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

3 декабр€ 2014

“ри измерени€ —јѕ– Ц один инструмент разработчика! ћоделирование, параметризаци€ и конвертаци€ данных в новом геометрическом €дре C3D V16

јркадий  амнев, менеджер по продукту C3D в компании C3D Labs

јркадий  амнев, C3D Labs “радиционно, в начале декабр€ дизайнеры, проектировщики и конструкторы по всему миру отмечают профессиональную дату Ц день компьютерной графики или день 3D-шника.  оллектив C3D Labs поздравл€ет своих коллег с этим замечательным праздником и с удовольствием объ€вл€ет, что именно 3 декабр€ - дата выпуска новой версии геометрического €дра C3D V16! ¬ерсии, над улучшением которой мы целый год усердно трудились, и сегодн€ представл€ем вам обновленный набор профессиональных инструментов дл€ разработки инженерного программного обеспечени€.

“ри базовых составл€ющих современной —јѕ–:

  • √еометрический моделировщик C3D Modeler
  • –ешатель параметрических ограничений C3D Solver
  •  онвертор данных C3D Converter

Ч от версии к версии совершенствуютс€ в тесном контакте друг с другом, обеспечива€ целостное развитие €дра C3D и отличную взаимную св€зь его отдельных компонентов. C3D остаетс€ единственным на рынке программным компонентом, предоставл€ющим разработчикам все три модул€ в одном продукте.

—троим модели

 оманда разработки C3D Labs Ч это профессиональный коллектив, увлечЄнный одной общей идеей создани€ максимально удобного инструмента дл€ разработки инженерного программного обеспечени€. »менно поэтому в работе над проектами нам часто приходитс€ принимать нестандартные решени€, выход€щие за рамки привычного понимани€ вещей. » мы стремимс€ к тому, чтобы разработчики 3D-систем на базе геометрического €дра C3D тоже могли творить без границ! ƒл€ этого мы расширили набор функционала дл€ создани€ геометрических форм различной сложности и усовершенствовали методы построени€ 2D/3D геометрии в C3D V16.

¬ новой версии €дра теперь можно размножать тела по заданной сетке (рис. 1) и по набору матриц трансформаций: поворота (измен€ющих ориентацию тел в трЄхмерном пространстве), перемещени€ (измен€ющих положение тел в пространстве) и масштабировани€ (увеличивающих размер тел) (рис. 2 и 3). ¬ кинематической операции образующа€ тела размножаетс€ дл€ разных положений относительно направл€ющей. Ёто позвол€ет усечь начало направл€ющей кривой, перенести образующую в начало усеченной направл€ющей и построить тело заметани€, совпадающее с исходным телом на оставшемс€ конечном участке (рис. 4). “акже подверглась изменению операци€ построени€ резьбы, котора€ теперь может быть адаптирована по начальному положению и длине отверсти€, по которому она нарезаетс€ (рис. 5).

–исунок 1. –азмножение тел по сетке

–исунок 2-3. –азмножение тел по набору матриц трансформаций

–исунок 4. –азмножение образующей в кинематической операции

–исунок 5. јдаптаци€ резьбы по положению и длине отверсти€

Ќе прекращаютс€ работы C3D Labs по реализации новых возможностей, св€занных с гибкой листового тела. ¬ этом году раздел был также подвергнут серьЄзным доработкам. ¬ частности, операци€ построени€ обечайки по одному эскизу с уклоном граней теперь выполн€етс€ с посто€нным радиусом сгиба (рис. 6), а построение конусных многогранников методом гибки листового металла достигаетс€ за счЄт сегментации опорных дуг отрезками (рис. 7). –ешена задача замыкани€ угла в операции построени€ тела из листового металла благодар€ заданию круговой обработки проблемного участка (рис. 8). ѕлюс стало доступным задание разных длин слева и справа у продлени€ сгиба, что позвол€ет проектировать листовые тела ещЄ более нестандартных форм (рис. 9).

