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

6 июн€ 2024

√еометрическое €дро RGK Ч год спуст€

Ћеонид Ѕаранов

Ћеонид Ѕаранов,

ќт редакции isicad.ru: 29 ма€ в ћоскве прошло очередное ежегодное меропри€тие компании Ђ“оп —истемыї Ч Ђ‘орум T‑FLEX PLM 2024ї. Ёто важное событие, несомненно, будет отражено в многочисленных публикаци€х, посв€щенных различным решени€м и продуктам компании, а пока с общим содержанием и настроением форума можно познакомитьс€ в кратком пресс-релизе ЂЌовейшие разработки компании Ђ“оп —истемыї представлены на главном ежегодном событии года Ч ‘оруме T‑FLEX PLM 2024ї.

¬ статье, предлагаемой вам сегодн€, отражены новые результаты одного из самых заметных проектов компании Ђ“оп —истемыї Ч геометрического €дра RGK. –едакци€ портала isicad.ru с удовлетворением отмечает, что зарождение и развитие этого проекта регул€рно и подробно освещалось и освещаетс€ в наших публикаци€х: одних только статей, заголовок которых содержит волнующее сокращение ЂRGKї (российское геометрическое €дро), насчитываетс€ дес€ток.

ќсобое внимание в статье Ћеонида Ѕаранова привлекает замечание о том, что Ђосуществл€етс€ постепенный переход флагманского продукта компании Ђ“оп —истемыї (T-FLEX CAD) на использование RGKї и что наблюдаетс€ Ђпо€вление всЄ большего числа заинтересованных в использовании €дра в своих приложени€х компаний разработчиковї.

ќригинал статьи на сайте компании Ђ“оп —истемыї


ѕрошЄл ровно год с момента презентации компанией Ђ“оп —истемыї нового продукта Ч геометрического €дра RGK 2.0. ѕо результатам представлени€ ранее была опубликована стать€ √еометрическое €дро RGK на форуме компании Ђ“оп —истемыї. ¬ этой статье мы постараемс€ рассказать об основных доработках, выполненных в RGK за прошедшее врем€.

√еометрическое €дро представл€ет собой программный компонент, предназначенный дл€ решени€ разнообразных задач геометрического моделировани€: построение различными способами твердотельных, поверхностных и каркасных моделей с использованием Ђточнойї геометрии, проведение разного рода анализа на полученных модел€х, как то: проверка корректности построени€, вычислени€ масс-инерционных характеристик, рассто€ний, углов, пересечений наборов тел между собой, построени€ полигональных аппроксимаций точной геометрии, построени€ проекций с удалЄнными невидимыми лини€ми и т. д. ѕолный список задач, решаемых €дром RGK, как и его архитектура и особенности представлени€ модели, за прошедший год не претерпели значительных изменений, чего нельз€ сказать о функциональности, структуре API и различных прикладных особенност€х продукта. ÷ель данной статьи в том, чтобы рассказать как раз о произошедших изменени€х €дра за минувший год. ѕо традиции изменени€ будут представлены в наиболее нагл€дном виде Ч форме иллюстраций, благо геометрическое моделирование очень нагл€дна€ и очевидна€ даже дл€ неспециалистов область прикладной математики.

‘ункциональность по формированию и редактированию модели

«начительному развитию подверглась функциональность Ђпр€могої моделировани€. ¬ частности, в операции Ђзамена граней телаї была добавлена поддержка перестроени€ сглаживаний, контактирующих с замен€емой гранью. ѕоддерживаютс€ сглаживани€ как посто€нного, так и переменного радиуса.

ѕример замены поверхностей двух граней на поверхности листового тела (на внутренних отверсти€х сглаживание переменного радиуса)

ѕример замены грани на листовое тело с несколькими гран€ми

ѕример замены граней, контактирующих со сложным сглаживанием

—ами алгоритмы операции были доработаны с целью обеспечени€ возможности замены несв€занных граней на поверхности из граней произвольного листового тела.

 ак частный случай работы этой операции, конечно, поддерживаетс€ функциональность изменени€ размера и положени€ цилиндрической, сферической, конической и тороидальных граней.

