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

16 апрел€ 2013

«накомьтесь Ч геометрическое €дро C3D

Ќиколай √олованов, ќлег «ыков, ёрий  озулин, јлександр ћаксименко

ќт редакции isicad.ru: ¬след за темой BIM, обсуждение геометрических €дер стало столь попул€рным на нашем портале, что эта попул€рность уже не нуждаетс€ в напоминании и обосновании. ƒанный факт тем более при€тен, что тема геометрии — глубоко технологична и не имеет непосредственных проекций, скажем, в строительство метро в Ћондоне или в экономические аспекты возведени€ сооружений ќлимпиады в —очи. ¬се же, стрем€сь расширить круг обсуждени€ темы €дер и дать возможность некоторым читател€м глубже восприн€ть эту тему, напомним некоторые недавние публикации портала isicad.ru:

ѕодробную справку о геометрических €драх можно найти в статье PLMpedia «ядро геометрического моделировани€».

—егодн€ мы рады представить читателю хорошо сбалансированное и достаточно подробное описание сферы применени€ €дер вообще, поучительную историю возникновени€ и развити€ геометрического €дра ј— ќЌа, характеристику общей архитектуры и функциональности €дра C3D, описание особенностей его свежей версии, а также упоминание преимуществ C3D перед распространенными на мировом рынке продуктами. Ёксперты портала isicad, хорошо знакомые с тематикой геометрических €дер, склонны согласитьс€ с тем, что формально «Ќа сегодн€шний день €дро C3D — единственное в мире, объедин€ющее в одном продукте три важнейших модул€ —јѕ–» (имеетс€ в виду: моделлер, решатель, конвертер), хот€ читателю полезно знать, что в практическом плане основные поставщики €дер, конечно, обеспечивают пользователей указанным набором функций: Spatial: €дро ACIS или CGM + решатель GGCM или CDS + трансл€торы 3dInterOp, Siemens PLM: Parasolid + D-Cubed components + Parasolid Translators...

√лавное состоит в том, что, как справедливо утверждают авторы статьи: «... задач дл€ геометрических €дер много, а самих €дер — очень мало. ѕолноценные коммерческие €дра геометрического моделировани€ разработаны единичными командами в мире, а в –оссии компани€ ј— ќЌ — единственна€, кому это удалось».


–овно год назад со скромного постера на  онгрессе о Ѕудущем »нженерного ѕрограммного ќбеспечени€ (COFES) началс€ путь геометрического €дра C3D на рынок. ќ том, что интересного произошло за это врем€, мы и расскажем в данной статье. Ќо в начале нужно по€снить, что же такое €дро геометрического моделировани€ и кому оно нужно.

 ому нужно геометрическое €дро?

√еометрическое €дро — это программный компонент дл€ разработчиков прикладных решений. ќно представл€ет собой программную реализацию математических методов построени€ численных моделей геометрии реальных и воображаемых объектов, а также математических методов управлени€ этими модел€ми. „исленные модели используютс€ в системах, выполн€ющих проектирование (CAD), расчЄты (CAE) и подготовку производства (CAM) моделируемых объектов.

 аждый разработчик прикладного решени€ стоит перед выбором: писать ли необходимые математические алгоритмы самому или приобрести сторонний компонент. ” каждого подхода есть свои плюсы и минусы.

„то дает разработчику использование стороннего €дра? √лавное — это возможность быстро повысить функциональные возможности своего продукта, не занима€сь решением задач геометрического моделировани€, а работа€ над прикладными задачами приложени€. ¬торой важный момент — это снижение затрат на разработку продукта, ведь математические алгоритмы — сама€ сложна€ и трудоемка€ часть систем автоматизированного проектировани€.

ќсновные потребители геометрического €дра — это разработчики —јѕ–, производители 3D-пакетов. Ќо не стоит забывать о том, что €дро может пригодитьс€ и учебным заведени€м! ¬ частности, оно поможет в обучении студентов по курсам Ќачертательна€ геометри€, ћашинна€ графика, √еометрическое моделирование и ¬ычислительна€ геометри€, дл€ обучени€ будущих математиков-программистов и разработчиков —јѕ–. »спользовать напр€мую €дро (а не API CAD-систем) можно при выполнении научно-исследовательских работ, которым требуетс€ построение трехмерных геометрических моделей.  роме того, €дро геометрического моделировани€ может использоватьс€ как при написании вузовского специализированного программного обеспечени€, так и дл€ создани€ коммерческого ѕќ в рамках малых инновационных предпри€тий, активно создаваемых при университетах.

 стати, про предпри€ти€. ≈сли в организации есть сложные, узкоспециализированные задачи, дл€ решени€ которых на рынке нет программного обеспечени€ (или оно по каким-то причинам недоступно), то лицензирование €дра позволит такое ѕќ создать самим.  онечно, в штате предпри€ти€ должны быть программисты и аналитики, обладающие необходимым опытом и знани€ми.

