Верхом на ядре: интервью с автором геометрического ядра АСКОН

От редакции isicad.ru:

Как построить поверхность вращения в КОМПАС-3D? Конструктор легко назовет порядок действий: выбрать команду Поверхность вращения, указать эскиз, выбрать направление и угол вращения, нажать кнопку Создать объект.

Но выполнение данной операции может выглядеть и по-другому:

r(u,v) = p + ((c(u) - p)*i)i + (c(u) - p - ((c(u) - p)*i)i) cos v + i x(c(u) - p) sin v = p + r3(u) + r1(u) cos v + r2(u) sin v

Именно так описывает процесс создания поверхности вращения математическое ядро КОМПАС-3D.

Корреспондент «Стремления» Олег Зыков отправился в Коломну, чтобы узнать, как выглядит ядро КОМПАС-3D, непосредственно у его автора Николая Николаевича Голованова.

Что такое ядро? В САПР-сообществе не всегда есть четкое понимание, где закачивается ядро и начинается оболочка.

Первая группа — базовые объекты и алгоритмы, к которым относятся векторы, матрицы, точки, кривые, поверхности, алгоритмы построения проекций, пересечений, сопряжений.

Вторая группа — объекты и алгоритмы построения тел.

Третья группа — объекты и алгоритмы построения триангуляции, вычисления инерционных характеристик модели, проверки столкновений ее элементов, построения ассоциативных проекций модели.

Четвертая группа — объекты и алгоритмы геометрических ограничений, устанавливающие вариационные зависимости между элементами геометрической модели.

Пятая группа — объекты и алгоритмы конвертеров, которые обеспечивают обмен данными с другими системами.

Какие характеристики есть у ядер? По каким критериям их вообще можно сравнивать?

Для нас, разработчиков, большое значение имеют структурированность геометрического ядра, простота и понятность алгоритмов. Эти качества позволяют развивать ядро при минимальных затратах времени и других ресурсов.

Какова доля ядра в готовом продукте?

Поверхности в КОМПАС-3D появились только сейчас, в версии V12. А когда они были заложены в ядре? И почему не были реализованы раньше?

Появление терминов «поверхностное моделирование» и «твердотельное моделирование» обусловлено некоторыми особенностями последовательности и методов построения модели.

В поверхностном моделировании создают и модифицируют требуемым образом поверхности, описывающие отдельные элементы моделируемого объекта. Затем путём сшивки из полученных поверхностей собирают модель. Поверхностное моделирование позволяет сосредоточить усилия на сложных формах. В поверхностном моделировании действия выполняются над множеством точек, описывающем поверхность моделируемого объекта.

В твердотельном моделировании работа идёт с множеством точек, расположенных на поверхности моделируемого объекта и внутри него. Процесс построения модели начинается с создания модели простой формы. Далее модель изменяется необходимым образом.

В геометрическом моделировании также применяется процесс построения модели похожий на лепку. Для этого может использоваться модель любой стадии готовности: заготовка простой формы или почти готовая модель. Подобные возможности еще предстоит реализовать в нашей системе. Основы для этого заложены.

Вы пишите единственное в стране ядро для САПР. Что это для Вас значит?

Развивать геометрическое ядро мирового уровня не только сложно, но и чрезвычайно интересно. Мы гордимся результатами своего труда и получаем от него удовольствие.

Какое образование имеют специалисты, работающие над ядром? Куда пойти учиться, чтобы работать у вас?

Над геометрическим ядром работают специалисты с высшим техническим образованием, владеющие языком программирования С++, численными методами и знаниями высшей математики. Перечисленные знания можно получить в любом высшем техническом учебном заведении. Для нас важно, чтобы специалист имел опыт программной реализации численных методов и умение применять знания высшей математики для решения практических задач. Получить указанные опыт и умение можно во время учебы в вузе или во время работы после его окончания.

Расскажите о команде ядра.

Человек ядра

В 1989 году Александр Голиков и Татьяна Янкина ушли из КБМ и создали компанию АСКОН. И хотя начиналось всё с электронного кульмана, уже тогда они задумывали систему трехмерного параметрического моделирования, которая позволила бы фиксировать конструкторскую мысль не в виде плоского чертежа, а в трёхмерной модели. Своими идеями основатели АСКОН поделились с Николаем Головановым, и в1996 году он перешел на постоянную работу в АСКОН.

В то время на рабочих станциях уже функционировали системы твердотельного и поверхностного моделирования. И разработчики КОМПАС мечтали создать что-то подобное и даже лучшее, но на обычном персональном компьютере. Математическими проблемами в АСКОН занимались трое — Юрий Покидов, Владимир Зорин и Николай Голованов. Сегодня из той тройки остался один Николай Николаевич. Владимир Зорин уехал из России, работал в PTC (разработчик Pro/Engineer), потом перешел в SolidWorks. Юрий Покидов скончался несколько лет назад после тяжелой болезни.

Николай Голованов, как и 15 лет назад, продолжает выводить формулы и разрабатывать алгоритмы для развития и совершенствования ядра. Вместе с ним работают молодые специалисты — новое поколение математиков. Все вместе они создают интеллектуальную начинку, мозг системы КОМПАС-3D.