ѕример изменени€ радиуса цилиндрической поверхности отверсти€

«начительно расширена функциональность операции удалени€ граней. ƒобавлена поддержка сложных топологических св€зей удал€емых граней.

ѕримеры удалени€ граней

–азработана нова€ функциональность распознавани€ сглаживаний посто€нного и переменного радиуса как дл€ отдельных граней, так и дл€ последовательностей. “ака€ функциональность может быть особенно востребована в приложени€х, работающих с импортированной геометрией, так как распознаютс€ поверхности сглаживани€ как построенные средствами самого RGK, так и импортированные из внешних систем.

–аспознавание цепочки сглаживаний посто€нного радиуса

–аспознавание закона переменного радиуса на импортированной модели

¬ €дре реализована функциональность перестроени€ распознанных сглаживаний с новыми радиусами, в том числе и с изменением типа сглаживани€ (например, посто€нный радиус можно заменить на переменный).

»зменение распознанного сглаживани€ посто€нного радиуса

»зменение радиуса у импортированных сглаживаний (1 Ц распознанное сглаживание; 2 Ц перестроенное сглаживание посто€нного радиуса; 3 Ц перестроенное сглаживание переменного радиуса)

‘ункциональность распознавани€ и перестроени€ сглаживаний поддерживаетс€ теперь и в операции копировани€ граней по образцу (Ђпаттернингаї).

ѕримеры копировани€ граней с автоматической адаптацией размеров и сглаживаний у основани€

ѕомимо этого, доработана сама схема копировани€ граней, сн€т р€д важных ограничений операции.

ѕример размножени€ отверсти€ вдоль сложной поверхности

¬ операцию Ђпо траекторииї было добавлено большое число новых режимов и обработок специальных конфигураций. ¬ частности, теперь поддерживаетс€ многопрофильный свип Ч возможность использовать несколько разных по геометрии и топологии профилей с одной траекторией. Ёта функциональность значительно расшир€ет возможности моделировани€ сложной геометрии.

ѕример многопрофильного свипа с получением как твЄрдого, так и листового тела

—ледует отметить, что при использовании нескольких профилей поддерживаетс€ как задание дополнительных законов кручени€ и масштабировани€, так и задание соответстви€ вершин профилей между собой. ≈щЄ одной интересной возможностью €вл€етс€ поддержка в качестве начального или конечного профил€ разомкнутого проволочного тела, при том что все остальные профили замкнуты, и в итоге строитс€ твЄрдое тело, а не поверхность. Ѕлагодар€ такой возможности можно построить тело типа Ђтюбикї.

«адание соответстви€ вершин в многопрофильном свипе

ƒобавлена поддержка разных режимов законов масштабировани€ профил€. ѕричЄм все эти режимы можно комбинировать с законами кручени€.

ќпции законов масштабировани€ в свипе

 омбинаци€ закона масштабировани€ и закона кручени€

ќдной интересной особенностью масштабировани€ в новой версии RGK €вл€етс€ поддержка нулевого масштаба в начале или конце траектории, когда профиль Ђсхлопываетс€ї в вершину.

ѕример поддержки нулевого масштаба в свипе

”лучшена обработка изломов траектории с формированием скруглЄнных зон на поверхности тела.

ѕримеры обработки углов траектории в новой версии RGK

¬ свипе с несколькими траектори€ми выполнены важные доработки по синхронизации траектории и направл€ющих, а также реализована поддержка G1 разрывных направл€ющих.

–ежимы синхронизации траектории и направл€ющих

ѕоддержка G1 разрывных направл€ющих и эффект от применени€ разных законов синхронизации

¬ новой версии €дра расширилась функциональность построени€ уклонов граней тела. ¬о-первых, реализована поддержка нескольких новых типов поверхностей уклона. “еперь в RGK поддерживаютс€ следующие типы поверхностей:

  • Isocline (используетс€ по умолчанию) Ц сохран€ет угол между направлением уклона и нормалью к поверхности уклона;
  • Surface Ц направл€юща€ определ€етс€ направлением уклона и нормалью к исходной поверхности;
  • Curve Ц направл€юща€ определ€етс€ направлением уклона и касательной к исходной кривой;
  • Normal Ц направление уклона определ€етс€ нормалью к прилежащей поверхности.

