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

3 сент€бр€ 2021

Ќедоразумение с чертежами

јлександр ямпольский, главный специалист ќќќ Ђћѕ÷ї, “ула

јлександр ямпольский


Ђ«ачем модель, если уже есть чертежи?ї (речь идет в основном о строительных чертежах). „астота вопроса говорит о том, что люди уже не представл€ют, как можно делать чертежи без компьютерной модели.

Ќаверн€ка где-то есть авторитетное обоснование. » точно.

Ђћодель €вл€етс€ единственным источником информации дл€ чертежей. „ертежи Ч не более чем вид моделиї.

Ёто цитата из руководства по созданию чертежей к программе 3D-моделировани€. ј что говор€т √ќ—“ы и учебники?

ќткрываем, читаем: проецирование, проекционные изображени€, разрезы, сечени€.
—мотрим рисунок.

–ис. 1. ѕр€моугольное параллельное проецирование

„итаем дальше. ѕлан этажа Ч это сечение мнимой горизонтальной плоскостью на уровне оконных проемов или 1/3 высоты этажа.

 азалось бы, полное подтверждение первичности модели. ќднако первый же пример из реального проекта ставит этот вывод под сомнение.

–ис. 2. ѕлан производственного здани€

»зображен при€мок на отметке -2.500; напольный рельсовый путь; площадки на +1.000 и +4.000; нижние участки колонн и вертикальные св€зи (по высоте Ч это выше пола и ниже подкрановых путей); стены на уровне окон; подкрановые пути, мостовые краны и посадочна€ площадка (все это под крышей).

Ёкономно, нагл€дно, но как это можно назвать горизонтальным сечением?

Ёто именно план, схематичное изображение того, что надо сделать; предельно условное, так как все объекты плана будут уточн€тьс€ и детализироватьс€ в дальнейшем. –азрез, кстати, такой же план, только при взгл€де на здание с другой точки зрени€.

ѕараметрическое моделирование с помощью чертежей

—интез пространственного объекта по его проекци€м (так называема€ обратна€ задача начертательной геометрии) Ч это нерешенна€ научна€ проблема. “ем не менее проектировщики и строители сотни лет синтезируют ментальные модели зданий и сооружений исключительно по чертежам. —троители затем превращают ментальные объекты в реальные.  ак они это делают?

ѕостроить модель по проекци€м нельз€, а по условным изображени€м с прив€занными к ним параметрами Ч можно.

≈сли мы на чертеже нарисуем окружность (пусть не идеально ровную), добавим к ней размерную линию и напишем два слова, например: Ђ—фера d18ї, то мы создадим параметрическое описание пространственного объекта Ђсфераї.

ѕараметрическое описание целиком состоит из условных знаков, т.е. €вл€етс€ лингвистическим описанием. ѕараметрическое моделирование суть лингвистическое моделирование.

ѕараметрическое описание, как правило, включает в себ€ следующие элементы:

  • текстовое обозначение типа объекта (например, Ђсфераї);
  • условное графическое изображение объекта (например, окружность);
  • текстовые обозначени€ параметров (например, d18);
  • условные вспомогательные изображени€ (например, размерные и выносные линии).

ќбозначение типа объекта может €вно не присутствовать. ¬ таком случае оно должно быть восстановлено на основании контекста чертежа.  онтекст может быть задан названием чертежа (например, Ђсхема расположени€ колоннї).

Ћюбое параметрическое описание предполагает существование св€занного с ним механизма выполнени€: математической формулы, компьютерной программы, алгоритма детализации в виде ссылки на деталировочные чертежи.

— точки зрени€ программировани€, параметрическое описание Ч это вызов функции с передачей ей параметров. Ѕудучи исполненной, функци€ превратит условные изображени€ в ментальную или цифровую модель.

Ќа основании сказанного можно сделать вывод, что основным методом анализа чертежей €вл€етс€ восстановление дл€ каждого элемента здани€ его параметрического описани€. «адача осложн€етс€ тем, что один и тот же элемент здани€, как правило, описываетс€ в нескольких контекстах (присутствует на разных видах, на разных чертежах, в разных комплектах чертежей).

ѕопробуем в качестве примера восстановить параметрическое описание дл€ колонны, расположенной на пересечении оси "ј" с осью "17".

