¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

1 но€бр€ 2011

 ому и зачем нужно пр€мое моделирование? ќбзор конкурентных технологий

ƒмитрий ”шаковƒмитрий ”шаков

Ќасто€щий обзор написан по мотивам приглашенных докладов автора на Autodesk ‘оруме и Bricsys International Conference, прошедших в сент€бре-окт€бре 2011 г. в ћоскве и Ѕрюсселе соответственно.

 огда в 1985 г. —емен √ейзберг, эмигрант из ———–, бывший профессор Ћенинградского университета, основал в —Ўј компанию Parametric Technology Corporation (PTC) дл€ разработки MCAD-системы Pro/Engineer, предполагал ли он, что положенна€ в ее основу технологи€ параметрического моделировани€ на основе конструктивных элементов (parametric feature-based modeling) будет доминировать в отрасли на прот€жении четверти века и что все ведущие MCAD-системы (CATIA и NX, а также generation W в лице SolidWorks, Inventor и Solid Edge) станут идейными наследниками Pro/Engineer? » мог ли он догадыватьс€, что добившись небывалого коммерческого успеха, PTC неожиданно дл€ всех примет решение принести в жертву св€та€ св€тых — сам бренд Pro/Engineer?

—емен √ейзберг

–ис. 1. —емен √ейзберг, основатель PTC, отец Pro/Engineer и изобретатель технологии параметрического моделировани€ на основе истории построени€ конструктивных элементов.

јналитики небезосновательно полагают, что это решение PTC пр€мо св€зано с недавним поглощением компании CoCreate, €вл€ющейс€ пионером альтернативного подхода — пр€мого моделировани€. Ќовый бренд (Creo) и новые приложени€, раздел€ющие общий формат данных (Creo Parametric и Creo Direct), теперь отражают видение PTC современного состо€ни€ MCAD-рынка — доминирующей технологии на нем больше нет, а значит и «забронзовевший» бренд (Pro/Engineer) уже не нужен.

—амими названи€ми своих новых приложений PTC подчеркнула наличие двух подходов к твердотельному моделированию — параметрического и пр€мого, у каждого из которых имеетс€ сво€ ниша применени€. ¬ по€влении второго подхода просматриваетс€ пр€ма€ заслуга CoCreate.

CoCreate — пионер пр€мого моделировани€

ћало кто слышал о компании CoCreate до того, как четыре года назад корпораци€ PTC приобрела ее за 250 млн. долларов —Ўј.   тому времени CoCreate со штатом 280 сотрудников обслуживала потребности п€ти тыс€ч клиентов (среди которых фигурировали такие громкие имена как Fujitsu, HP, Liebherr, NEC, Panasonic, Epson) и зарабатывала в год $80 млн. Ќесмотр€ на скромные по нынешним временам числа (лидеры рынка зарабатывают на пор€док больше), компани€ CoCreate имела за плечами славную историю, уход€щую корн€ми в ќтдел механического проектировани€ (Mechanical Design Division) корпорации Hewlett-Packard. »менно в этом отделе в 1992 г. была разработана система трехмерного моделировани€ SolidDesigner. ¬ отличие от других известных MCAD-систем того времени, SolidDesigner опиралась на технологию динамического моделировани€ — как альтернативу моделированию на основе истории.

SolidDesigner

–ис. 2. MCAD-система HP Precision Engineering SolidDesigner — пионер рынка пр€мого моделировани€.

«десь мне сразу придетс€ сделать технологическое отступление, чтобы внести терминологическую €сность, т.к. выше в тексте € использовал уже четыре термина, относ€щихс€ к геометрическому твердотельному моделированию: параметрическое моделирование, пр€мое моделирование, динамическое моделирование и моделирование на основе истории. ѕод параметрической моделью логично понимать геометрическую модель с параметрами, измен€€ значени€ которых, можно получать разные варианты дизайна. ѕараметрическое моделирование — это фундаментальна€ концепци€ —јѕ–, позвол€юща€ существенно сократить затраты на внесение изменений в проект, создание новых модификаций изделий и т.п.