»ллюстраци€ отличий поверхностей уклона

¬о-вторых, добавлены важные на практике топологические обработки, повышающие надЄжность алгоритма. ¬ частности, поддержка инверсии граней при необходимости.

»нверси€ граней при выходе уклона за пределы базовой топологии

–еализована поддержка составных линий разъЄма и разбиени€ уклон€емой грани, содержащей несколько фиксированных рЄбер.

»ллюстраци€ топологических обработок в новой версии операции Ђ”клонї RGK

—ледует отдельно отметить, что RGK позвол€ет за одну операцию строить уклоны с разными углами дл€ разных граней.

ѕример уклонени€ двух изначально гладко состыкованных граней на разные углы

ƒальнейшее развитие получили возможности €дра по построению уклонов с заданными поверхност€ми разъЄма.  ак практически везде под Ђповерхностьюї понимаетс€ листовое тело Ч набор св€занных, согласованно ориентированных граней без свойства замыкани€ объЄма. Ѕыло убрано ограничение на использование только одной грани как поверхности разъЄма.

»ллюстраци€ работы с многогранной поверхностью разъЄма

Ќапомним, что уклоны, как и многие Ђлокальныеї операции в RGK, могут работать в Ђглобальномї режиме, когда, при необходимости, модификации подвергаютс€ не только соседние грани тела, но и отсто€щие от них. ¬ новой версии эта возможность получила дальнейшее развитие за счЄт усовершенствовани€ многих базовых инструментальных алгоритмов €дра.

»ллюстрации глобального характера операции Ђ”клон гранейї

¬ ближайших планах поддержка Ђповерхностей разъЄмаї, не пересекающих исходное тело, что добавит гибкости в построение ещЄ более сложной геометрии уклонов. ј также реализаци€ целого набора опций по обработке стыковки уклон€емых граней, как между собой, так и с Ђнеподвижнымиї гран€ми тела.

–азвитие получила функци€ расширени€ листового тела. ƒобавлена возможность зат€гивани€ разрывов тела со сложной границей, поддержка расширени€ сглаженных граней как сглаживаний, расширение до тела.

ѕример расширени€ с сохранением неразрывности границы

ѕример натурального расширени€ листового тела со сглаживанием

ѕример работы опции Ђрасширение до телаї

“радиционно в развитии RGK большое внимание удел€етс€ совершенствованию алгоритмов сглаживани€ во всех их режимах (сглаживание рЄбер, граней и трЄхгранном сглаживании).  ак отмечалось ещЄ в прошлом году, важной особенностью архитектуры RGK в этой части €вл€етс€ высока€ степень унификации топологических алгоритмов. ћожно сказать, что алгоритм сглаживани€, по сути, один, но он умеет решать разные задачи в зависимости от полученных входных данных. ¬ новой версии было решено изменить API €дра так, чтобы в максимальной степени отразить этот архитектурный момент. ¬ частности, были убраны отдельные классы посто€нного и переменного сглаживани€, а структура данных изменена таким образом, чтобы позволить прикладному разработчику конечного приложени€ использовать комбинаторную гибкость алгоритма сглаживани€ RGK.  онечно, только архитектурными изменени€ми дело не ограничилось. ¬ новой версии €дра была проделана огромна€ работа по развитию алгоритма сглаживани€ во всех аспектах.  ак в обработке сложных топологических конфигураций, так и в поддержке новых типов поверхностей сглаживани€ и совершенствовании математических нюансов их построени€. ¬о-первых, добавлена возможность выбрать ребро, которое необходимо сохранить при формировании переполнени€.

ѕоведение алгоритма сглаживани€ при указании разных рЄбер дл€ сохранени€

¬о-вторых, разработан алгоритм принудительной остановки сглаживани€ на заданной грани или листовом теле.

