Каталог статей

Главная » Статьи » КОМПАС-3D

Вариационное прямое моделирование в КОМПАС-3D V14

Предисловие Дмитрия Ушакова: Пять лет назад я написал статью "Вариационное прямое моделирование, или как сохранить намерения проектировщика в САПР без истории построения", в которой предложил способ "умного" редактирования твердотельных геометрических моделей без истории построения. Технология вариационного прямого моделирования (ВПМ) основана на локальной модификации граничного представления тела в результате решения геометрических и размерных ограничений в трехмерном пространстве. Ограничения здесь могут как задаваться пользователем, так и автоматически генерироваться системой проектирования на основе данных о геометрии и топологии тела, а также образующих его конструктивных элементов. На основе ВПМ можно реализовать интеллектуальную систему параметрического твердотельного моделирования, сочетающую достоинства систем на основе истории построения и прямого моделирования, но лишенную присущих им недостатков (для систем на основе истории построения - это сложность освоения и использования, неудовлетворительная производительность при параметрической модификации сложных деталей, невозможность работы с импортированными данными; для систем прямого моделирования - это невозможность задания конструктивной концепции).

   Технология ВПМ родилась не на пустом месте - до этого более семи лет специалисты компании ЛЕДАС разрабатывали технологию эффективного решения геометрических ограничений в двумерном и трехмерном пространствах, получившую коммерческое воплощение в программных компонентах LGS. Традиционные приложения трехмерного решателя в САПР ограничивались построением трехмерных каркасов, проектированием сборок, анализом кинематики механизмов и моделированием движения. Однако, ВПМ позволяет реализовать абсолютно новый класс приложений. Мы не могли просто описать преимущества этой технологии в статьях - нам пришлось доказывать их на практике. Для этого мы создали специальную надстройку над решателем LGS 3D, получившую названием LIM 3D, и приступили к реализации демонстрационного приложения.

  В качестве такового после долгих споров выбрали систему трехмерного моделирования SketchUp. Основная причина состояла в том, что система была бесплатной и обладала огромной пользовательской базой. Мы создали плагин Driving Dimensions for SketchUp для параметрического контроля создаваемой геометрии с помощью размерных ограничений в 3D. К сожалению, эта реализация ВПМ была существенно ограничена особенностями полигонального движка SketchUp. Это побудило нас предпринять более серьезную и ресурсоемкую попытку, внедрив ВПМ в Rhino 3D, для чего нам пришлось самостоятельно реализовать отсутствующие в движке этой системы локальные операции. Наконец, в 2011 мы интегрировали LGS/LIM 3D с ядром твердотельного моделирования ACIS - признанным королем на рынке прямого моделирования - в рамках системы BricsCAD.

   Как известно нашим постоянным читателям, эти исследования ЛЕДАС завершились продажей прав интеллектуальной собственности на технологию ВПМ и всех сопутствующих программных компонент и конечно-пользовательских приложений компании Menhirs (Бельгия). Являясь ныне директором российской дочки Menhirs (ЗАО "Bricsys Technologies Russia"), я с огромным удовлетворением наблюдал за интеграцией технологии ВПМ в КОМПАС-3D - одну из самых популярных в России трехмерных САПР.

   У этого проекта было много замечательных особенностей: это и беспрецедентная кооперация трех фирм (АСКОН, Bricsys и ЛЕДАС), и совершенно новый способ использования ядра C3D, но особенно важно подчеркнуть, что технология ВПМ впервые была внедрена в систему, в которой уже была трехмерная параметризация на основе история построения! И мне крайне любопытно было узнать, как Владимир Панченко, директор по продукту Приложения направления CAD/AEC, АСКОН, чей интерес и напор породил этот проект и гарантировал его успешное завершение, обосновывает преимущества наличия технологии ВПМ в такой развитой САПР. Приглашаю и вас ознакомиться с его аргументами!