ќднако, в силу того, что первые реализации параметрических моделей были основаны на истории построени€ геометрии, между этими двум€ совершенно разными пон€ти€ми возникла устойчива€ св€зь. ƒействительно, историю построени€ модели (т.е. последовательность операций, которые были использованы дл€ создани€ геометрической формы тела с нул€) легко превратить в параметрическую модель, если с каждой операцией ассоциировать набор параметров.  оординаты и типы элементов плоского контура, высота его «выталкивани€», диаметр и форма отверсти€ €вл€ютс€ примерами таких параметров. »зменив их значени€ и заново «проиграв» (регенерировав) историю построени€, можно получить другую геометрию. ѕараметрические конструктивные элементы —емена √ейзберга в системе Pro/Engineer образовывали дерево, которое автоматически строилось в соответствии с историей создани€ модели и отражало взаимосв€зи между элементами. ѕозднее такой способ был повторен почти во всех MCAD-системах.

ƒанный способ параметризации — при всей его простоте и универсальности — имеет серьезные недостатки.  лючевой из них — его сложность и непрозрачность дл€ пользовател€. „тобы изменить геометрическую форму, требуетс€ найти в дереве построени€ нужный конструктивный элемент и пон€ть, значение какого параметра необходимо изменить. ѕри таком подходе не работает фундаментальный принцип пользовательского интерфейса WYSIWYG (What You See Is What You Get — вы видите ровно то, что получаете в результате), ведь редактируетс€ текстовое или численное значение параметра элемента, а в результате мен€етс€ геометрическа€ форма тела.

’орошо известно, что дл€ моделей со сложной геометрией истори€ построени€ может быть весьма длинной, а процесс ее регенерации может зан€ть длительное врем€, поставив пользовател€ MCAD в положение ожидающего и заставив его напрасно тратить свое врем€ и нервные клетки.

Feature Freeze in SolidWorks

–ис. 3. ћедленна€ регенераци€ дерева построени€ в системе SolidWorks вынуждает пользователей прибегать к ухищрени€м — типа «заморозки» регенерации отдельных элементов — с целью ускорени€ общего процесса.

ƒругой известный недостаток параметризации на основе истории состоит в том, что решение о том, какие параметры модели можно мен€ть, принимаетс€ в процессе ее создани€. ≈сли потом вам вдруг потребуетс€ помен€ть какой-то параметр, который отсутствует в дереве построени€, то решение дл€ вас будет непростым — либо перестроить модель с нул€, либо примен€ть сложные оптимизационные алгоритмы, которые путем варьировани€ значений определ€ющих параметров пытаютс€ подобрать желаемое значение требуемого параметра.

Ётот недостаток отражает общую проблему процедурного подхода к параметризации, разновидностью которого €вл€етс€ метод регенерации истории построени€. ѕроцедурный подход предполагает, что вы заранее делите все параметры модели на входные и выходные. »змен€ть можно только значени€ параметров первой группы, а значени€ выходных рассчитываютс€ в соответствии с предопределенными процедурами, формулами, историей построени€ и т.п.

Ќаконец, еще одной ключевой проблемой параметризации на основе истории €вл€етс€ невозможность применени€ этой технологии при работе с разнородными (multi-CAD) и унаследованными (legacy) данными. ƒело в том, что при трансл€ции модели из одного формата в другой истори€ построени€ обычно тер€етс€ — транслируетс€ только сама геометри€, котора€ в таком случае называетс€ «немой» (dumb). Ќекоторые дорогосто€щие трансл€торы способны конвертировать конструктивные элементы из одной системы в другую, но они не €вл€ютс€ панацеей, т.к. номенклатура конструктивных элементов в каждой системе сво€, и трансл€ци€ один-в-один невозможна в принципе. “о же самое можно сказать и о методах автоматического распознавани€ конструктивных элементов (automated feature recognition) в «немой» геометрии: они работают лишь в простейших случа€х, и общей проблемы не решают.

¬се отмеченные выше недостатки параметризации на основе истории были успешно преодолены в системе динамического моделировани€ SolidDesigner, котора€ впервые дала пользователю средства пр€мой манипул€ции элементами геометрической модели в трехмерном пространстве. Ёто стало возможным в первую очередь благодар€ €дру твердотельного моделировани€ ACIS, которое первым лицензировала у Spatial в 1989 г. как раз HP.