ќстановка сглаживани€ в указанном листовом теле

ќстановка сглаживани€ на заданной грани тела

Ќа основе алгоритма останова на указанной геометрии в обработке сложных завершений сглаживаний была добавлена возможность негладкого завершени€ с формированием корректного твЄрдого тела, чтобы дать возможность продолжать моделирование другими инструментами.

ќстановка сглаживани€ при невозможности гладкого завершени€

ƒальнейшее развитие получили алгоритмы встраивани€ сглаживающего листа. ƒобавлена опци€ необходимости учЄта топологии тела в зоне листа сглаживани€.

»ллюстраци€ включени€ или отключени€ опции учЄта топологии в зоне сглаживани€

«начительно расширены возможности алгоритма сглаживани€ при обработке сложных топологических конфигураций на модели как дл€ посто€нного, так и дл€ переменного сглаживани€.

ѕример встраивани€ рЄберного сглаживани€ в сложных топологических конфигураци€х

ѕример встраивани€ трЄхгранного сглаживани€

–асширение возможностей обработки участков с кривизной малого радиуса Ч теперь топологи€ в зоне формировани€ прокатывани€ малого радиуса может быть произвольной

ѕример перекрыти€ сглаживаний переменного радиуса

ѕример взаимного перекрыти€ сглаживаний с симметричной обрезкой сглаживающих листов

ѕример перекрыти€ сглаживаний на нескольких гран€х

¬ведено управление пор€дком прокатывани€ сглаживающего Ђшарикаї, что позвол€ет варьировать форму поверхности в вершинах, где сход€тс€ рЄбра разной выпуклости.

ѕример формировани€ поверхности сглаживани€ при разной последовательности прокатывани€ шарика

“еперь поддерживаетс€ возможность обработки угла модели с прокатыванием шарика, а не только с обрезкой сглаживающих поверхностей.

»ллюстраци€ Ђгладкогої угла сглаживани€ при сохранении острого ребра на теле

¬ св€зи с тем, что как дл€ сглаживани€ рЄбер, так и дл€ сглаживани€ граней используетс€ один алгоритм, то и обработки различных случаев стыковки граней выполн€ютс€ аналогичным образом.

ѕримеры поведени€ алгоритма сглаживани€ в граневом и трЄхгранном режимах

‘ункциональность сглаживани€ RGK, как известно, работает не только на твЄрдых телах, но и на листовых. ѕричЄм с точки зрени€ API нет никакого отличи€ в операци€х с разными типами топологических моделей.

ѕример работы трЄхгранного сглаживани€ на наборе листовых тел

ѕомимо улучшений и развити€ топологических алгоритмов сглаживани€, существенное развитие получила и его геометрическа€ часть. ¬ частности, много усилий было приложено к разработке алгоритмов борьбы с самопересечени€ми поверхностей сглаживани€. “ака€ ситуаци€ нередко возникает в практических задачах, и промышленное €дро должно обладать развитыми инструментами коррекции геометрии с гарантией отсутстви€ самопересечений. «адача это весьма сложна€ и не может быть решена одним алгоритмом Ч требуетс€ разработать набор инструментов и выработать правила их практического применени€ в алгоритмах €дра. »менно така€ работа сейчас и ведЄтс€ разработчиками RGK, и в новой версии можно увидеть первые результаты этой работы. ¬от, собственно, о какой проблеме идЄт речь:

ѕримеры самопересечений поверхности сглаживани€

ѕример работы одного из алгоритмов исправлени€ самопересечений поверхностей сглаживани€

ѕример работы алгоритма коррекции самопересечени€ в зонах высокой кривизны сглаживаемых поверхностей

”совершенствовани€м подверглись алгоритмы построени€ дискового сглаживани€, а также добавилс€ новый тип сглаживающих поверхностей Ч поверхности Ђизопараметрическогої сглаживани€. ¬ дисковом сглаживании теперь поддерживаетс€ произвольный закон радиуса и форма сечени€.