–исунок 6. ѕосто€нный радиус сгиба при построении обечайки с уклоном граней

–исунок 7. —егментаци€ дуг отрезками дл€ построени€ конусных многогранников

–исунок 8.  ругова€ обработка замыкани€ угла при построении листового тела

–исунок 9. «адание разных длин слева и справа у продлени€ сгиба

Ѕлагодар€ комплексной оптимизации построений в C3D V16 значительно ускорилось выполнение сечений и разрезов в проекционных видах, а распараллеливание расчЄтов при выполнении данных операций вывело геометрическое €дро на качественно новый уровень работы с 2D-геометрией. ѕримечательно, что дл€ разного аппаратного обеспечени€ рабочих станций эти результаты измен€ютс€ в зависимости от количества €дер в CPU (рис. 10). “акже серьЄзной доработке подверглась процедура сшивки поверхностей при еЄ одновременном выполнении несколькими потоками, в результате чего повысилс€ уровень защиты задействованных потоков от несанкционированного доступа к ним.

–исунок 10. —реднее врем€ выполнени€ операции в C3D дл€ разного количества одновременно используемых €дер CPU (график выполнен в среде IntelЃ VTuneЩ Performance Analyzer)

„то касаетс€ остальных доработок, то они коснулись целого р€да функций €дра C3D:

  • ”лучшилось выполнение операции скруглени€ рЄбер: заметно сократилось число возникающих ошибок и сн€ты имевшие место ограничени€ при построении (рис. 11-12);
  • ѕо€вилась возможность задавать толщину дл€ поверхностей с особыми (полюсными) точками (рис. 13);
  • Ќесколько изменилс€ принцип построени€ ребра жесткости: в случае неудачи, делаетс€ попытка построени€ верхней поверхности ребра жесткости в виде поверхности вращени€ (рис. 14);
  • ѕовысилась гладкость сопр€жени€ по касательной поверхностей, построенных по сети кривых (рис. 15-16).

ќщутимые изменени€ также произошли в работе двумерных Ѕулевых операций (рис. 17). «аказчиком этой работы стала компани€ Ћ≈ƒј—, активно использующа€ данную функцию в собственной технологии сравнени€ 3D моделей LGC.

–исунок 11-12. —кругление рЄбер в C3D V16

–исунок 13. ѕридание толщины поверхности с полюсными точками

–исунок 14. ѕостроение ребра жЄсткости c использованием поверхности вращени€

–исунок 15-16. ”лучшенна€ форма поверхности по сети кривых при задании сопр€жений

–исунок 17. –абота булевых операций над 2D объектами

—нимаем ограничени€

C3D Labs стараетс€ не отставать от современных тенденций и развивает в своЄм геометрическом €дре параллельное использование всех доступных вычислительных ресурсов, обеспечива€ высокую производительность C3D. —пециально дл€ этих целей был лицензирован комплекс инструментов дл€ оптимизации программного кода, профилировки и распараллеливани€ приложений, а также обнаружени€ ошибок пам€ти и потоков Ч Intel —++ Studio. »спользу€ возможности ѕќ Intel при разработке C3D удалось достичь ощутимого повышени€ скорости выполнени€ функций геометрического €дра.

 роме этого, традиционно мы удел€ем большое внимание развитию методов и оптимизации математических принципов геометрического моделировани€, реализованных в C3D. –абота в этом направлении даЄт стабильный прирост производительности €дра, сопоставимый с использованием параллельных вычислений.  омплексное же развитие обеих областей позвол€ет говорить о колоссальных ускорени€х в новых верси€х C3D, выход€щих в свет! ¬ качестве примера такого развити€ методов задани€ 3D-моделей приведЄм новинки решател€ C3D. ¬ актуальной версии V16 по€вилс€ новый тип геометрического объекта Ч кластер. ѕо сути это Ч твЄрдое тело, а точнее геометрически-жЄсткое объединение объектов, с собственной подсистемой ограничений.  ластеры могут образовывать иерархию, в которых все подсистемы вычисл€ютс€ в пор€дке: снизу-вверх от вложенных к содержащим. ѕодобна€ организаци€ естественна при конструировании сборок в —јѕ–, предусматривающих разбиение на подсборки. “ак, уже не требуетс€ создавать множество экземпл€ров решателей на каждую подсборку, а достаточно работать с одним решателем, обслуживающим сборку целиком, что приводит к экономии ресурсов и ускор€ет вычислени€ после внесенных изменений в 3D-модель.

