnia złożoności i przeznaczenia stosuje się różne typy modeli geometrycznych:

modele szkieletowe,
modele powierzchniowe,
modele bryłowe.

Idea modelu szkieletowego

W modelu szkieletowym geometria obiektu budowana jest przy użyciu:

punktów,
krawędzi,
linii,
łuków,
krzywych.

Nie są natomiast definiowane:

powierzchnie,
objętość,
wnętrze obiektu.

Przykładowo sześcian można przedstawić wyłącznie poprzez osiem narożnych punktów oraz linie łączące te punkty.

Charakterystyka modelu wireframe

Model szkieletowy pokazuje jedynie „szkielet” obiektu, bez wizualnego wypełnienia ścian i powierzchni. Z tego powodu:

obiekt może wyglądać przezroczysto,
trudno określić, które krawędzie znajdują się z przodu,
geometria może być trudniejsza do interpretacji wizualnej.

Jednocześnie taki model jest bardzo prosty obliczeniowo i wymaga niewielkiej ilości danych.

Zalety modelu szkieletowego

Do głównych zalet należą:

mała ilość danych geometrycznych,
szybkie tworzenie modelu,
niewielkie wymagania obliczeniowe,
łatwa edycja podstawowej geometrii,
dobra podstawa do dalszego modelowania.

Modele wireframe były szczególnie popularne we wczesnych systemach CAD, gdy moc obliczeniowa komputerów była ograniczona.

Ograniczenia modelu szkieletowego

Model szkieletowy ma również wiele ograniczeń:

brak informacji o objętości,
brak informacji o powierzchniach,
trudniejsza wizualizacja rzeczywistego kształtu,
brak możliwości bezpośredniego obliczania masy lub objętości,
ograniczone zastosowanie w nowoczesnych analizach MES i CAM.

Dlatego współcześnie modele szkieletowe są zwykle wykorzystywane jako etap pośredni w modelowaniu.

Znaczenie modeli wireframe w modelowaniu CAD

Mimo ograniczeń model szkieletowy stanowi podstawę bardziej zaawansowanych technik modelowania.

Na jego bazie tworzy się:

modele powierzchniowe,
modele bryłowe,
geometrie do analiz MES,
modele do obróbki CAM.

W praktyce wiele złożonych modeli CAD rozpoczyna się właśnie od utworzenia szkicu szkieletowego.