ядро ACIS моделирует геометрию твердого тела посредством граничного представлени€ (BRep) и реализует Ѕулевы операции между телами (которые служат основой дл€ процедурных конструктивных элементов). Ѕулевы операции глобальны в том смысле, что объединение, пересечение или разность двух тел требует трудоемких действий над их полными граничными структурами (собственно, в этом-то и кроетс€ проблема с производительностью параметрических систем на основе истории построени€). ќднако, Spatial в своем €дре реализовала также так называемые локальные операции, дл€ выполнени€ которых достаточно работать лишь с некоторой окрестностью границы тела. ¬о многих случа€х локальные операции не требуют изменени€ топологии модели (числа и св€зности ее граней, ребер и вершин), а значит могут выполн€тьс€ весьма эффективно. «а подробност€ми отсылаю желающих к статье «HP PE/SolidDesigner: Dynamic Modeling for Three-Dimensional Computer-Aided Design», опубликованной в окт€брьском номере корпоративного журнала Hewlett-Packard за 1995 г.

Ћокальные операции в ACIS

–ис. 4. Ћокальные операции в ACIS — основа дл€ эффективной реализации пр€мого моделировани€.

ƒинамическое моделирование позвол€ет пользователю выбрать в модели одну или несколько граней и перенести или повернуть их. —истема SolidDesigner помогала пользователю автоматизировать выбор смежных граней, образующих один конструктивный элемент (карман, выступ или отверстие). —истема позвол€ла также скопировать конструктивный элемент с одной грани тела на другую.

ѕараметрический контроль над геометрией осуществл€лс€ с помощью так называемых управл€ющих значений. ѕользователь мог задать в модели одну или несколько 3D-меток, специфицирующих требуемые рассто€ни€ и углы между гран€ми, а система автоматически выполн€ла соответствующие локальные операции, чтобы удовлетворить эти метки по очереди. »теративный решатель при этом не использовалс€.

¬ 1996 г. HP под напором своих заказчиков, многие из которых разрабатывали собственные MCAD-системы, выделила свой отдел механического проектировани€ в отдельную компанию CoCreate, в 2000 продала ее инвестиционным фондам, а семь лет спуст€ она попала под контроль PTC (пр€мой наследник продукта SolidDesigner теперь известен под именем Creo Elements/Direct, а наработанные идеи реализуютс€ в новом продукте Creo Direct, €вл€ющимс€ — как и Creo Parametric — ничем иным, как реинкарнацией почившего в бозе Pro/Engineer).

ѕодход, предложенный компанией CoCreate, получил название пр€мое моделирование (термин динамическое моделирование так и не прижилс€). ѕр€мое моделирование геометрии позвол€ет модифицировать ее независимо от истории построени€. ѕри этом не стоит путать способ моделировани€ геометрии (с деревом построени€ или без такового) и способ ее редактировани€. Ќа это справедливо указывает ѕол ’эмилтон, работавший в Hewlett-Packard с 1977 г. и перешедший вместе с другими сотрудниками сначала в CoCreate, а затем в PTC, в серии своих публикаций «–едактирование трехмерной геометрии».

ѕр€мое редактирование — это и есть перенос/вращение/копирование/удаление одной или нескольких граней тела (например, образующих один конструктивный элемент). ј вот использование управл€ющих размеров или конструктивных элементов — это уже косвенное редактирование. ѕр€мое редактирование типично дл€ систем пр€мого моделировани€, косвенное — дл€ систем на основе истории построени€. ќднако в том же SolidDesigner присутствовали оба вида редактировани€. ј разработчики IRONCAD впервые показали пр€мое редактирование в рамках моделировани€ на основе истории. ¬прочем, все эти результаты до поры до времени оставались незамеченными рынком.

ѕовторное открытие пр€мого моделировани€

¬се изменилось в 2007 г. ¬ декабре того года PTC объ€вила о своей сделке с CoCreate, а в апреле вышла перва€ верси€ абсолютно новой системы пр€мого моделировани€ SpaceClaim. ќдноименна€ компани€, созданна€ бывшими сотрудниками PTC (куда же без нее?) Ѕлейком  уртером и ƒэвидом “ейлором, громко прозвучала на рынке, когда ее директором был назначен легенда отрасли ћайкл ѕейн. —ооснователь PTC и SolidWorks, он помог новой компании привлечь внимание серьезных инвесторов и набрать солидный портфель клиентов. Ќасто€щим успехом стало заключение OEM-соглашений с крупнейшим в мире производителем металлорежущих станков TRUMPF и ведущим поставщиком ѕќ дл€ инженерного анализа ANSYS. “ем самым SpaceClaim четко обозначила две ниши, где пр€мое моделирование может приносить существенную пользу: подготовка геометрических моделей дл€ CAM и CAE. “ретьей нишей стало концептуальное проектирование.