   Обзор истории развития технологии прямого моделирования, причины и предпосылки её появления в КОМПАС-3D

   Моделирование в трехмерном пространстве сейчас уже в полной мере стало стандартом проектирования и объективной необходимостью. Для успешной интеграции в состав своей разрабатываемой конструкции узлов и деталей от других производителей современному конструктору уже недостаточно только взглянуть на двухмерный эскиз. Для качественного выполнения своих функций его интересует объёмная модель применяемой составной части. Успешная интеграция при совместном проектировании сторонней модели в 3D-пространство своей САПР совместно с собственными разработками обеспечит в дальнейшем быстрый и безошибочный процесс изготовления и сборки изделия. Многообразие различных САПР со своими собственными форматами файлов моделей деталей и моделей сборочных единиц такую интеграцию несколько затрудняет. По той же причине затруднено и успешное взаимодействие конструкторов двух предприятий, которые используют разные САПР и работают над созданием единого изделия.

   С появлением нового КОМПАС-3D V14 с технологией вариационного прямого моделирования для конструкторов появляются новые инструменты для работы с импортированной геометрией – геометрией без истории построения. Эти инструменты позволяют практически мгновенно редактировать модели других САПР, изменяя размеры их элементов. Что же такое вариационное моделирование? Каковы предпосылки его появления в КОМПАС-3D и каковы перспективы использования и развития этой технологии?

  В основу технологии вариационного прямого моделирования в КОМПАС- 3D положена технология VDM (Variational Direct Modeling) от компании Bricsys NV. Её суть заключается в наложении геометрических и размерных ограничений на 3D-объекты с последующим решением этих ограничений вариационными методами. Технология прямого моделирования – это новая технология не только для КОМПАС-3D и его пользователей, но и сравнительно молодая технология для всей отрасли САПР в целом.

   Традиционно практически все САПР основываются на использовании технологий с историей построения – history-based design и parametric feature-based modeling. Это и Pro/Engineer, CATIA, SolidWorks, Inventor, T-FLEX CAD, а также многие другие, и конечно же КОМПАС-3D.

  Несмотря на успешную реализацию такой технологии в различных САПР, около пяти лет назад начали появляться первые попытки использования новых технологий для моделирования. Одним из ярких примеров можно считать приложение SpaceClaim – система так называемого прямого моделирования, созданная Майклом Пейном. При моделировании в этом приложении история построения отсутствует абсолютно. Следует отметить, что Майкл Пейн, работавший в PTC и участвовавший в разработке SolidWorks, имеет огромный опыт создания приложений, основанных на технологии с историей построения.

  Однако любая технология имеет свои недостатки и определённые трудности в её освоении и применении. Появление новых технологий, нацеленных на решение тех же задач, позволяет более явно выявить эти трудности и недостатки, а также их подчеркнуть. Противопоставляя две технологии моделирования, можно оценивать преимущества и недостатки каждой из них.

  Говоря о затруднениях, которые могут возникнуть при моделировании с применением технологии с историей построения, можно отметить, что сама история построения и является основным источником возникновения трудностей. Они возникают и наиболее ощутимы, главным образом, когда необходимо отредактировать какую-нибудь сложную модель. Редактирование одной из операций, созданных вначале процесса моделирования, требует последовательного выполнения всех последующих операций, оно требует привнесения изменений в перестроение целой цепочки в модели. Удаление же одной из формообразующих операций может привести к нежелательному удалению других элементов, находящихся в иерархической зависимости от удаляемой операции. При удалении одного из элементов дерева модели в КОМПАС-3D появляется диалог, который информирует о том, какие зависимые операции построения будут неизбежно удалены автоматически.

                   Рис.1 Диалог удаления операции в КОМПАС

  Системы на основе прямого моделирования, наоборот, позволяют работать непосредственно с тем элементом, который подлежит редактированию, т.е. напрямую с геометрией, которую видит человек.

Если искать существующие аналогии рассмотренных технологий в системах двумерного проектирования, то можно вспомнить противопоставление ранних версий КОМПАС-График и T-FLEX CAD. T-FLEX CAD изначально работал на иерархической модели. Т.е. в нём можно было создавать цепочку построений и получалось «ветвистое дерево». И удаление одного из элементов могло привести к удалению других элементов — целой «ветки дерева». А в КОМПАС-График все элементы – геометрические примитивы — были независимы. Можно было безболезненно удалять выделенную часть изображения, перемещать её, добавлять новую геометрию.

