isicad: Основы возможностей взаимодействия геометрии в IronCAD

Вице президент по маркетингу компании IRONCAD, LLC (Cary O’Connor V.P. of Marketing)

Этой статьей мы продолжаем серию публикаций, посвященных технологиям прямого редактирования геометрии, реализованным в различных САПР, см. "Синхронная технология: попытка № 3" и "Создание и прямое редактирование геометрии в Autodesk Inventor Fusion"

В последнее время в новостях MCAD индустрии вы, возможно, заметили большой объем статей на тему возможностей моделирования на основе истории построения и прямого моделирования. С самого зарождения в 1998 году, в IronCAD была возможность поддержки Истории построения и Прямого моделирования в единой структуре с интеллектуальной логикой. Хотя система присутствет на рынке на протяжении многих лет, до сих пор было довольно трудно донести ее концепцию в очень логичном и наглядном виде. Эта статья дает общий обзор технологий моделирования в IronCAD. Надеемся, она поможет вам понять некоторые преимущества системы IronCAD, недоступные в традиционных методах моделирования, а также дать представление о том, как сегодня позиционируется IronCAD среди вновь появляющихся технологий.

Давайте начнем с небольшого экскурса в историю появления IronCAD. В конце 90-х, главным образом, 3D моделирование было сфокусировано на параметрических приложениях с историей построения с небольшой подгруппой систем прямого моделирования. Многие пользователи этих технологий испытывали определенные трудности. В системах с историей построения такими сложностями были ограничения на концептуальном этапе проектирования, невозможность работать с импортированной геометрией для дизайна или других специфических процессов (таких как FEA), получать неожиданный результат из-за зависимости истории и других связей, и сложности с выполнением дальнейших незапланированных изменений в дизайне (конструкции) изделия в параметрических системах. В то время как пользователи систем прямого моделирования испытывали сложности в возможности создания и повторном использовании конструктивных элементов, а также при создании определенных геометрических правил, которые можно легко изменять и обновлять. IronCAD был рожден на основе этих потребностей. Он был первой системой, которая поддерживала моделирование на основе истории построения и прямое моделирование одновременно в структуре одной детали.

Хотя он был революционным на то время, пресса преподносила его только как систему прямого моделирования. Мы считаем, что причиной было то, что IronCAD сделал технологии очень не прозрачными для пользователя. В результате чего пользователи не знали, что те модификации, которые они выполняли в IronCAD, могли быть техническим препятствием в других системах с одним вариантом подхода к моделированию. Чтобы лучше проиллюстрировать это, позвольте мне привести очень простой пример.

В этом примере я проиллюстрирую простой случай, который может показаться пользователям логичным, но в тоже время он является реальным препятствием в параметрических системах с историей построения (особенно при концептуальном дизайне и при внесении изменений на последних стадиях моделирования). Сначала я начну с простого выдавливания под названием "Block". Далее, я сделаю вырез на грани блока, используя вырез выдавливанием "H-Block". Продолжу процесс добавлением простого отверстия на другой грани блока, которое врезается в "H-Block", проходя через всю деталь. В заключении, я удлиню одну опору, которая образованна в результате выреза "H-Block" из другого конструктивного элемента выдавливания. На данный момент мы работаем без всяких проблем. Теперь мы хотим переместить сделанное ранее отверстие на сегмент опоры, который только что создан в истории построения. "Куда оно делось!!" или "Что! Я не могу это сделать?" - скажут пользователи параметрических систем с историей построения. Причина такого поведения в порядке расположения конструктивных элементов в дереве построения. Сегмент опоры еще не существует на тот момент, когда создано отверстие. Таким образом, перемещение отверстия равноценно перемещению его в пустое пространство. Именно для таких случаев IronCAD добавил интеллектуальности в свою систему моделирования. При попытке повторить описанное ранее действие в IronCAD система логически понимает, что здесь присутствует геометрия, и автоматически управляет структурой детали для достижения логичного результата (переупорядочивание истории не требует прямого моделирования). IronCAD называет такую логику в истории построения "Динамической Историей" или "Нежесткой Системой Истории". Простой пример, но такая ситуация может сильно мешать пользователям систем, основанных на истории построения, при попытке внести изменения в случае, когда дерево построения начинает увеличиваться и особенно при работе нескольких пользователей над одной деталью.