 ак видите, задач дл€ геометрических €дер много, а самих €дер — очень мало. ѕолноценные коммерческие €дра геометрического моделировани€ разработаны единичными командами в мире, а в –оссии компани€ ј— ќЌ — единственна€, кому это удалось. » сейчас как раз врем€ поговорить о нашем C3D.

„то такое C3D?

–ешение о написании собственного геометрического €дра было прин€то в компании ј— ќЌ в 1995 году в рамках начала работ по созданию системы трехмерного моделировани€  ќћѕј—-3D, коммерческий выпуск которой состо€лс€ в 2000 году. ƒо 2012 года €дро не было коммерческим продуктом и использовалось только в составе собственной —јѕ–  ќћѕј—-3D. ¬се эти годы оно совершенствовалось, обеспечива€ функциональное развитие  ќћѕј—-3D. ѕеречислим основные вехи:

  • 2000 год: создано достаточное дл€ использовани€ в —јѕ– количество алгоритмов трехмерного твердотельного моделировани€;
  • 2001 год: реализаци€ решател€ геометрических ограничений и конвертеров в основные обменные форматы данных;
  • 2002 год: создание механизма построени€ ассоциативных видов по трехмерным модел€м;
  • 2003 год: по€вление основ поверхностного моделировани€;
  • 2004 год: описание математических алгоритмов создани€ элементов листового тела;
  • 2005 год: реализаци€ многотельного моделировани€;
  • 2007 год: поддержка каркасной модели;
  • 2008 год: реализаци€ кинематических сопр€жений дл€ моделировани€ механизмов;
  • 2009 год: поддержка атрибутов геометрической модели;
  • 2010 год: по€вление полноценного поверхностного моделировани€;
  • 2011 год: реализаци€ кроссплатформенности;
  • 2012 год: реализаци€ элементов пр€мого моделировани€.

17 лет команда разработки развивала геометрическое €дро: совершенствовала его архитектуру, создавала новую функциональность, модернизировала ранее реализованные методы. Ѕез уникального опыта, основанного на практическом применении  ќћѕј—-3D на дес€тках тыс€ч рабочих мест, невозможно было бы говорить о возможности выпуска C3D в свободное коммерческое плавание. —оздать конкурентоспособное €дро с нул€, без опыта практического применени€, просто невозможно.

Ќа сегодн€шний день €дро C3D — единственное в мире, объедин€ющее в одном продукте три важнейших модул€ —јѕ–:

  • геометрический моделировщик C3D Modeler, предоставл€ющий достаточный набор возможностей дл€ твердотельного и гибридного моделировани€, эскизировани€ и 2D-черчени€;
  • решатель геометрических ограничений C3D Solver, позвол€ющий накладывать вариационные зависимости на 2D и 3D элементы геометрической модели;
  • конвертер данных C3D Converter, обеспечивающий чтение/запись геометрической модели в основные обменные форматы.
¬се эти модули теперь доступны не только командам разработки внутри ј— ќЌ, но и всем желающим.

ѕервопроходцы

¬ эти дни, весной 2013 года, первый продукт, разработанный на €дре ј— ќЌ вне собственных подразделений разработки, выходит на рынок. Ёто ESPRIT Extra CAD — простой в использовании трехмерный моделировщик, встроенный непосредственно в попул€рную CAM-систему ESPRIT. »нтерфейс системы можно увидеть на рисунке 1. –азработка выполн€лась совместно компани€ми Ћќ ÷Ќ»“» и Rubius и будет анонсирована дл€ международной общественности на конференции ESPRIT World Conference 2013 в г. “ампа, —Ўј.

–ис. 1 ESPRIT Extra CAD

¬ конце года лицензию на €дро приобрела компани€ Ѕазис-центр, котора€ будет использовать наш компонент в конструкторских модул€х своей мебельной —јѕ–. ”же два этих событи€ говор€т о том, что компани€ ј— ќЌ не зр€ решила предоставить сторонним компани€м доступ к своему геометрическому €дру. –ынок действительно нуждалс€ в новом игроке!

 стати, говор€ о заказчиках C3D, не будем обходить вниманием и компанию ј— ќЌ, котора€ в феврале выпустила  ќћѕј—-3D V14 (рис. 2) Ч 3D-—јѕ–, построенную на новейшей, уже четырнадцатой, версии €дра C3D. ¬се текущие разработки ј— ќЌ сегодн€ также базируютс€ на нашем программном компоненте.

–ис. 2  ќћѕј—-3D V14

„то нового в C3D V14?

Ќова€ верси€ дл€ нас особенна€ — ведь это первый релиз продукта после объ€влени€ о старте лицензировани€ €дра внешним разработчикам. –анее все релизы выходили только в составе  ќћѕј—-3D. Ёто уже оказало вли€ние на продукт: теперь в развитии €дра мы опираемс€ на мнение не только разработчиков  ќћѕј—-3D, но и на пожелани€ новых клиентов. Ќачина€ с V14 €дро имеет свою систему защиты и возможность покомпонентного лицензировани€. ¬ остальном же развитие идет так же, как и раньше — совершенствуютс€ алгоритмы, расшир€етс€ функциональность, идет посто€нна€ работа над скоростью и надежностью.