SpaceClaim Engineer

–ис. 5.  атализатор современной мании пр€мого моделировани€ — система SpaceClaim.

¬ принципе, SpaceClaim не предложил ничего нового, чего не было бы в SolidDesigner: то же €дро (ACIS), та же концепци€ «умного выбора» граней (smart selection), те же операции пр€мого и косвенного моделировани€. ќднако, поскольку система была с нул€ разработана дл€ платформы Windows, она выгл€дела не в пример современнее CoCreate, а маркетингового шума произвела больше в разы: каждый год компани€ SpaceClaim рапортовала о трехкратном росте клиентской базы (не раскрыва€, впрочем, абсолютных показателей).

» большие вендоры дрогнули. √од спуст€ Siemens PLM Software объ€вила о своей синхронной технологии (признавшись, что она разрабатывалась еще в те времена, когда компани€ носила им€ Unigraphics), в 2009 Dassault Systemes €вила миру CATIA V6 LiveShape, а Autodesk — Inventor Fusion. Ёто были приложени€ дл€ пр€мого моделировани€, совместимые по формату данных с системами на основе истории построени€ от тех же поставщиков.

ѕоскольку LiveShape толком никто не видел (на просторах интернета нет ни одного сколь-нибудь исчерпывающего обзора возможностей этого приложени€), € буду говорить далее лишь о подходах Siemens и Autodesk. Ќо сначала напомню о собственном подходе под названием вариационное пр€мое моделирование, о котором € впервые написал еще в 2007 г. в статье «“ехнологии вариационного проектировани€ дл€ разработки типичных приложений —јѕ–» , а в 2008 г. изложил более подробно в материале «¬ариационное пр€мое моделирование, или как сохранить намерени€ проектировщика в —јѕ– без истории построени€» Ќапомню потому, что оба предложенных позднее подхода (и Autodesk, и Siemens) имеют много концептуально общего с вариационным пр€мым моделированием.

¬ариационное пр€мое моделирование

 огда € выше говорил о недостатках процедурного подхода к параметризации (основной из которых состоит в априорном разделе параметров на входные и выходные), € не упом€нул о давно известной альтернативе, называемой вариационным моделированием. ¬ рамках вариационного моделировани€ параметрические св€зи в модели задаютс€ декларативно — перечислением ограничений, св€зывающих ее элементы. ѕри этом ограничени€ (в отличие от процедур, формул и истории построени€) не €вл€ютс€ направленными — они не определ€ют, какие из св€занных параметров €вл€ютс€ входными, а какие выходными. “ем самым ограничени€ легко могут образовывать циклические зависимости между параметрами (например, x=2*y и y=x-2), а значит требуетс€ специальный итеративный решатель, который возьмет и решит скопом все заданные ограничени€, вычислив новые значени€ дл€ всех вход€щих в них параметров.

ѕодобные решатели хорошо известны. ќдними из первых коммерческих продуктов стали решатели 2D/3D DCM, разрабатываемые компанией D-Cubed (ныне часть Siemens PLM Software) с конца 1980-х гг. —ейчас они конкурируют на рынке с компонентами LGS 2D/3D, разрабатываемыми в российской компании Ћ≈ƒј— с 2001 г. и недавно получившими нового владельца в лице бельгийской компании Bricsys. “радиционными област€ми применений таких решателей были подсистемы двумерного параметрического черчени€ и трехмерного проектировани€ сборок. ќднако, решатели — в комбинации с эффективным €дром твердотельного моделировани€ — могут работать и с BRep-структурами, открыва€ возможность параметрического контрол€ твердотельной геометрии. »менно эту прикладную область € и предложил обозначить термином вариационное пр€мое моделирование.

