Lecture Autodesk inventor: Solid modeling data structures

Solid Modeling Data Structures

 

 


Types of Solid Modelers
Constructive solid geometry (CSG)
Boundary representation (B­rep)
Hybrid of CSG and B­rep
Categorization based upon way data is 
stored in database 

 

 


Constructive Solid Modeling 
(CSG)
Uses Boolean operations to create complex 
solids from primitives
Primitives, Boolean operations stored in 
database
Can make changes to primitives
Tree structure  
Range of shapes limited (only primitives and 
Booleans)
Since primitives stored (not surface boundaries), 
must recalculate model each time it is shaded

Calculation of NC tool paths for machining is a 
problem (surface info required)
 

 


CSG Tree Structure
Tree structure 
represents model 
history
Shows which 
primitives (leaves) 
and operations 
(nodes) were used, 
and their order

 

 


Boundary Representation Modeling 
Stores boundaries of solid in database 
(e.g., vertices, edges, faces)
Similar to surface modeling
More difficult to edit once stored
Edge information stored in a systematic 
way (CCW from outside)
Shading, hidden line removal can be 

displayed at will 
 

 


B­rep Data Structure

Euler’s Formula: V – E + F = 2
V = # of vertices
E = # of edges
F = # of faces
 

 


CSG and B­rep Comparison

    CSG 
information

Union of two 
box primitives

 

 

   B­rep 

information


Hybrid Systems
Most commercial solid modelers employ 
a combination of both CSG and B­rep
Store model using both CSG and B­rep 
methods


Uses CSG as primary, B­rep as secondary 
for display

Large file sizes

 

 


Modeling Kernels
Engine used by software to perform basic 
functions (Boolean operations, blending, 
mass properties, exporting geometry, 
chamfer/fillet) 
Common kernels: 



ACIS

Parasolid 

Easier to translate between modelers that 
use same kernel 
 

 


3D Modeling Software

 

 


Faceted versus Exact Representation

 

Faceted
 

Exact


Uses of Solid Models

 

Accurate representation of 3D objects
Aid to visualization, communication
Can extract 2D drawing information
Used to control CAM methods
Interference identification
Mass property determination
Analysis and simulation (finite element, 
kinematics, ergonomics, etc)
Rapid Prototyping 
 


Shortcomings of Solid Models 
Difficult to modify a model’s features 
Does not capture the design intent 
Design Intent is the purpose or function of 
a feature in a part (or of a part in an 
assembly)

 

 


Solid Modeling Data Structures

Khallas!