»ллюстраци€ отличи€ Ђтрадиционногої сглаживани€ с прокатыванием шарика от дискового

ѕример работы режима дискового сглаживани€ на твЄрдом и листовых телах

≈стественным образом дисковое сглаживание доступно и в сопр€жении трЄх граней.

ѕример применени€ режима дискового сглаживани€ в трЄхгранном режиме

ѕомимо Ђтрадиционныхї режимов сглаживани€, как отмечалось выше, был разработан алгоритм дл€ построени€ Ђизопараметрическогої сглаживани€. —уть его в том, что плоскость сечени€ сглаживающей поверхности прив€зана к изопараметрическим лини€м одной из родительских граней.

»ллюстраци€ отличи€ изопараметрического сглаживани€ от поверхности кат€щегос€ шарика

 ак нетрудно предположить, изопараметрическое сглаживание, как и два других типа, допускают управление радиусом и формой сечени€.

ѕример изопараметрического сглаживани€ с переменным сечением

ќтдельной большой работой в направлении повышени€ гибкости алгоритмов сглаживани€ в новой версии RGK была разработка новых типов поверхностей сглаживани€ с сохранением геометрии кривой. Ќапомним, что в предыдущих верси€х €дра была возможность построени€ поверхности с сохранением ребра модели так, чтобы обеспечивалось касание с противоположной гранью, в то врем€ как касани€ с гранью, содержащей сохран€емое ребро, не требовалось. Ёто так называемое Ђпереполнениеї сглаживани€. “еперь же в €дро добавлена возможность сохранение такого касани€ двум€ способами. “ак называемые Ђсимметричныйї и Ђконическийї режимы. ¬ первом из них ответна€ опорна€ крива€ сглаживани€ как бы повтор€ет форму сохран€емого ребра, во втором следует заданному закону радиуса.

»ллюстраци€ режимов сглаживани€ с сохранением ребра

»ллюстраци€ работы режимов сохранени€ ребра в том числе и с переменным радиусом

–азвитие этой функциональности активно продолжаетс€. ¬ ближайшее врем€ планируетс€ добавить, в частности, поверхности с двум€ заданными опорными кривыми в комбинации с законом радиуса.  роме того, разрабатываетс€ математика улучшени€ качества стыковки поверхностей переменного радиуса в различных сложных случа€х. “екущие результаты этих исследований обнадЄживают, и мы рассчитываем, что в ближайших обновлени€х €дра сможем более подробно их продемонстрировать в виде готовой функциональности.

Ќе осталась в стороне от усовершенствований и функциональность построени€ фасок. ƒобавлены два новых способа задани€ размеров фаски: двум€ смещени€ми от вершины Ч пересечени€ касательных к родительским гран€м и смещением и прилежащим углом.

»ллюстраци€ новых способов задани€ размера фаски на ребре

≈сли говорить об интересных текущих задачах, которые решаютс€ коллективом разработчиков RGK в насто€щий момент, следует отметить работы по новому алгоритму построени€ поверхности зат€гивани€ области произвольной конфигурации. — одной стороны, это будет мощный инструмент дл€ внутреннего использовани€ в различных алгоритмах €дра, а с другой Ч он будет доступен и прикладным разработчикам, использующим €дро через соответствующий API. ѕока рано раскрывать технические подробности. ѕриведЄм лишь несколько визуальных примеров работы нового инструмента.

Ќова€ поверхность зат€гивани€ в задаче гладкого заполнени€ вершинной области в сглаживании

Ќова€ поверхность зат€гивани€ в задаче гладкого заполнени€ области Y-формы в сглаживании

»зменени€ в API и общей функциональности

ѕомимо развити€ функций моделировани€ за минувший год была проделана больша€ работа по совершенствованию внутренних алгоритмов €дра, что и позволило наращивать функциональность такими высокими темпами. ”совершенствованию подверглись все основные компоненты, как внутренние, так и доступные извне: алгоритмы построени€ линий пересечени€ и проецировани€, булевы операции, фасетер, алгоритмы проецировани€ с удалЄнными невидимыми лини€ми, верификатор топологической модели (чекер) и многие другие. — одной стороны, проведЄнна€ работа позволила ещЄ больше унифицировать внутренние инструменты €дра, что упрощает его дальнейшее развитие, с другой Ч позвол€ет улучшать качество и скорость программного кода. ¬ качестве примера эффекта от такой работы хочетс€ привести несколько иллюстраций, показывающих текущий статус и изменени€ в скорости работы функции генерации полигональной модели. ¬се приведЄнные ниже примеры касаютс€ построени€ сеток с одинаковыми параметрами по точности на одном и том же компьютере в многопоточном режиме.