¬ 2008 г. компани€ Ћ≈ƒј— выпустила первую, ограниченную в возможност€х реализацию вариационного пр€мого моделировани€ дл€ системы Google SketchUp, в 2009 начала более продвинутую разработку дл€ Rhino (перва€ коммерческа€ верси€ соответствующего плагина была выпущена в апреле этого года под названием RhinoWorks), а в 2010-2011 г. заключила контракты на разработку аналогичной функциональности в Bricscad и  ќћѕј—-3D. —амую эффективную на сегодн€шний момент реализацию технологии вариационного пр€мого моделировани€ можно наблюдать в Bricscad, и немала€ заслуга здесь принадлежит €дру ACIS — тому самому, что было положено в основу SolidDesigner и SpaceClaim.

ѕр€мое моделирование в Bricscad V12

–ис. 6. ¬ариационное пр€мое моделирование в Bricscad V12.

¬ажной частью предложенной технологии €вл€етс€ возможность избежать ручной спецификации большого количества ограничений, которые гарантировали бы сохранение конструктивной концепции (design intent) проектируемого издели€. ¬ системах пр€мого моделировани€ эту концепцию легко потер€ть. Ќапример, если вы возьметесь редактировать модель стола путем вращени€ верхней грани его столешницы (чтобы сделать столешницу наклонной к уровню пола), то скорее всего будете непри€тно удивлены результатом. ƒл€ корректной модификации такой модели требуетс€ одновременно вращать не только верхнюю, но и нижнюю, и боковые грани столешницы, чтобы сохранить их взаимную параллельность и перпендикул€рность соответственно. ¬ системах SolidDesigner и SpaceClaim такой функционал обеспечиваетс€ за счет применени€ шаблонов, позвол€ющих выбрать сразу несколько граней в модели (а в симпатичной системе TopSolid грани приходитс€ выбирать вручную, что на мой взгл€д существенно усложн€ет выполнение операций пр€мого редактировани€). ќднако, мульти-выбор дл€ сложных моделей может оказатьс€ неэффективным и несравнимым по мощи с распознаванием геометрических ограничений.

¬ариационное пр€мое моделирование — это комбинаци€ лучшего из двух миров: параметрическиого моделировани€ на основе истории и «чистого» пр€мого моделировани€, как видно из приведенной ниже таблицы:


Ќа основе истории построени€ «„истое» пр€мое моделирование ¬ариационное пр€мое моделирование
Ћегкость освоени€ и использовани€ Ќет ƒа ƒа
–абота в режиме WYSIWYG Ќет ƒа ƒа
¬рем€ отклика системы при внесении изменений ћедленно Ѕыстро Ѕыстро
¬озможность задани€ конструктивной концепции ƒа, с помощью конструктивных элементов Ќет ƒа, с помощью геометрических и размерных ограничений
–аспознавание конструктивной концепции ќграниченное простыми элементами Ќет ѕолное
ѕр€мое редактирование ќграниченное ѕолное ѕолное, с сохранением конструктивной концепции
ѕараметрическое редактирование ќграниченное деревом построени€ „астичное ѕолное
–едактирование импортированной геометрии Ќет ƒа ƒа

—инхронна€ технологи€

“о, что компани€ Siemens PLM Software €вила миру под названием синхронной технологии, на самом деле было известно специалистам и раньше. ¬ книге «Parametric and Feature-Based CAD/CAM» ƒжами Ўах и ћарти ћ€нтыл€ описывают два подхода к определению конструктивных элементов — процедурный и декларативный. ¬ рамках первого подхода задаетс€ процедура построени€ конструктивного элемента — эта же процедура работает и при изменении пользователем значений его параметров — элемент просто строитс€ заново с помощью Ѕулевых операций внутри геометрического €дра. ƒекларативный подход предполагает отдельные спецификации дл€ создани€ и редактировани€ элемента. ≈сли создание по-прежнему выполн€етс€ с помощью глобальных функций €дра, то редактирование происходит путем локального изменени€ границы тела после решени€ геометрических и размерных ограничений, определ€ющих конструктивный элемент.