C3D Modeler

‘ункциональные возможности модул€:

  • моделирование тел;
  • моделирование поверхностей;
  • моделирование листовых тел;
  • триангул€ци€ геометрической модели;
  • вычисление инерционных характеристик модели;
  • анализ столкновений элементов модели;
  • построение плоских проекций и разрезов модели.
¬ новой версии доработана операци€ скруглени€: по€вилась возможность остановки скруглени€ (рис. 3в) и остановки с площадкой (рис. 3г).

–ис. 3а
»сходна€ ситуаци€

–ис. 3б
Ѕыло возможно ранее

–ис. 3в
ќстановка скруглени€

–ис. 3г
ќстановка с площадкой

¬ операци€х ќболочка, ѕридание толщины и Ёквидистантна€ поверхность, имеющими в своей основе общие алгоритмы, по€вилась возможность обработки вырождени€ коротких ребер и поверхностей (граней). ƒл€ поверхностей возможна обработка как €вного (невозможность создани€ эквидистанты), так и не€вного вырождени€ (поглощение соседними гран€ми). Ќагл€дно это видно на рисунке 4.

–ис. 4а ќболочка: было

 

–ис. 4б ќболочка: стало возможным

»з крупных новинок также стоить отметить построение развертки линейчатого тела (на рис. 5 показан пример эллиптической обечайки).

–ис. 5 Ёллиптическа€ обечайка и ее развертка

C3D Solver

—егодн€ C3D Solver — это мощный решатель 2D-ограничений дл€ 2D-черчени€ и эскизов в 3D, а также решатель 3D-ограничений дл€ создани€ сборочных единиц и кинематического анализа.

¬ новой версии по€вилась возможность диагностики переопределенных систем ограничений. ¬  ќћѕј—-3D данна€ функци€ реализована в виде выделени€ оранжевым цветом «лишних» ограничений (см. рис. 6).

–ис. 6 ѕереопределенный эскиз в  ќћѕј—-3D

ƒоработана параметризаци€ NURBS-кривых: улучшилась решаемость системы ограничений, стало возможным множественное касание NURBS с другими кривыми. ќсобое внимание было уделено концевым случа€м — теперь обеспечена гладка€ стыковка контуров с участием сплайнов (см. рис. 7).

–ис. 7 ѕараметризаци€ NURBS

 роме этого существенно доработаны алгоритмы наложени€ ограничений на эллипс и проекционную кривую, улучшена работа на крупномасштабных чертежах.

C3D Converter

Ќа сегодн€шний день модуль поддерживает следующие форматы:

  • STEP (чтение/запись);
  • Parasolid (чтение/запись);
  • ACIS (чтение/запись);
  • IGES (чтение/запись);
  • STL (запись);
  • VRML (запись).
¬ V14 cущественно улучшена работа с импортированными поверхност€ми: теперь конвертер всегда распознает элементарные поверхности при импорте NURBS. “акже дл€ всех поддерживаемых форматов решена задача преобразовани€ NURBS-поверхностей, описывающих цилиндры или конусы, непосредственно в цилиндры или конусы и задача объединени€ поверхностей вращени€ при импорте (например, из половинок цилиндра получаем один).


ћы перечислили только основные новинки, всего их в новом релизе намного больше. Ѕольшинство из них уже нашли свое применение в только что вышедшей системе трехмерного моделировани€  ќћѕј—-3D V14. », мы надеемс€, еще найдут свое применение в новых системах, создаваемых нашими текущими и будущими пользовател€ми.

ядро геометрического моделировани€ C3D доступно дл€ лицензировани€ всем разработчикам —јѕ– и прикладных решений, вузам и промышленным предпри€ти€м. Ќа три мес€ца компонент можно получить на бесплатное тестирование. ¬с€ документаци€ на продукт доступна онлайн. ƒл€ удобства ознакомлени€ с €дром разработано небольшое приложение под операционные системы Windows и Linux, которое доступно в исходных текстах. ѕо всем вопросам, св€занным с C3D, обращайтесь на почту c3d@ascon.ru.

“акже не забывайте, что у вас есть возможность лично задать вопросы авторам статьи на семинаре «√еометрическое €дро C3D», которое состоитс€ 30 ма€ в ѕетергофе.

ќб авторах

јвторы статьи — «кост€к» команды геометрического €дра C3D:

Ќиколай √олованов

Ќиколай √олованов,
архитектор, руководитель разработки, кандидат технических наук.
¬ ј— ќЌ 17 лет.

ќлег «ыков

ќлег «ыков,
директор по продукту C3D.
¬ ј— ќЌ 12 лет.

ёрий  озулин

ёрий  озулин,
руководитель разработки C3D Modeler, кандидат технических наук.
¬ ј— ќЌ 7 лет.

јлександр ћаксименко

јлександр ћаксименко,
руководитель разработки C3D Solver.
¬ ј— ќЌ 13 лет.


„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: ЌаукоЄмкость инженерного софтвера

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.