Особенности геометрического моделирования в BIM-системах и как их учитывает C3D Toolkit

Любая система автоматизированного проектирования (MCAD, BIM, EDA и т. д.), помимо специфичных для нее функций, должна обладать базовой функциональностью, обеспечивающей взаимодействие пользователя с объектами геометрической модели и моделью в целом, ее запись, сохранение и т. д. В этих целях используются различные компоненты, на которых основывается работа всей системы, — от конвертеров данных до геометрического ядра, ответственного за ту самую базовую функциональность.

При этом система, реализующая концепцию информационного моделирования здания (BIM), предъявляет ряд требований к упомянутым выше компонентам, пусть не таких сложных и критичных, как для машиностроительных CAD-систем, но тем не менее очень важных.

Рис. 1. Модель здания в BIM-системе Renga

BIM-программа предназначена для создания моделей зданий, содержащих необходимую и исчерпывающую информацию о каждом отдельном элементе здания: геометрии, физических и функциональных характеристиках, производителе, влиянии на окружающую среду и пр. Наличие возможностей для сохранения любой информации об объекте, гибкого редактирования геометрических данных элементов модели, внесения изменений с автоматическим перерасчетом характеристик затрагиваемых элементов обуславливает необходимость применения подобных систем для информационного моделирования зданий.

Параметризация BIM-модели

BIM-программы нуждаются в параметризации элементов модели здания. Под параметризацией подразумевается задание объектам модели параметров, ограничивающих их взаимное перемещение. Это необходимо, в первую очередь, для автоматического перерасчета характеристик всех элементов модели, которые так или иначе подвергнутся изменениям, к примеру, при перемещении начального объекта или создании нового. Перемещение стены с окнами выполняется для всего объекта в целом, а не отдельно друг от друга. Расчет характеристик при этом будет основываться на заданных зависимостях. Поэтому в основе BIM-программы должна лежать параметрическая система, способная автоматически координировать любые изменения. Такая программа позволяет создавать полную информационную модель здания, а не его отдельные объекты.

2D-документы на основе BIM-модели

Повышенные требования предъявляются и к созданию/обновлению 2D чертежей и ведомостей на основе 3D модели здания. Чертежи генерируются автоматически, а любое изменение в модели сразу отображается на них без необходимости ручного редактирования или создания нового чертежа. Так исключается вероятность появления ошибок в чертежах, причиной которых часто является человеческий фактор.

Рис. 2. 2D чертеж — проекция 1-го этажа модели здания на плоскость

Роль C3D Toolkit в BIM-приложениях

Изначально компоненты C3D Toolkit разрабатывались для применения в основном в MCAD-системах. Однако на протяжении многих лет разработки их возможности были существенно расширены, добавлено множество новых инструментов, и на данный момент инструментарий обладает функциональностью, востребованной и в BIM-системах.

В первую очередь, геометрическое ядро C3D Modeler предоставляет основные методы для построения геометрических тел любой формы. Так, для BIM-системы ядро позволяет создавать тела — геометрические примитивы, такие как стены, колонны, и назначать им специфичные атрибуты, а также тела, образованные различными поверхностями для создания сложных архитектурных форм. В ядре имеется функционал, необходимый для редактирования тел: булевы операции, резка тела поверхностью, скругление ребер, построение симметричного тела, объединение и др.

Особое внимание следует обратить на методы для работы с объектами на двумерной плоскости — построение проекций тел и двумерных геометрических примитивов, а также методы для расчетов геометрических моделей, такие как построение триангуляции, вычисление масс-инерционных характеристик и определение столкновений элементов модели.

Рис. 3. Проекции тела на плоскость

Модуль для решения систем геометрических ограничений C3D Solver предоставляет методы для задания взаимосвязей между геометрическими примитивами как в двумерном пространстве, так и в трехмерном. Параметрический решатель позволяет накладывать логические ограничения на любые объекты модели на сцене, благодаря чему появляются следующие возможности: параметризация модели и редактирование ее путем синхронного изменения элементов модели, объединение объектов в сборки и их взаимное перемещение относительно друг друга, создание анимаций и многое другое.

Рис. 4. Размерные ограничения на произвольном сечении

Тесная связь C3D Modeler с модулем обмена данными C3D Converter позволяет сохранять и записывать данные геометрической модели в любом из обменных форматов (STEP, IGES, ACIS SAT, Parasolid X_T/X_B, STL, VRML, JT), а также читать эти данные в одном из перечисленных форматов и на их основе строить представление геометрической модели С3D. Подобная связь предлагает BIM-приложению широкий спектр возможностей для взаимодействия с другими системами для инженерного проектирования.

Как BIM-разработчики влияют на развитие C3D Toolkit

Решения о разработке новых методов для компонентов C3D Toolkit принимаются не только на основе мыслей наших разработчиков, но и в ответ на запросы пользователей. BIM-приложения на базе C3D пишут Renga Software, АСКОН, CYPE, Нанософт, «ЗВ Сервис» и еще ряд компаний. Все они инициируют разработку нужной им функциональности и тем самым расширяют BIM-возможности C3D Toolkit.

Например, по запросам компании Renga Software, использующей ядро, решатель и конвертеры данных, были добавлены:

• метод для построения косоугольной проекции путем использования прямоугольного проецирования с последующим преобразованием плоской проекции (прямоугольная проекция в ядре была доступна и ранее);
  

  Рис. 5. Прямоугольные и косоугольные проекции

• метод для построения линий открывания дверей на двумерной плоскости. Используется такая возможность ядра, как затенение кривых твердыми телами при проецировании.
  

  Рис. 6. Отображение дверей на 3D виде

Постоянное общение с нашими клиентами и обратная связь помогают нам улучшать и развивать возможности наших компонентов, а также реализовывать функционал, расширяющий области применения инструментария C3D Toolkit.