Ќапример, элемент «выт€нутый профиль» можно определить заданием ограничений перпендикул€рности между плоскостью профил€ и боковыми гран€ми, образованными в результате его выт€гивани€, а также ограничением рассто€ни€ между плоскостью профил€ и выт€нутой гранью. “ака€ декларативна€ спецификаци€ конструктивных элементов позвол€ет применить к модели операции пр€мого редактировани€, т.е. трансформации граней тела. ¬ этом случае кажда€ трансформаци€ выполн€етс€ динамически с одновременным удовлетворением всех определ€ющих модель ограничений (мы называем соответствующий режим работы геометрического решател€ MUC — от англ. Move Under Constraints). ¬ результате после каждой трансформации все ограничени€ остаютс€ удовлетворенными, а это значит, что элементы модели сохранили свою конструктивную концепцию.

 омбиниру€ возможности €дра геометрического моделировани€ Parasolid и решател€ геометрических ограничений 3D DCM, специалисты компании Siemens PLM Software реализовали в Solid Edge так называемые синхронные (декларативно заданные с помощью ограничений) конструктивные элементы, предоставив своим пользовател€м выбор: либо сразу проектировать свои модели с использованием синхронных элементов, или строить гибридные модели с деревом построени€, включающим как классические процедурные (упор€доченные в терминологии Siemens), так и новые синхронные элементы (см. «—инхронна€ технологи€: попытка № 3»).

–ис. 7. —инхронна€ технологи€ в Solid Edge.

 омбинаци€ пр€мого моделировани€ с деревом построени€

 омпании Autodesk и PTC предложили своим пользовател€м другой подход, состо€щий в том, что пр€мое моделирование геометрии осуществл€етс€ в отдельных приложени€х (Inventor Fusion и Creo Direct соответственно), где пользователь примен€ют к модели операции пр€мого и косвенного (с помощью управл€ющих размеров) редактировани€, не име€ доступа к дереву ее построени€. Ќо затем та же сама€ модель может быть загружена в «классическое» приложение на основе истории построени€ (Inventor и Creo Parametric), где изменени€, сделанные с ней в системе пр€мого моделировани€, могут быть проинтегрированы в ее дерево построени€.

PTC примен€ет в этом месте довольно бесхитростный подход, дописыва€ псевдо-элементы типа MoveFace и EditRound к концу дерева построени€ (см. «ѕользовательский интерфейс Creo напоминает мне времена, когда € слушал музыку диско на кассетном плеере»), а Autodesk реализовала довольно хитроумный менеджер изменений, который способен перевести некоторые операции пр€мого редактировани€ в изменение параметров конструктивных элементов (но в общем случае скатыва€сь к тому же MoveFace).

»нтересно, что Autodesk в рамках Inventor Fusion и Autodesk 123D реализовала еще и простенький решатель ограничений, что сделало эти приложени€ немного похожими на разрабатываемые компанией Ћ≈ƒј— — за исключением того, что в продуктах Autodesk отсутствует модуль автоматического распознаванием ограничений, а сама номенклатура ограничений существенно беднее. ќднако, не вызывает сомнений, что этот функционал будет нарастать по мере выпуска новых версий.

–едактирование импортированной геометрии

ѕодходы компаний Siemens, Autodesk и PTC нацелены прежде всего на то, чтобы дать пользовател€м их «классических» приложений возможности пр€мого моделировани€. ¬идимо, не на шутку встревоженные активностью SpaceClaim и раздутой вокруг нее шумихой, эти уважаемые вендоры прежде всего решали задачу сохранени€ собственной клиентской базы. “ем самым они сказали своим пользовател€м: «’отели пр€мое моделирование? ѕолучите! “еперь вы можете быстро, удобно и нагл€дно (не хуже чем в SpaceClaim) редактировать собственные модели».

¬ернемс€, однако, к еще одной проблеме моделировани€ на основе истории, отмеченной в начале статьи: работе с разнородными и унаследованными данными. Ќеобходимость работы с такими данными не подлежит никакому сомнению: согласно недавнему опросу Aberdeen Research 82% опрошенных проектных подразделений используют в своей работе три и более форматов данных CAD, а 42% — более п€ти. ѕричины тому вполне объективны: необходимость тесной кооперации со смежниками и OEM-поставщиками, долгие жизненные циклы проектируемых изделий (превосход€щие жизненные циклы ѕќ), исторические причины развити€ бизнеса.