“ип объекта (Ђколоннаї) без труда определ€етс€ из контекста. ќднако больше никакой информации к объекту не прив€зано.

“огда примен€ем известное правило.

≈сли в группе одинаковых по виду и назначению объектов выделен (оразмерен, или замаркирован, или обозначен как выносной элемент, или попадает в зону действи€ разреза) только один объект, то все остальные объекты группы наследуют информацию выделенного объекта.

ћы видим, что в группе крайних колонн по оси "ј" колонна по оси "4" находитс€ в зоне действи€ разреза "1-1", а колонна по оси "7" обозначена как выносной элемент под номером "4". ƒалее, на узле "4" находим размеры колонны и ее прив€зки к координационным ос€м в плане. ѕо изображению на разрезе "1-1" определ€ем высотные отметки низа и верха колонны. ѕолученное параметрическое описание примен€ем ко всем (кроме угловых) колоннам р€да "ј", в том числе к колонне по оси "17".

ѕошагова€ детализаци€ объектов

¬ыше мы определили упрощенную Ђархитектурнуюї колонну.

— помощью короткого параметрического описани€ невозможно полностью определить сложную конструкцию, такую, например, как колонна.

¬ процессе проектировани€ вслед за архитектурными чертежами по€витс€ конструктивный чертеж, на котором колонна будет замаркирована. ѕо€в€тс€ чертежи обобщенной колонны Ч представител€ данной марки; структурные элементы колонны Ч опалубка, армирование, закладные издели€ Ч снова будут детализированы.

—уть пошаговой детализации можно описать двум€ предложени€ми:

  • люба€ деталь проекта сама €вл€етс€ проектом;
  • любой проект сам €вл€етс€ деталью проекта.

¬ процессе пошаговой детализации строитс€ иерархическа€ структура, в которой тип и параметры объектов верхнего уровн€ €вл€ютс€ контекстом дл€ объектов нижнего уровн€.

ѕараметрический стиль создани€ чертежей

ѕараметрический стиль создани€ чертежей основан на предположении, что получатели чертежа обладают профессиональным набором алгоритмов анализа чертежа и построени€ на основе результатов анализа ментальной модели.

ѕрактически это означает, что чертеж должен быть сделан так, чтобы дл€ каждого конструктивного элемента здани€ могло быть восстановлено его параметрическое описание. ќбъект моделируетс€ путем вызова соответствующей процедуры, св€занной с параметрическим описанием.

“очность, масштаб, корректировка параметрических чертежей

¬о многих случа€х отступление от масштаба и точности изображени€ способствует (а неуклонное следование преп€тствует) читаемости чертежа и легкости его корректировки.

ѕараметрический стиль лишает смысла скрупулезную точность графических изображений. —оответственно, нет смысла что-то мерить на чертеже (√ќ—“ 2.307 запрещает подобные измерени€). √еометрическа€ точность параметрических чертежей Ч это точность размерных чисел (размерных параметров). ¬ большинстве случаев корректировка ограничиваетс€ корректировкой параметров, не затрагива€ изображений.

 ак видим, это зеркально противоречит Ђавтокадовскомуї стилю черчени€ с его ассоциативными размерами. Ђјвтокадовскийї стиль основан на точности изображений и на корректировке изображений как основном методе корректировки чертежа.

ѕон€тно, что грубое искажение точности и масштаба затрудн€ет читаемость чертежа, выполненного в любом стиле.

ћашинна€ интерпретаци€ чертежей

≈сли профессиональные алгоритмы, о которых говорилось выше, перенести в компьютер, Ч получим возможность автоматического создани€ моделей по чертежам.

„ем это отличаетс€ от традиционного способа создани€ моделей в современных 3D-редакторах?

» там и там 3D-модели объектов создаютс€ на основе параметрических описаний. ¬ 3D-редакторе параметры объекта ввод€тс€ пользователем в одном или нескольких окнах в момент создани€ 3D-модели объекта.

»нтерпретатор чертежей сначала формирует список объектов; затем дл€ каждого объекта формирует параметрическое описание; затем дл€ каждого объекта создает его 3D-модель.

“е, кто знаком с программированием, сразу увид€т аналогию.

