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

10 но€бр€ 2016

ќбзор: Siemens PLM NX 11

јл ƒин

Ёл ƒин

ќт редакции isicad.ru: Ёта публикаци€ стала возможной благодар€ решающей поддержке московского офиса компании Siemens PLM Software и любезному разрешению авторитетного автора Ч главного редактора и со-основател€ журнала DEVELOP3D, в котором опубликован оригинал статьи.
Ќесмотр€ на 30-летнюю историю развити€, в системе NX от компании Siemens по€вл€етс€ все больше инноваций. јл ƒин (Al Dean) рассматривает нововведени€ в версии NX11, рассказывает об оптимизации топологии, новой платформе визуализации и обсуждает будущее €дра Parasolid.


— чего начать разговор о такой системе, как NX от компании Siemens? ≈е истори€ начинаетс€ в 1970-е годы с компании Unigraphics и объединени€ с I-DEAS. ¬се последние годы идет оптимизаци€ решени€, направленна€ на повышение удобства пользовани€ системой.

NX11 стать€ в D3D

¬ NX 11 по€вилс€ новый вариант уже существующего модул€ визуализации Ray Traced Studio. “еперь модуль построен на
современном визуализаторе Iray компании LightWork Design Iray, создающем высококачественные изображени€ в соответствии с законами оптики

¬ версии NX 11 компани€ Siemens PLM Software умело добавила инновации и улучшени€ в весьма совершенную систему.

Ќовое в базовом функционале

«а последние годы принципы взаимодействи€ пользовател€ с системой NX подверглись значительной переработке. ¬ результате получилс€ свежий, пон€тный и удобный интерфейс.

’от€ в рассматриваемой версии подобных изменений нет, р€д обновлений архитектуры системы заметит практически каждый пользователь. ѕоэтому сначала мы поговорим именно о них.

—амое существенное изменение, о котором пользователи NX скорее всего уже слышали Ч это замена ранее примен€вшегос€ модул€ создани€ фотореалистичных изображений (также называемого визуализатором) на новый модуль iRay от компании LightWorks.

»нструменты визуализации и раньше отличались высоким качеством, но теперь они вышли на принципиально новый уровень. ¬ новой версии по€вились самые современные средства создани€ фотореалистичных изображений на основе законов оптики.

ћодуль iRay (или вариант iRay+) использует центральный процессор компьютера дл€ просчета хода лучей. „тобы получать изображени€ выдающегос€ качества, рекомендуетс€ установить чипсет NVIDIA.

¬ комплекте с модулем iRay+ идет набор готовых к использованию материалов в открытом формате MDL, разработанном компанией LightWorks. ¬нешний вид материалов при этом задаетс€ по сло€м.

Ќапример, окраска кузова автомобил€ состоит из металлической подложки, сло€ обычной краски, сло€ краски с отливом и верхнего сло€ прозрачного лака. “акой подход позвол€етс€ создавать реалистичные материалы, а не их неточные и некачественные модели.

¬ стандартную поставку входит и набор фоновых изображений с расширенным динамическим диапазоном (HDR), ускор€ющих и облегчающих процесс настройки освещени€. ¬ системе есть как богата€ библиотека готовых HDR-изображений, так и инструменты дл€ работы с освещением, в частности ЧHDRLightStudio.

»нтересно, что в версии NX 11 компани€ Siemens предлагает и облачный сетевой визуализатор. Ёто бесплатное решение компании Siemens, которое, однако, требует наличи€ сервера NVIDIA iRay от компании NVIDIA.

¬ы сможете выполн€ть распределенную визуализацию на нескольких сетевых компьютерах сразу. ’од€т разговоры о по€влении облачного сервиса визуализации, но обсуждать этот вопрос пока рано.

ѕоследнее замечание по интерфейсу: все вышеупом€нутые инструменты визуализации встроены в имеющийс€ модуль Ray Trace Studio и, следовательно, доступны всем пользовател€м (за исключением сетевого распределенного визуализатора). Ќа разрешение создаваемых изображений не накладываетс€ никаких ограничений. ƒл€ презентаций можно хоть круглосуточно просчитывать изображени€ формата 4K.