ѕримеры работы фасетера RGK в сравнении с известным конкурирующим €дром и версией годичной давности

Ѕыла проделана значительна€ работа по улучшению и развитию пользовательского API €дра. ¬ течение года API €дра, по сути, было модернизировано под требовани€ промышленного использовани€. Ќова€ верси€ API позвол€ет поставл€ть прикладным программистам только релизную библиотеку и файлы заголовков как дл€ отладочных, так и дл€ продуктовых целей. ¬ажным развитием API, на наш взгл€д, €вл€етс€ по€вление Python API и его интеграци€ в том числе в тестовую оболочку €дра. “еперь становитс€ легко писать небольшие прикладные системы с использованием инструментари€ RGK программистам на €зыке Python. –азработаны новые алгоритмы идентификации топологических элементов модели Ч теперь им назначаютс€ идентификаторы фиксированной структуры. Ёто позвол€ет значительно упростить взаимодействие прикладного кода с API €дра и уменьшить требовани€ по пам€ти дл€ хранени€ ссылок на элементы топологической модели из прикладного кода. ”лучшилась документаци€, примеры использовани€, тестовое приложение.

Ѕлижайшие планы и направлени€ работ

 ак уже отмечалось, сейчас в разработке много полезных и интересных функций и инструментов. ѕро часть из них было написано выше. Ќо это не полный перечень работ. ¬ частности, идЄт разработка алгоритмов построени€ серединных поверхностей в разных постановках, в том числе и Ђистинної серединных, работающих на произвольной геометрии. ѕланируютс€ расширение функций и дальнейшее ускорение фасетера, процедуры удалени€ невидимых линий, проверки пересечений тел, генерации лофт и свип поверхностей со сложными граничными услови€ми и повышение качества самих поверхностей, возможно сн€тие ограничений на топологию G2 сглаживаний и много чего ещЄ. ¬се описанные работы идут пр€мо сейчас, а не пишутс€ в дорожные карты. “ак что, как говоритс€, ждите новостей. ћожет быть раньше, чем через год.

≈щЄ одним стимулом дл€ ускорени€ разработки €дра €вл€етс€ постепенный переход флагманского продукта компании Ђ“оп —истемыї (T-FLEX CAD) на использование RGK и по€вление всЄ большего числа заинтересованных в использовании €дра в своих приложени€х компаний разработчиков. ¬ насто€щее врем€ уже несколько ведущих российских разработчиков инженерного программного обеспечени€ ведут опытную эксплуатацию RGK с целью оценки возможности использовани€ €дра в своих разработках при поддержке компании Ђ“оп —истемыї. ќчевидно, что это только начало.

ядро RGK посто€нно развиваетс€ и совершенствуетс€, так как за€вленна€ год назад цель Ч повысить уровень технологической независимости нашей страны за счЄт использовани€ отечественного геометрического €дра, честно конкурирующего с лучшими решени€ми на мировом рынке, Ч осталась неизменной. Ќесмотр€ на амбициозность и крайнюю сложность этой задачи, прошедший год только укрепил уверенность в достижимости этой цели в относительно короткие сроки.  онечно, работы ещЄ предстоит очень и очень много, как в плане добавлени€ новой функциональности, так и в части повышени€ скорости и робастности программного кода, но дорогу осилит идущий.


–еклама. «јќ Ђ“оп —истемыї. erid: 2SDnjcHf7Fo


„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: Ђ” нас сейчас есть реальна€ возможность их обогнатьї
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. © 2004-2024 √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.