ƒл€ удобства разработки приложений также было организовано журналирование в 2D-решателе при задании параметрических ограничений. ∆урнал представл€ет собою историю вызовов API геометрического решател€, сохраненную в специальном текстовом файле формата *.jrn, в который автоматически пишетс€ вс€ информаци€ о работе C3D Solver с возможностью еЄ ручного редактировани€. Ёто позвол€ет удалЄнно отлаживать найденные заказчиками C3D ошибки без окружени€, в которое встроено €дро. Ќа основе базы журналов реализована система регул€рного регрессионного тестировани€, котора€ регул€рно осуществл€ет проверку каждой рабочей ревизии решател€.

ƒруга€ потребность при создании —јѕ–, которой мы уделили внимание в новой версии €дра Ч это симметричные модели, а именно построение 3D сборок, в которых часть одних деталей полностью или частично €вл€етс€ зеркальным отображением других. “акое расположение деталей можно обеспечить новым типом геометрического ограничени€ Ч зеркальной симметрией (рис. 18). «еркальную симметрию можно применить к любым геометрическим объектам, например к окружност€м от пары тел или их внешним гран€м (рис. 19 и 20). ¬ случае, если в исходную геометрическую модель будут внесены какие-либо изменени€, то симметричные сборки также перестро€тс€ в соответствии с новыми параметрами исходной модели. ¬ рамках работ над зеркальной симметрией, а также дл€ подготовки к плановому расширению функционала была проведена работа по модернизации внутренней архитектуры решател€ —3D.

–исунок 18. «еркальна€ симметри€ деталей в сборке (симметри€ Ћ— )

–исунок 19. «еркальна€ симметри€ по окружност€м от пары тел

–исунок 20. «еркальна€ симметри€ по внешним гран€м от пары тел

–асширены возможности при построении параметризованных сплайнов:

  • ƒоработана функци€, котора€ позвол€ет манипулировать параметрическим чертежом или эскизом методом Ђт€ни-бросайї (Drug-and-drop), наблюда€ в режиме реального времени изменение формы объектов с сохранением всех заданных ограничений. “ака€ функци€ добавл€ет интерактивности конечно-пользовательскому продукту на основе C3D и называетс€ драггингом;
  • «начительно улучшено поведение чертежа при драггинге сплайнов или его контрольных точек, а также драггинг геометрических объектов, пр€мо или косвенно св€занных со сплайнами ограничени€ми;
  • ƒобавлена возможность выбора способа построени€ NURBS-кривых по заданным точкам Ч по€вилс€ специальный маркер, определ€ющий будет ли сплайн использовать эти точки, как опорные данные при построении (полюсные точки), или будет непосредственно проходить через них (интерпол€ционные точки). Ќа интерпол€ционный сплайн можно накладывать все типы ограничений, которые доступны и дл€ обычной NURBS-кривой (рис. 21);
  • ѕо€вилось новое ограничение, позвол€ющее задавать форму сплайна путЄм фиксации координат его отдельных точек или векторов 1-ой, 2-ой, 3-ей производных в точке с заданным параметром;
  • ”лучшены алгоритмы поддержки ограничений дл€ сплайнов. Ёто привело к более Ђестественномуї поведению чертежа/эскиза, в частности при наложении касаний со сплайнами. –ассмотрены Ђсложныеї случаи (например, при множественных касани€х);
  • –еализована функци€, котора€ определ€ет тип конического сечени€, заданного в виде кривой NURBS.

–исунок 21. »нтерпол€ционный сплайн с заданными ограничени€ми дл€ его контрольных точек

ѕоддерживаем взаимодействие

ћы понимаем, что каждый разработчик инженерного программного обеспечени€ желает видеть свой продукт наиболее приспособленным и адаптированным к работе с различными программами, уже представленными на рынке систем автоматизированного проектировани€. » поэтому мы произвели р€д улучшений, касающихс€ непосредственно модул€ C3D, отвечающего за чтение и запись геометрических моделей в различных форматах.