“очки и фасеты

ќдно из основных новшеств в этой версии Ч существенно расширенна€ поддержка работы с облаками точек и фасетами.

¬ NX и раньше имелись инструменты дл€ работы с фасетами и преобразовани€ сеток в поверхности (традиционный подход Ђобратного инжинирингаї).

ќднако разработчики €дра Parasolid (также принадлежащего компании Siemens) создали решение, позвол€ющее использовать фасеты непосредственно.

Ќабор фасетов получаетс€ сканированием или иным аналогичным способом, либо загружаетс€ из других систем. ¬ новой версии работа с фасетами принципиально изменилась, но, как мы увидим, это лишь начало.

ѕервое заметное новшество: компани€ Siemens приобрела у Bentley Systems лицензию на часть технологии PointTools. Ёто означает, что полученное сканированием большого объекта (например, здани€ или цеха) облако точек можно эффективно импортировать и отображать в NX.

¬месте с по€влением в NX р€да инструментов проектировани€ производств и технологических линий (в прошлом году вышел модуль Line Designer) создаетс€ едина€ огромна€ система.

ѕолучаемые сканированием данные имеют размер пор€дка гигабайт или даже терабайт. —истема загружает файлы формата .pod из модул€ PointTools, отображает их (вместе с текстурами, если они также были отсканированы), и строит геометрию объекта Ч даже с возможностью прив€зок.

Ќо и это еще не все нововведени€ компании Siemens в сфере работы со сканированными данными.

NX11 стать€ в D3D

Siemens купил лицензию на технологию PointTools от компании Bentley Systems, котора€ обеспечивает импорт
больших объемов данных трехмерного сканировани€ и построение планировок заводских цехов

 онцепци€ объединенного моделировани€

÷елых восемь лет назад компани€ Siemens вывела на первый план технологию, котора€ долгое врем€ оставалась невостребованной в мире 3D систем автоматизированного проектировани€.

C выходом синхронной технологии компани€ доказала, что пр€мое моделирование, которое не было совсем уж новой идеей, может сосуществовать с более традиционными и широко распространенными способами построени€ 3D-моделей.

—инхронна€ технологи€ по€вилась и в NX, и в Solid Edge. — тех пор большинство других разработчиков позаимствовало р€д ее концепций и элементов, внедрив их в своих собственных продуктах.

¬ версии NX 11 компани€ Siemens представл€ет методику смешанного твердотельного и поверхностного моделировани€ на основе фасетов или полигональных описаний объектов. Ёти возможности теперь стали частью геометрического €дра Parasolid

Ќова€ концепци€ получила название Ђобъединенного моделировани€ї (convergent modeling). ќна позвол€ет импортировать полигональные описани€ в модели NX и работать с ними так же, как и с традиционными геометрическими элементами, поддерживаемыми €дром Parasolid.

ќбъединенное моделирование по€вилось не только в NX 11. ќно доступно и лицензиатам €дра Parasolid, желающим внедрить новую методику.

ќписываема€ возможность по€вилась в продукте компании Siemens впервые. »нтересно отметить, чем она отличаетс€ от простого импорта геометрии и ее последующего объединени€ с деталью с созданием NURBS-модели. —амое важное: импортируема€ фасетна€ геометри€ встраиваетс€ в модель и в дерево построени€ без необходимости ее предварительного преобразовани€ в геометрию типа B-Rep (с граничным представлением).

NX умеет выполн€ть булевские операции, команды пересечени€, масштабировани€, зеркального отражени€... (список можно продолжать). ј самое главное Ч в NX11 на выходе получаетс€ параметрическое тело.

¬ NX можно создавать традиционные модели, состо€щие из конструктивных элементов, затем добавл€ть к ним поверхностные модели и выполн€ть совместные операции над ними. ¬ результате всегда будет создаватьс€ параметрическое и разделенное на элементы тело.

ѕока процесс накладывает определенные ограничени€ на последующее использование таких Ђобъединенныхї конструктивных элементов.

ѕостараюсь объ€снить этот момент более подробно. Ќапример, вполне возможно импортировать файл, полученный медицинским сканером, и, добавив к нему дополнительные Ђтехническиеї элементы, получить модель имплантата или хирургического шаблона.