Построение модели на основе истории построения

Результат перемещения отверстия (слева - зависимость истории, справа – динамическая история IronCAD)

Теперь давайте вернемся к нашему примеру. Если вы заметили, в нашей модели отверстие затрагивает две опоры (сквозное отверстие). На финальном этапе, когда мы хотели сместить отверстие, предположим, что мы решили переместить его так, чтобы такое изменение не оказало влияния на одну из опор. Другими словами, изменения на левой опоре не должны повлиять на другую. Это тот случай, когда на сцену выходит прямое редактирование "граней" (Direct "Face" Modeling, DFM). Вы просто выделяете грани, которые хотите изменить, а не сам конструктивный элемент. В данном случае, пользователь должен выделить внутреннюю грань отверстия на одной из опор и переместить ее, используя инструмент "Move DFM". В этот момент IronCAD должен автоматически определить, какие конструктивные элементы необходимо трансформировать для применения такого типа модификации.

Выделяем и перемещаем отверстие

Уведомление об объединении элементов

Результат операции прямого моделирования

Как видно из результата, система автоматически объединила конструктивные элементы, необходимые для такой модификации. Пользователю не требуется самостоятельно определять элементы, необходимые в данном случае. Из этого небольшого примера не совсем понятно, что именно произошло. Поэтому, сначала давайте добавим геометрические элементы к модели до применения операция прямого моделирования, чтобы лучше проиллюстрировать происходящее.

Как вы можете видеть по выделениям в красных рамках, я добавил к существующей модели несколько конструктивных элементов. Теперь давайте повторим операцию прямого моделирования над отверстием. Обратите внимание, что оригинальный базовый набор не изменен, те же самые конструктивные элементы, необходимые первоначально, по-прежнему используются и помещены в истории построения после базового набора. Конструктивные элементы, не влияющие на изменение, сохранены в оригинальном виде, как элементы истории построения. Это результат возможности интеллектуально определять конструктивные элементы, на которые повлияло прямое изменение, и внедрять конструктивный элемент прямого моделирования в деталь, основанную на истории построения. Это запатентованная технология, которую IronCAD разработал в 1998 году.

Результат операции перемещения грани со смешанным деревом из операций на основе истории и элемента прямого редактирования

По существу, происходит то, что IronCAD дает пользователям силу двух методологий моделирования в рамках одной детали, без необходимости для пользователя определять, какая из техник моделирования необходима в текущей ситуации. Просто делайте изменения, и система сделает все за вас (одновременно сообщив вам, что происходит). Позвольте мне осветить этот момент более подробно, когда эти возможности действительно вступают в игру.

Давайте начнем с примера, в котором мы построим модель, на основе истории построения. Не существует какого-нибудь особого порядка, но я сделал эту деталь так, что нижняя опора стала отдельным конструктивным элементом на следующем рисунке. Допустим, наш дизайн изменился таким образом, что необходимо повернуть опору параллельно верхнему блоку, чтобы получить общую плоскую плиту. Конечно, мы могли бы изменить историю и внести это изменение, поскольку я знаю, как модель была построена, но наилучшим способом добиться желаемого изменения является прямое моделирование. Таким образом, мы просто выделяем грани, необходимые для изменения, и поворачиваем их в нужное место (выглядит просто... на самом деле, это так и есть).

Обратите внимание, что IronCAD автоматически определил, какие элементы необходимы для модификации и объединил их для пользователя, оставив без изменения элементы, на которые не влияет модификация. В каких еще случаях этот тип автоматического определения может быть полезен пользователю? Обратимся к следующему примеру:

В этом примере мы имеем в конечном итоге конструктивный элемент прямого моделирования в сочетании с историей построения. Результат интересен тем, что происходит слияние граней (синяя и зеленая грань).

Теперь мы хотим переместить одну из этих граней, которая образована одновременно элементом прямого редактирования и элементом истории. Для пользователей IronCAD, в такой ситуации нет никаких сложностей. Вы просто выделяете грань и применяете инструмент прямого моделирования. Опять IronCAD интеллектуально определит, как управлять элементами и произведет изменения.

Возвращаясь к истокам IronCAD, скажем, что целью разработчиков было сделать доступными оба метода моделирования для пользователя, без необходимости определять, какой из методов правильнее применять для практической задачи. Задача пользователей проектировать, а не изучать философию систем моделирования - это то, к чему стремится IronCAD. Процесс заключается в построении модели на основе конструктивных элементов и модификации ее конструктивных элементов или перемещении граней в любой момент, когда вы хотите. Этот процесс одинаков как при работе с деталями, сделанными в IronCAD, так и при работе с импортированной геометрией. Для импортированных данных IronCAD может применять всю силу прямого моделирования для изменения модели, которая не содержит истории построения (или комбинацию методов, в случае, если пользователь добавляет конструктивные элементы).

