Ваше окно в мир САПР

22 марта 2013

Зачем мебельщикам геометрическое ядро?

Производители мебели перенимают технологии проектирования у машиностроителей

Владимир Малюх

От редакции isicad.ru: Возможно, многие молодые читатели не знают, что автор этой статьи — популярный эксперт портала isicad.ru Владимир Малюх — является одним из основателей компании ПроПро и ключевых разработчиков ее главного продукта — bCAD, который служит для автоматизации дизайна, проектирования, конструирования и подготовки производства корпусной мебели и торгово-выставочного оборудования, а также для дизайна и проектирования торговых помещений. Естественно, Владимир внимательно следит за тенденциями и событиями мирового и отечественного рынка мебельных САПР, при этом, будучи по образованию специалистом в области машиностроительных САПР, а по идеологии — сторонником смелой реализации и внедрения самых развитых средств конструирования, он проявляет особую чуткость к использованию этих средств в мебельном конструировании, которое нередко по недоразумению относят к простым областям автоматизированного проектирования.

До недавнего времени на российском рынке была известна лишь одна мебельная САПР, основанная на «взрослой» -твердотельной основе. Неудивительно, что этот продукт T-FLEX Мебель был создан в компании Топ Системы, являющейся признанным лидером в области параметрического проектирования и производителем популярного машиностроительного САПР — T-FLEX. В начале этого года стало известно, что на нашем рынке в будущем может появиться еще один мебельный САПР с возможностями трехмерного моделирования. Владимир Малюх не мог остаться равнодушным к этой отрадной тенденции, что и привело его к написанию предлагаемой вам статьи.

Однажды, в частной беседе со мной, один из коллег так выразился по поводу мебельных САПР: «Чего там моделировать? Ведь это просто набор досок...» Давайте разберемся, простой ли набор «досок» и так ли просты на деле эти самые «доски»?

T-Flex мебель

Пройдемся по порядку по основным и дополнительным функциям геометрических ядер и их применении в мебельных САПР.

Моделирование каркасных, поверхностных и твердотельных объектов

С этим вроде бы все предельно ясно — любая мебель, корпусная или мягкая, стулья или аксессуары, есть набор материальных геометрических объектов той или иной формы. Но даже на этом этапе рассмотрения вопроса стоить отметить, что нередко формы далеко не самой простой, а отнюдь не «простой набор досок». Проиллюстрируем примерами.

Создание объектов на основе кинематических операций, таких как протягивание профиля вдоль заданного направления или пути

Вот тут все становится интереснее уже на более детальном предметном уровне. Есть ряд типовых конструктивных элементов в мебельном дизайне, которые, по сути, являются телами или поверхностями именно такого типа. Перво-наперво, простейший случай, как раз из «набора досок» — это всевозможные варианты формы кромок тех самых «досок», используемые в корпусной мебели. Вот лишь несколько примеров формы кромок:

При этом, как не трудно догадаться, форма направляющей, вдоль которой протягивается фигурная образующая тоже может быть отнюдь не прямоугольником, особенно это характерно для столешен, например, для офисной мебели премиум-класса:

Второй характерный пример, снова для корпусной мебели — филенки, характерные рельефные элементы на поверхности «досок». И, снова, заметим «доски» могут быть совершенно не плоскими, а потому кинематический путь для создания профиля филенки имеет довольно сложную геометрию.

Приведем пример мебельных фасадов, собираемых из специальных профилей:

Как видно в сечении такие специализированные профили имеют разнообразные и непростые по геометрии формы.

Особо стоить выделить такой класс профессиональной мебели, как торговые стеллажи и витрины. Их конструкция зачастую полностью основана на каркасе из металлического профиля довольно сложной формы в сечении, в сочетании с плоскими и гнутыми панелями из листового материала.

Надо заметить, что протягивание вдоль профиля — типичная операция и в машиностроительных САПР. Ее полноценное выполнение требует использования трехмерного ядра геометрического моделирования на основе сплайновых кривых и поверхностей (NURBS).

Создание поверхностей вращения

Теперь отойдем от мебели из «досок» (т.е. корпусной мебели) и прейдем к примерам образцов мебели со значительным количеством элементов, имеющих форму тел вращения, т.е. точеных на токарных станках. Такая мебель достаточно популярна:

Форма образующей точеных деталей очень разнообразна:

Самый лучший способ смоделировать тело вращения — это, опять-таки, использовать аппарат NURBS, позволяющий универсальным образом и без внесения каких-либо погрешностей построить поверхность вращения по заданному профилю.

Булевы операции над твердотельными объектами

В качестве первого примера применения булевых операций в практике мебельного проектирования стоит назвать уже вышеупомянутые филенки, но рассматривая их в более широкой мере. В общем случае филенка — это не только профилированная канавка, но и вообще любой рельеф на поверхности мебельных фасадов. При этом филенки могут иметь очень сложную геометрию, реализующую художественный замысел дизайнера или заказчика мебельного изделия.

Ранее такие фасады изготавливались исключительно вручную, резчиками по дереву, но применение специализированных САПР, обеспечивающих моделирование таких рельефов в 3D, позволяет автоматизировать производство с применением станков ЧПУ, что и происходит на практике.

Следующим примером применения булевых операций в практике мебельного проектирования являются всевозможные технологические и декоративные вырезы, пазы и отверстия под сложный крепеж и фурнитуру.

Зачастую посадочные пазы под крепеж также имеют сложную составную форму.

Булевы операции — одна из самых трудоемких функций геометрических ядер, и для качественного их выполнения ядро должно обладать высокой производительностью и отказоустойчивостью.