  В системах, основанных на использовании истории построения, конечно же существуют инструменты и приёмы, позволяющие бороться с нежелательными последствиями редактирования или удаления какой-то одной операции. Можно менять дерево модели, изменяя порядок построения путем перемещения определённых операций по дереву, если это позволяют иерархические связи.

       Рис.2.1 и 2.2 Пример перемещения операции «Скругление:2»

                              по дереву модели КОМПАС

  Существуют также так называемые функции отката истории построения наверх, позволяющие вернуться к истокам моделирования и добавить новые элементы на начальных этапах процесса построения модели.

                Рис.3 Дерево модели КОМПАС в режиме отката

  Операцию «разместить эскиз» в КОМПАС-3D, которая позволяет изменить плоскость эскиза, также можно отнести к инструментам для минимизации негативных последствий редактирования. Эта операция помогает переопределить иерархические связи между элементами построения в истории модели.

          Рис.4 Контекстное меню для изменения плоскости эскиза

  Однако все эти действия представляют собой довольно непростой процесс, требующий понимания истории построения модели, определённых навыков работы в САПР, а также внимания, сосредоточенности и тщательности. Ведь не только важно свести к минимуму нежелательное удаление объектов геометрии, но и необходимо, прежде всего, найти требуемый геометрический элемент в дереве построения, понять историю моделирования. Что особенно сложно, если модель была создана задолго до необходимости её изменить и отредактировать или была создана кем-то другим. Именно на быстрое и простое изменение моделей без наложения дополнительных ограничений и были ориентированы первые и ныне существующие системы прямого моделирования. Так сказать, моделирование в режиме «нарисовал, не понравилось — стёр». Очевидным недостатком таких систем является полное отсутствие параметризации, что значительно сужает возможности моделирования. Среди примеров — упомянутый ранее SpaceClaim и SketchUp.

Первые системы, которые объединяют возможности параметрического моделирования со средствами прямого редактирования моделей, это системы от Siemens PLM Software с так называемой синхронной технологией. Сначала синхронная технология была реализована в Solid Edge, а затем и в NX и продолжает активно развиваться в настоящий момент.

  Кроме того, у компании LEDAS появилась своя технология параметризации трёхмерных объектов. Она основывается на взаимодействии вариационного геометрического решателя LGS 3D от LEDAS с функциями любого геометрического ядра САПР. Эта технология позволяет работать с «чужой» геометрией путём наложения различных ограничений трёхмерного пространства. С октября 2011 года все права интеллектуальной собственности на исходные коды LGS 3D принадлежат компании Bricsys NV.

  Возвращаясь к описанной выше аналогии с 2D-проектированием, технологию прямого вариационного моделирования можно сравнить с добавлением параметризации в КОМПАС-График. Эта технология точно также позволяет накладывать геометрические и размерные ограничения на элементы и геометрические объекты, только уже трёхмерного пространства. Таким образом, технология VDM — своеобразный параметризатор пространственных геометрических объектов.

  Появление и развитие новой технологии моделирования в отрасли САПР, наличие работоспособной технологии VDM у LEDAS, а также, что немаловажно, выделение компанией АСКОН собственного геометрического ядра C3D в отдельный компонент, позволили представить пользователям КОМПАС-3D новую технологию моделирования. Именно появление C3D сделало технически возможным сотрудничество АСКОН и LEDAS в направлении добавления технологии прямого вариационного моделирования в КОМПАС-3D. Сначала она была доступна для ознакомления и работы как прикладная библиотека для пользователей КОМПАС-3D V13 SP2, а с выпуском новой версии V14 системы КОМПАС-3D технология вариационного прямого моделирования была включена в базовый функционал системы.