»нтерпретатор чертежей Ч это на самом деле компил€тор, а чертежи Ч это компилируемый €зык программировани€.

3D-редактор €вл€етс€ интерпретатором, а его интерфейс Ч интерпретируемым €зыком.

ѕон€тно, что в 3D-редакторе создать модель проще и нагл€днее, чем с помощью чертежей. «ачем тогда нужны чертежи?

  сожалению, кроме модели в пам€ти компьютера, нужны модели в головах.

 омплект строительных чертежей Ч это алгоритм понимани€ того, что и как должно быть построено. «аменить чтение этого алгоритма блужданием по компьютерной модели невозможно.

ћашинна€ интерпретаци€ эскизов

ѕараметрический стиль черчени€ позвол€л инженерам тупым карандашом на разболтанном кульмане создавать абсолютно точные (не в Ђавтокадовскомї смысле) чертежи. »нструментальна€ независимость параметрического стил€ создает принципиальную возможность интерпретации ручных эскизов и чертежей.

Ќиже приведен пример такой интерпретации.

—тоит задача Ч превратить Ђручнуюї линию (возможно, изображение балки) в точную двумерную модель.

–ис. 3. »нтерпретаци€ линии

Ўаг 1. ”странение разрыва.

¬еличина разрыва незначительна и численно не указана. —ледовательно, разрыв €вл€етс€ небрежностью рисовани€.

Ўаг 2. ¬ыпр€мление линии.

–адиусы изгибов и размеры отклонени€ линии от пр€мой, проход€щей через конечные точки линии, незначительны и численно не указаны. —ледовательно, лини€ €вл€етс€ отрезком пр€мой.

Ўаг 3. ”точнение координат X концов отрезка.

√оризонтальные отклонени€ конечных точек отрезка от координационной оси "ј" и от выносной линии размера "6000" незначительны и численно не указаны.

—ледовательно, координата X левой конечной точки отрезка равна Xа (Xа Ч координата X координационной оси "ј"); координата X правой конечной точки равна Xа+6000.

Ўаг 4. ”точнение координат Z конечных точек отрезка.

¬ертикальные отклонени€ конечных точек отрезка от выносной линии высотной отметки "3.000" незначительны и численно не указаны. ”гол наклона отрезка численно не указан.

—ледовательно, координаты Z конечных точек отрезка одинаковы и равны 3000.

ћы полностью восстановили параметрическое описание объекта.

—тандарты на составление чертежей

—овременное нормотворчество в области создани€ чертежей остановилось на попытке совместить наследие √аспара ћонжа с чертежной практикой 80-х. ¬ восьмидес€тые годы, на мой взгл€д, строительное черчение в –оссии достигло пика своего развити€. ƒальше Ч движение вниз, подмена чертежей 2D-модел€ми и Ђавтокадовскийї стиль черчени€. ќстановка в развитии приводит к деградации. —равните рисунки из √ќ—“ 1980 и 2018 года.

–ис. 4. —равнение двух стилей черчени€

Ќаука о чертежах

¬ св€зи с по€влением программ 3D-моделировани€ возникла дискусси€ по поводу актуальности преподавани€ начертательной геометрии в технических вузах.

 ризис Ќ√ Ч следствие такого же недоразумени€ с чертежами, как в инженерной практике.

”же в 19 в. чертежи называли €зыком техники, а Ќ√ Ч грамматикой этого €зыка.

ѕричины недоразумени€, на мой взгл€д, Ч в неполном осознании того, что чертежи имеют все свойства €зыка в его пр€мом, буквальном смысле. ¬тора€ причина Ч не продуманные до конца последстви€ такого осознани€. Ќапример, если мы говорим о чертежах как о тексте, то непон€тно, при чем здесь точные проекции.

Ќ√ может и должна развиватьс€ в сторону машинного анализа чертежей: от Ђклассической начертательной геометрииї к Ђпараметрическойї и в итоге к Ђлингвистической начертательной геометрииї Ч разновидности аналитической геометрии.


„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора:  ак искусственный интеллект защищал Ђ√еометрическое моделированиеї Ќ.Ќ. √олованова от пиратства isicad.ru
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. © 2004-2021 √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.