–ис. 8. ѕричины, вынуждающие проектировщиков работать с разнородными данными.

ј главной проблемой при работе с разнородными данными сами опрошенные назвали потерю интеллектуальности, присущей исходной модели в той системе, где она была создана. ¬ «чужой» системе тер€етс€ истори€ построени€ модели, тер€ютс€ параметрические св€зи между ее элементами. »менно в этом месте родилс€ термин «нема€» геометри€, который метко объ€сн€ет суть проблемы: геометри€ есть, но «рассказать» о своей конструктивной концепции она ничего не может.

—истемы пр€мого моделировани€ научили «немую» геометрию «говорить», но разговор получаетс€ неполноценным: как гарантировать, что в процессе редактировани€ не потер€етс€ заложенна€ в модель конструктивна€ концепци€? ќтвет € вижу в методах автоматического распознавани€ геометрических ограничений в гранитной модели. ≈сли две плоских грани тела расположены параллельно или перпендикул€рно друг другу, такое положение скоре всего не случайно. ¬идимо, они должны оставатьс€ параллельными (перпендикул€рными) при любой операции редактировани€ модели (за исключением того случа€, когда пользователь захочет €вно задать другой угол между этими гран€ми). јналогично можно сказать про отверсти€ равного диаметра, про карманы одинаковой глубины, про различные виды симметрии модели и т.п. ¬се это можно распознать и сохранить.

–аспознавание ограничений не в пример легче распознавани€ конструктивных элементов или реконструкции дерева построени€, ведь возможные геометрические соотношени€ легко проверить простым перебором граничных элементов. »менно в этом мне видитс€ ключ к интеллектуальности систем пр€мого моделировани€. » конечно возможности добавлени€ к «немой» геометрии пользовательских спецификаций (будь то распознанные конструктивные элементы или ограничени€) существенно помогают обогатить ее конструктивного концепцию.

¬ызовы пр€мого моделировани€

јхиллесовой п€той всех современных систем пр€мого моделировани€ все еще остаетс€ редактирование сложных NURBS-поверхностей. ќдно дело — распознать в модели с отсутствующей историей построени€ плоские, цилиндрические, сферические, конические, торические грани. ƒругое дело — пон€ть, что данна€ грань €вл€етс€ результатом применени€ операций sweep (заметани€ плоского контура при движении вдоль заданной кривой), loft (построение тела по его плоским сечени€м), blend (гладкого сопр€жени€ двух поверхностей) и т.п.

—ложные поверхности NURBS

–ис. 9. –едактирование сложных NURBS-поверхностей — вызов дл€ современных систем пр€мого моделировани€.

» все же технологи€ не стоит на месте. ”верен, мы скоро увидим, как лихо системы пр€мого моделировани€ будут «щелкать» стандартные машиностроительные детали, включающие подобные грани. ѕока же — если проектируемые вами издели€ имеют нетривиальную геометрическую форму — от использовани€ систем пр€мого моделировани€ лучше воздержатьс€.

«ато во многих других случа€х система пр€мого моделировани€ станет единственным правильным выбором. ¬ынуждены работать с разнородными и унаследованными данными? Ќет возможности инвестировать в обучение специалистов (научитьс€ правильной методологии моделировани€ на основе истории построени€ весьма непросто)? Ќаконец, нет денег на покупку дорогосто€щей лицензии («классические» MCAD-системы весьма недешевы)? “огда рассмотрите возможность использовани€ одной из систем пр€мого моделировани€, упом€нутых в этом обзоре. Ќадеюсь на интересную дискуссию с читател€ми в комментари€х к нему!