Ќо есть и ограничени€, поэтому весь процесс моделировани€ необходимо продумать заранее.

¬ текущей версии есть р€д ограничений в отношении того, какие именно элементы можно создавать. я полагаю, что пользователи, желающие воспользоватьс€ преимуществами нового подхода, будут создавать несколько тел в детали, объедин€€ их только в самый последний момент.

—ледует отметить, что в текущей версии ассоциативность также ограничена. ’от€ можно заменить исходную фасетную геометрию, процесс импорта новой геометрии в формате STL и ее размещени€ в дереве построени€ довольно сложен, хот€ и выполним.

¬ первом варианте Ђќбъединенного моделировани€ї создаваемые модели можно передавать в CAM- и CAE-модули системы NX. ќднако компани€ Siemens признает, что необходимы дальнейшие улучшени€ и оптимизаци€ этого процесса, чтобы сн€ть ограничени€ на последующие операции.

NX11 стать€ в D3D

NX стала первой реализацией новой методики Ђобъединенного моделировани€ї, встроенной в €дро Parasolid. Ёта методика позвол€ет
непосредственно работать с сетками, объедин€€ их с традиционными геометрическими элементами Ч поверхност€ми и твердыми телами

ќптимизаци€ топологии

—реди различных технологий конструкторско-технологической подготовки производства оптимизаци€ топологии привлекает все большее внимание. «а последнее врем€ в этой области сделано больше, чем за предыдущие 20 лет.

¬ основном это св€зано с ростом интереса к аддитивному производству, хот€ данную область применени€ оптимизации топологии нельз€ назвать основной.

ќгромное преимущество дает возможность вы€влени€ структуры модели, обеспечивающей наилучшие технические характеристики будущего издели€. »сторически сложилось так, что оптимизаци€ топологии выполн€лась отдельно от основной CAD-системы (например, в решении SolidThinking Inspire). —егодн€ подход к данному вопросу мен€етс€.

»нтересно отметить, что компани€ Siemens начала встраивать подобные инструменты в NX, использу€ технологии нью-йоркской компании-стартапа Frustum.

¬ новом модуле NX Topology Optimisation реализован ожидаемый пор€док действий. ѕользователь задает пространство поиска проектных решений. ѕри этом указываетс€, какие конструктивные элементы следует сохранить, какие участки геометрии подлежат оптимизации (на следующем рисунке они отмечены прозрачным розовым цветом), а какие нельз€ трогать вообще (помечены желтым на том же рисунке). «атем ввод€тс€ граничные услови€: нагрузки, ограничени€, свойства материалов и пр.

NX11 стать€ в D3D

 омпани€ Siemens приобрела лицензию на средства оптимизации топологии у компании Frudtrum и встроила их непосредственно в NX

Ќаконец, задаютс€ параметры процесса оптимизации, например, целева€ масса издели€ (поэтому требуетс€ указать свойства материала, а не просто требуемое снижение массы в процентах).

ѕредусмотрено указание симметричных элементов (на предыдущем рисунке такой элемент есть), а также скорости и шага процесса оптимизации. ¬ результате мы получаем именно то, что должен делать современный модуль оптимизации топологии: деталь наилучшей формы, идеально решающую поставленную конструктором задачу.

»нтересно, что уже по€вл€етс€ второе поколение подобных инструментов.

–ешени€ компании Frustum создают очень чистые поверхности. “акие системы, как SolidThinking, решают задачу иными способами, но конечные результаты оказываютс€ весьма схожими, о чем можно прочитать дальше на страницах журнала.

¬месте с новыми инструментами объединенного моделировани€ вы получаете замечательную рабочую среду дл€ конструкторско-технологической подготовки производства деталей и узлов, изготавливаемых аддитивными методами и отличающихс€ исключительно малой массой.

ќднако эти же инструменты обладают огромным потенциалом и в подготовке традиционного производства, хот€ создание модели детали, получаемой литьем или механической обработкой, на основе сетки Ч немного более сложный процесс.