Создание параметрических 2D-проекций трехмерных объектов

Создание проекта мебели невозможно без создания набора рабочих и сборочных чертежей. Естественно, наиболее эффективным способ получения чертежей является их автоматическая генерация по уже готовой 3D модели:

По мере уточнения проекта, особенно при индивидуальных заказах, 3D модель может неоднократно уточняться, соответственно и 2D чертежи должны ассоциативно обновляться.

Импорт и экспорт данных из форматов других ядер и нейтральных форматов

Мебельные САПР в части необходимости возможностей импорта/экспорта мало отличаются от САПР других классов. Импорт необходим хотя бы потому, что многие поставщики стандартных комплектующих: крепежа, фурнитуры, механизмов, направляющих, ящичных систем и пр. нередко предоставляют и CAD-модели для своих обширных каталогов. Естественно, целесообразно использовать эти данные, а не создавать каждый раз собственные библиотеки, что трудоемко и затратно.

Экспорт же чаще необходим для передачи 3D моделей мебели в архитектурные системы или системы продвинутой фотореалистичной визуализации.

Триангуляция поверхностей для визуализации, переноса данных и быстрого прототипирования

Помимо переноса данных, скажем, в системы высококачественной визуализации, механизм триангуляции необходим, например, для реализации, в частности, встроенных средств визуализации для быстрого просмотра и редактирования модели в режиме реального времени:

Определение массово-габаритных характеристик тел

Определение массовых и габаритных характеристик мебельных изделий является важнейшим элементом для формирования складской и транспортной логистики, комплектования упаковки и формирования тары.

Определение столкновений и нежелательных пересечений тел

Любой мебельный комплект на самом деле состоит из десятков, сотен а, порой, и тысяч деталей. Соответственно при проектировании и взаимном их размещении весьма вероятны ошибки в позиционировании или задании размеров деталей. Выявить их при таком количестве и однотипности деталей вручную — дело очень трудоемкое. Поэтому автоматическое определение нежелательных пересечений тел — очень важная возможность мебельной САПР. Определение же столкновений — хороший помощник при расстановке и взаиморасположении готовых мебельных блоков.

Стоит, однако, остановиться на одной особенности мебельных САПР — в них существует необходимость поиска, как ни покажется странным, именно желательных пересечений. Речь идет о расстановке крепежа и определении мест для обозначения мест предварительного сверления под него. Дело в том, что сложная фурнитура (петли, замки, ручки и пр.) обычно расставляются проектировщиком исходя из определенных правил и нормативов, а в состав этих подсборок уже входят элементы непосредственно крепежа — саморезов, шурупов, евровинтов. Для того, чтобы в процессе непосредственно физической сборки мастер не ошибся на практике еще на производстве делается либо кернение, либо предварительная сверловка под такой крепеж. Вот для того, чтобы сделать такую разметку целесообразно применять механизм поиска пересечений (в данном случае желательных) без выполнения избыточных булевых операций.

Создание сложных поверхностей

Вот тут уважаемый читатель скажет — ну это-то зачем? Ведь даже в MCAD это требуется лишь отдельными отраслями — автостроителями, авиапромом, промышленным дизайнерам. Зачем это мебельщикам? И в этом месте большинство глубоко заблуждается. Далеко не вся мебель изготавливается из плоских «досок». Приведем несколько примеров современной и не очень дизайнерской мебели:

И, не будем забывать про мягкую мебель, имеющую совсем не прямугольные формы:

Как видите формы — совсем не простые и криволинейные поверхности имеют место в современной практике мебельного дизайна. Так что и тут расширенные возможности геометрического ядра окажутся вполне востребованными для продвинутой мебельной САПР. И технологии построения и редактирования поверхностей на основе NURBS или Subdivsion Surfaces окажутся совсем не лишними.

Заключение

Итак, мы прошлись практически по всему списку основных и вспомогательных функций геометрического ядра САПР. И в каждом случае они находили себе либо обязательное, либо очень желательное применение в такой, казалось бы, простой системе как специализированная САПР для проектирования мебели. Таким образом, применение твердотельных геометрических ядер далеко не ограничено областью машиностроительных САПР, их использование, при условии разумного соотношения цена/качество, более чем уместно и целесообразно и в такой узкой «экзотической» отрасли как проектирование мебели. Возможно, в последующих публикациях мы постараемся рассмотреть и другие, не самые обычные области применения САПР, и полезность использования в них геометрических ядер.

Стоит заметить, что существовавшие до этого времени специализированные мебельные САПР далеко не всегда справляются именно с задачами сложного геометрического моделирования. Именно по этой причине заметное число пользователей применяют в своей работе «машиностроительные» системы проектирования — SolidWorks, T-FLEX CAD, Pro/E и т.д. При этом, естественно, производительность процесса разработки снижается из-за отсутствия в этих системах команд, операций и библиотек, удобных для применения именно в мебельных задачах. Появление мебельных САПР, имеющих в своём арсенале мощные средства 3D моделирования будет большим подспорьем для конструкторов в данной динамично развивающейся области промышленности.

Самые популярные материалы

за месяц за все время

Форумы isicad:

О проекте

Приглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решениях и продуктах, о проводимых мероприятиях и другую информацию. Адрес для корреспонденции - info@isicad.ru

Проект isicad нацелен на

укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребителями промышленных решений в областях PLM и ERP...

Подробнее

Информация для рекламодателей

Перепечатка материалов сайта допускается с согласия редакции, ссылка на isicad.ru обязательна.
Вы можете обратиться к нам по адресу info@isicad.ru.