Ћитература

  1. Klaus-Peter Fahlbusch and Thomas D. Roser, «HP PE/SolidDesigner: Dynamic Modeling for Three-Dimensional Computer-Aided Design», October 1995 Hewlett-Packard Journal.
  2. Jami J. Shah and Martti Mäntylä, «Parametric and Feature-Based CAD/CAM», John Wiley & Sons, Inc., 1995.
  3. ƒмитрий ”шаков, «“ехнологии вариационного проектировани€ дл€ разработки типичных приложений —јѕ–», «јќ Ћ≈ƒј—, 2007.
  4. ƒмитрий ”шаков, «¬ариационное пр€мое моделирование, или как сохранить намерени€ проектировщика в —јѕ– без истории построени€», «јќ «Ћ≈ƒј—», 2008.
  5. ѕол ’эмилтон, «–едактирование трехмерной геометрии», 2009.
  6. ƒмитрий ”шаков, «—инхронна€ технологи€: попытка № 3», 2010.
  7. ¬ладимир ћалюх, «—оздание и пр€мое редактирование геометрии в Autodesk Inventor Fusion», 2010.
  8.  эри ќ’ оннор, «ќсновы возможностей взаимодействи€ геометрии в IronCAD», 2010.
  9. ƒмитрий ”шаков, «Ќа €дре», 2011.
  10. ƒилип ћенезес, «ѕользовательский интерфейс Creo напоминает мне времена, когда € слушал музыку диско на кассетном плеере», 2011

 омментариев: 61
id 2645     23 декабр€ 2011, 22:12
 инкогнито

÷итата из ƒмитрий ”шаков, id 2641:

ќбсуждение фичеров побудило мен€ написать отдельную статью, сравнивающую декларативный (в рамках ѕћ) и процедурный подходы к определению конструктивных элементов. ƒумаю скоро ее опубликовать.


„тож, доживЄм - увидим, если доживЄм. “олько пожалуйста учтите в статье (если ещЄ не поздно), что на сей раз оппонентом будет уже не SolidWorks, но св€зка NX8 - TCE, вместе со всеми WAVE, KBE и прочими прелест€ми т€жЄлой системы.

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 2652     25 декабр€ 2011, 22:41
 ѕавел »шмулкин
ќтвет инкогнито

... Ёто же откуда "така€ мощь". —начала SW, теперь NX? √де же, это ¬ы работаете, если не секрет конечно? ј то € уже бо€тьс€ ¬ас начинаю!
ћожет и впр€мь, секреты TOYOTA, вовсе и не секрет уже?

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 2653     25 декабр€ 2011, 22:44
 ѕавел »шмулкин
ќтвет ƒмитрий ”шаков

ƒмитрий, если ¬ас интересуют  онструктивно-технологические элементы, ¬ы спросите мен€, € ¬ам и расскажу и покажу =))), и оп€ть Toyota'вские "штучки" здесь будут уместны.

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 2654     25 декабр€ 2011, 22:54
 ѕавел »шмулкин
...ƒмитрий, € все же посмотрел фирменные питисишные ролики по ѕћ, заодно и по Free Style. Ќу ¬ы наверное видели у дассо такой модуль. ЅЁЁћ¬Ё'шную торпеду таким методом демонстрировали. “ехника, напоминает технику 3DS Max...
¬—≈ ∆≈ “јћ (¬ ѕћ CREO) ѕќƒ„≈– »¬јЋќ—№ - »ћѕќ–“Ќјя √≈ќћ≈“–»я!!!!!!!!!!!!!!!!

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 2659     26 декабр€ 2011, 16:22
 “урта ¬.√.
√оспода!
ѕочему то как то слабо на всех ресурсах —јѕ– обсуждаетс€ вот это событие:

ћинпромторг выделил 690 млн рублей на создание Ђнациональной гордостиї
http://www.izvestia.ru/news/508323

ј хотелось бы знать ваше мнение на этот счет.

ќтветить   ÷итировать выделенное

id 2662     26 декабр€ 2011, 23:27
 инкогнито

÷итата из ѕавел »шмулкин, id 2652:

... Ёто же откуда "така€ мощь". —начала SW, теперь NX?


ƒостаточно странный дл€ софтверного портала вопрос, между прочим.

÷итата из ѕавел »шмулкин, id 2652:

ћожет и впр€мь, секреты TOYOTA, вовсе и не секрет уже?


ћожно подумать, что в части секретов на €понцах свет клином сошЄлс€.

ќтветить   ÷итировать выделенное


ѕол€, помеченные * об€зательны дл€ заполнени€

  »м€ *

  e-mail

  web

¬ы можете ввести не более 3000 символов, осталось:

¬ведите
первые 3 символа:

 *

ќбновить



    

„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: ќб аллергии к рекламе и зарабатыванию денег

Ѕлог:  Ћ≈ƒј—: виндсерфинг, катамаран и другое

ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2017 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.