ѕостроение разверток

¬ последних верси€х NX по€вилс€ р€д инструментов, ориентированных на конкретные отрасли, и в первую очередь Ч на авиационно-космическую промышленность.

¬ версии NX 10 особое внимание удел€лось проектированию лонжеронов и нервюр крыла. ƒанна€ тенденци€ продолжена и в NX 11. ¬ частности, по€вились средства проектировани€ соединений лонжеронов с нервюрами и построени€ фланцевых вырезов в нервюрах.

 роме того, в этой версии введены инструменты построени€ разверток поверхностей двойной кривизны, причем они не завис€т от технологии изготовлени€ и примен€емого материала (ткань, пластик, металл).

”же несколько лет NX позвол€ла строить развертки одной или нескольких сложных поверхностей, получа€ тем самым модель заготовки. Ќо это был сложный процесс, выполн€емый в —ј≈-модуле, поэтому разработчики в Siemens решили создать аналогичный инструмент в среде конструировани€.

Ќовые инструменты построени€ разверток работают по-другому Ч без привлечени€ CAE-подхода и метода конечных элементов. ¬ них применен не завис€щий от свойств материала алгоритм расчета минимальных деформаций. ќн дает практически такие же результаты, но работает в несколько раз быстрее. Ќа подготовку расчета уход€т секунды, а не часы.

ƒостаточно выбрать одну или несколько разворачиваемых поверхностей, указать точку в пространстве, через которую будет проходить развертка, выбрать основное направление разворачивани€ Чи все готово!

ѕредусмотрены и инструменты анализа, в частности Ч построени€ диаграм кривизны поверхности, показывающих потенциальные точки защемлени€ и места надрывов.

»нтересно и то, что новый подход позволил реализовать р€д дополнительных возможностей. ¬ частности, на развертке можно построить эскиз (выреза, ребра жесткости или дополнительного сло€ композитного материала), и новые элементы автоматически перенесутс€ на исходную Ђсвернутуюї модель.

ѕо€вились новые средства проецировани€ 3D-эскиза на поверхность (дл€ создани€ выреза), причем геометри€ выреза будет соответствовать форме поверхности (а не проекции на плоскость). Ёто очень удобно, например, при построении иллюминаторов и других отверстий в фюзел€же.

¬ NX 11 команды, созданные дл€ проектировани€ нервюр, теперь доступны при моделировании листовых тел.   ним относ€тс€ Ђ¬ырез с фланцемї (строитс€ на развертке) и Ђќблегченный вырезї (фланец с повышающей жесткость отбортовкой, отогнутой на заданный угол).  роме того, можно построить плоскость, по базовым поверхност€м, что примен€етс€ при построении наружной и внутренней геометрии пресс-форм.

Ќужно упом€нуть и об определенных изменени€х в комплектации различных вариантов системы. “еперь все средства работы с листовыми телами дл€ авиационно-космической промышленности перенесены в модуль расширенного проектировани€ листовых тел. ¬се они собраны в одном месте, и их не придетс€ покупать по отдельности.

NX11 стать€ в D3D

¬ NX 11 по€вились новые быстрые средства построени€ разверток сложных поверхностей, не использующие CAE-подход

ѕоверхности переменного смещени€

ћы редко освещаем какую-то одну новую функцию в системе автоматизированного проектировани€. Ќо, по моему мнению, данна€ функци€ заслуживает отдельного упоминани€. ќна показывает, насколько совершенными стали современные интеллектуальные системы, и сколь большое вли€ние пользователи оказывают на направление их дальнейшего развити€.

»так, поговорим о функции Ђѕоверхности переменного смещени€ї.

ѕредположим, что у нас имеетс€ набор поверхностей Ч скажем, описывающих наружную сторону двери автомобил€. “еперь представьте внутреннюю часть двери, привариваемую к наружной.

Ёта внутренн€€ часть сильно отличаетс€ по конструкции. Ќа ней имеютс€ усиливающие элементы, необходимые дл€ снижени€ массы, а также множество других элементов, обеспечивающих доступ внутрь двери, установку различного оборудовани€ и панелей облицовки.