¬ новой версии конвертора стала доступна настройка точности экспорта STL-моделей по трЄм параметрам триангул€ции: максимальный прогиб, максимальный угол поворота нормали кривой (или поверхности) и максимальна€ длина стороны треугольника. ¬се эти параметры могут быть заданы пользователем. Ёти доработки необходимы всем нашим заказчикам, работающим с 3D-печатью.

«а счЄт многопоточности в C3D ускорена конвертаци€ данных при импорте моделей в форматах Parasolid (x_t, x_b) и STEP (рис. 22). –еализован импорт полигональных моделей в форматах STL и VRML (рис. 23). Ќаконец по€вилась поддержка передачи атрибутов со сведени€ми об изделии (наименование, обозначение, авторство) при конвертации данных.

–исунок 22. ћодель танка, автор - —ергей —юваев (конкурс Ђћј—“≈– 3Dї). ћодель содержит 729 различных деталей. Ќа компьютере с четырЄх€дерном процессором (Intel Core i5) получено сокращение времени импорта: из Parasolid в 1.7 раз, из STEP Ц в 2.2 раза.

–исунок 23. »мпортированна€ модель в формате STL содержит 2 378 154 вершины и 792 718 треугольников

“естируем и развиваем

Ќа сегодн€шний день, спуст€ 2 года после выхода €дра C3D на рынок, 15 софтверных компаний и учебных заведений примен€ют C3D в своих разработках. » этот список посто€нно пополн€етс€. ј значит, повышаютс€ и требовани€ к качеству выпускаемых нами программных компонентов. —пециально дл€ системы автоматизированной проверки ревизий C3D мы увеличили число тестовых моделей, на которых отрабатываютс€ функции €дра, до 350 000 штук.  аждую ночь мы выполн€ем миллионы булевых операций! «а прошедший год наша команда разработки успела не только разработать более 100 новых фич, но и поправила внушительное количество багов, без которых, конечно, никуда. ј буквально перед релизом мы завершили глубокую переработку тестового приложени€ дл€ Linux, которое получило обновлЄнный интерфейс и стало намного более стабильным (рис. 24 и 25).

–исунок 24 и 25. “естовое приложение C3D дл€ ќ— Linux

¬ процессе модернизации геометрического €дра большую роль играет наличие обратной св€зи от дес€тков тыс€ч тестировщиков Ч пользователей инженерного программного обеспечени€, созданного на базе C3D. ќни предоставл€ют нам ценнейшую информацию Ч пищу дл€ размышлений и руководство к действию. ¬ процессе такого взаимодействи€ рождаетс€ множество Ђневидимыхї задач по адаптации ѕќ к запросам пользователей и реформации уже написанного кода в C3D. Ќо есть и вполне ощутимые запросы по изменению €дра. —пециально дл€ разработчиков и дл€ всех будущих заказчиков компании была реализована сборка геометрического €дра C3D компил€торами CLang 3.5 и Visual Studio 2013, расширен набор поддерживаемых сборок Linux, а самое главное Ц мы знаем, как долго вы этого ждали Ч начина€ с версии V16 вы сможете использовать в работе с €дром €зык программировани€ C# Ч очень уж попул€рным становитс€ он у наших пользователей. Ќу, а дл€ тех, кто только начинает изучать геометрическое моделирование, мы разработали иллюстрированное руководство пользовател€ по €дру.

C3D V16 Ч это современный инструмент дл€ профессиональной разработки софта и комплексной интеграции геометрических моделей в инженерное программное обеспечение. »спользу€ наши технологии сегодн€, вы обеспечиваете устойчивое развитие и стабильную работу вашего программного обеспечени€ завтра!


„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

-->

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: ќднажды на isicad.ru: искусство легких касаний темы искусственного интеллекта в —јѕ–
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. © 2004-2019 √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.