Сейчас я должен признаться, что с 1998 года на рынке появилось множество отличных возможностей в области прямого моделирования, и в IronCAD отсутствуют некоторые из этих интересных возможностей. Тем не менее, наши разработки очень сильно сфокусированы на требованиях покупателей и, если быть честным, немногие клиенты обращались с просьбой о реализации этих новых возможностей. Однако, мы видим преимущества в нескольких из них, и IronCAD активно улучшается для появления их в будущих версиях. Мы уверенны, что причина того, что мы не видим активных просьб, состоит в том, что IronCAD является Гибридной системой Прямого моделирования и на основе Истории построения, одновременно с поддержкой интеллектуальных правил объединения этих методов в единой детали.

В целом, я надеюсь, что эта статья лучше объясняет концепцию IronCAD и то, как и почему существует этот продукт. Очевидно, есть причины, по которым индустрия активно пытается достичь возможности использовать технологии с историей построения и без нее в рамках работы с одной деталью. Другими словами, есть задачи, которые проще решить в каком-то конкретном режиме. Подводя итог, позвольте мне обозначить главные моменты, которые по настоящемму делают IronCAD уникальным инструментом и лидером в области инновационного проектирования:

"Динамическое" упорядочивание истории, которое автоматически управляет порядком конструктивных элементов для достижения логичного изменения модели. В системах с жесткой зависимостью порядка операций в дереве построения пользователям необходимо понимать структуру дерева и управлять ей для достижения требуемых результатов. Эта задача становится более сложной для пользователей при выполнении изменений в структуре, когда присутствует много зависимостей, связанных с изменением конструктивных элементов.
"Автоматическое объединение" элементов, необходимое для выполнения операций прямого моделирования. Система понимает, что ей необходимо для выполнения операции прямого моделирования, и четко информирует пользователя, какие элементы будут объединены для достижения результата.
Смешанное окружение с элементами на основе истории построения и без нее. Наличие режимов на основе истории и без истории не всегда позволяет достичь коректного результата. Требуется действительно смешанное (гибридное) дерево элементов, которое использует историю из комбинации обоих типов элементов, а не только группировку одних или других.
Восстановление элементов. Я не описывал эту возможность в статье, но об этом необходимо упомянуть. IronCAD также поддерживает возможность выделять грани в импортированной геометрии или в элементе прямого моделирования и конвертировать их в конструктивные элементы. Несмотря на то, что не всегда удается получить результат, данная возможность полезна для восстановления элементов с целью расширенной модификации (например, скругления или восстановление для редактирования эскиза).

PS: Небольшой пример, почему гибридные системы необходимы в некоторых случаях. Когда я говорю гибридные, я имею в виду системы, которые одновременно используют элементы на основе истории построения и прямого моделирования, управляя их порядком в дереве.

В этом примере используется простой набор элементов Block, Cylinder, H-Block и H-Hole с определенным порядком. Задача - сдвинуть цилиндр внутрь H-Block на нижнюю грань. Однако, существует дополнительное условие, чтобы элемент H-Hole прорезал отверстие через всю геометрию.

Если вы сдвинете отверстие как элемент истории, то в результате H-Block и H-Hole прорезают Cylinder (Цилиндр).

Если использовать только инструмент прямого моделирования, H-Hole не окажет эффекта на Cylindre.

Поэтому необходимо менять порядок операций в дереве построения, чтобы достичь конечного результата.

О компании IronCAD

Базирующаяся в Атланте, штат Джорджия, компания IronCAD является разработчиком и поставщиком решений для 3D проектирования, которые обеспечивают высокий уровень удовлетворения потребностей клиентов и производительности. Решения, которые могут использоваться как автономно, так и в качестве дополнительного решений для совместной работы более широкого решения PLM. Ее флагманский продукт IronCAD завоевал множество наград за инновационные технологии и занимает крепкие позиции в своей простоте использования и производительности. Продукты компании успешно используются тысячами клиентов по всему миру. Более подробную информацию можно узнать, посетив сайт компании - www.ironcad.com.

Сайт партнеров компании в Российской Федерации – www.3din.ru