ѕроектирование внутренней части двери Ч сложна€ задача.  ак правило, при ее решении используютс€ смещени€ относительно единственной наружной поверхности. ѕо€вивша€с€ в NX 11 нова€ операци€ Ђѕеременное смещениеї позвол€ет в виде единого элемента создавать базовую геометрию и задавать смещени€ в указанных област€х.

–ассмотрим следующий рисунок.

NX11 стать€ в D3D

Ќова€ операци€ Ђѕоверхность переменного смещениеї создает сложные и легкие конструкции на основе единого набора поверхностей

Ќа нем показано, как на базе одной поверхности создаетс€ нова€ поверхность, не только отсто€ща€ от нее на равное рассто€ние, но и содержаща€ все необходимые усиливающие элементы.

¬ы полностью управл€ете процессом, задава€ величины смещений и выбира€ способ построени€ перехода дл€ каждого смещени€, причем вс€ операци€ выполн€етс€ на основе одного эскиза и одного конструктивного элемента.

 онструкторско-технологическа€ информаци€ и 3D-элементы на чертежах

ѕоследнее нововведение в NX 11, которое мы рассмотрим, относитс€ не к моделированию или созданию чертежей по отдельности, а к комбинации этих двух процессов.

ѕроставл€ема€ на чертежах конструкторско-технологическа€ информаци€ (PMI) или 3D-элементы оформлени€ активно обсуждаютс€ уже несколько лет.

¬ р€де отраслей эти элементы не получили широкого распространени€, а в р€де других были успешно внедрены.

ќдна из трудностей состоит в том, что во многих случа€х элементы PMI проставл€ютс€ непосредственно на модели, а затем перенос€тс€ в 3D-чертеж. ќбратна€ последовательность действий примен€етс€ крайне редко. Ёто разумно, если проектирование выполн€етс€ с нул€. Ќо если имеютс€ накопленные за годы и дес€тилети€ материалы, то процесс переноса крайне важных размерных и геометрических допусков со старого чертежа на 3D-модель оказываетс€ длительным и очень трудоемким.

ƒл€ решени€ данной проблемы в NX 11 можно создать модель издели€, ассоциированную с чертежами и основными размерными и геометрическими допусками. «атем сложные алгоритмы перенос€т информацию с чертежа обратно на 3D-модель.

NX11 стать€ в D3D

¬озможности новых средств проектировани€ авиационно-космических конструкций расширились, а их распределение по модул€м системы упростилось

«аключение

ћне всегда сложно писать об NX.

¬ мире 3D-проектировани€ система стала легендарной. ќна уже более дес€ти лет существует в своем нынешнем виде, а ее корни уход€т в 1970-е годы, во времена I-DEAS и Unigraphics.

—толь богатое прошлое про€вл€етс€ и в широте возможностей системы, и в ее пользовательской базе. ¬ NX спроектирован р€д самых сложных в мире изделий. ќна способна решать задачи, к которым другие средства проектировани€ даже не подступаютс€.

8 NX11 D3D

 ликните дл€ увеличени€

Ќесмотр€ на уже достигнутое высокое совершенство, в каждой версии добавл€ютс€ все новые инновации. ¬ этой версии стоит отметить по€вление методики объединенного моделировани€, встроенной в €дро Parasolid, которое принадлежит компании Siemens и развиваетс€ силами ее специалистов.

’от€ совместна€ работа с сетками, поверхностными и твердотельными модел€ми не €вл€етс€ абсолютно новой концепцией, а в некоторых системах это было реализовано годы (если не дес€тилети€) назад, по€вление подобного функционала в такой попул€рной среде, как NX, €сно показывает, чего можно достичь даже на ранних этапах разработки.

ƒругие новшества Ч это средства оптимизации топологии, которые вызывают все больший интерес. Ёто св€зано с ростом применени€ технологий 3D-печати из металла, хот€ оптимизаци€ топологии применима и во многих других област€х.


„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора:  огда доходы Bright Machines превыс€т доходы Autodesk?
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

„то нового в геометрическом €дре C3D дл€ CAD, EDA, CAE, BIM?  — —ергей Ѕирюков, математик-программист C3D Labs (27 но€бр€ 2018)
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. © 2004-2018 √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.