 Особенности применения инструментов прямого моделирования в КОМПАС-3D

 В КОМПАС-3D технология вариационного моделирования своих функций моделирования как таковых не имеет, она нацелена на редактирование и модифицирование уже готовой геометрии любого происхождения. Таким образом, её применение в конструкторской работе для пользователей КОМПАС-3D позволяет повысить эффективность взаимодействия при решении одной общей задачи с конструкторами, работающими в других САПР. Ведь очень часто при работе над совместным проектом в процессе разработки рассматриваются различные варианты крепления и совместного размещения различных узлов. Например, разработчик составного узла предлагает свои варианты габаритных и присоединительных размеров. А конструктор основного изделия для обеспечения более оптимальной увязки составных частей в составе всей конструкции может предложить что-нибудь изменить: подвинуть, сдвинуть, уменьшить, увеличить, растянуть или даже переместить. 
   В качестве примера приведем изменение размеров корпуса и вала:
   Видео:


 Применение системы КОМПАС-3D с технологией вариационного прямого моделирования позволит это сделать быстро, без необходимости перестроения габаритной модели заново и необходимости построения дополнительных эскизов для пояснения сути вносимых изменений своему коллеге. Модифицированную модель под свои потребности можно отправить обратно для дальнейшего согласования.

  Даже если конструкторы работают в одной и той же системе на одном предприятии, у них всех всё равно разные подходы к моделированию, разный уровень владения функционалом САПР. Нередко одному конструктору необходимо применить модели другого, модифицировать их под свои задачи. В этом случая бывает тяжело разбираться в незнакомой истории построения. Используя технологию, можно эффективно пользоваться функцией «деталь-заготовка» и успешно дорабатывать модель согласно своим размерным критериям уже инструментами прямого вариационного моделирования.

  Также эта технология позволяет использовать свои собственные наработки, выполненные в другой САПР. Она позволяет не просто сохранить результат моделирования в другом CAD-пакете, но и продолжать его успешно дорабатывать и модифицировать, внося новые исполнения и создавая прототипы на основе импортированной детали средствами прямого моделирования в КОМПАС-3D.

 Описанные случаи встречаются в работе если не 100% конструкторов, то 95% точно.

  Технология вариационного прямого моделирования в КОМПАC-3D будет удобна для освоения особенно тем пользователям, которые привыкли работать в 2D и в эскизах именно в параметрическом режиме. Среди её команд – команды наложения геометрических и размерных ограничений, а также команды выведения информации о наложенных на модель ограничениях. Однако, если в 2D для полного контроля над эскизом необходимо полностью увязать все геометрические примитивы между собой с помощью различных ограничений, то технология вариационного моделирования содержит так называемые интеллектуальные автоограничения. Она не требует от пользователя на 100% определить модель, а пытается добавить некоторые ограничения самостоятельно, сохраняя намерения проектировщика. То есть эти ограничения позволяют сохранить имеющуюся конструктивную концепцию детали – design intent. Например, если в модели детали имеются две цилиндрические поверхности, расположенные на одной оси, то при изменении расстояния от какой-нибудь поверхности, условно принятой за базовую до одного из этих отверстий, второе отверстие переместится автоматически, и после редактирования они останутся соосными. Конфигурация изделия в этом случае не поменяется.

             Рис.5 Результат изменения расстояния до одного из

                    отверстий, расположенных на одной оси

  Технология вариационного прямого моделирования в КОМПАC-3D может также применяться и для комбинированного моделирования. Ведь часто бывают случаи, когда недостаточно просто изменить размеры каких-нибудь элементов модели, а уже, наоборот, необходимо изменить её конфигурацию, добавив или отняв другие геометрические элементы. В этом случае, после изменения размеров средствами прямого моделирования, можно применить стандартные формообразующие операции системы КОМПАС-3D.Выполнение операции скругления после изменения геометрических параметров модели инструментами прямого моделирования выглядит следующим образом:

   Видео:

 Операция скругление 

  Технология вариационного моделирования, как отмечалось ранее, может работать с любой геометрией. Это могут быть родные модели КОМПАС-3D, модели КОМПАС-3D с удаленной историей построения, импортированные модели из распространённых поддерживаемых форматов: *iges; *step; *sat (ACIS); *x_t (Parasolid). Также это могут быть модели в форматах таких САПР, как CATIA V4, CATIA V5, Pro/ENGINEER, Unigraphics NX, Autodesk Inventor, загруженные в КОМПАС-3D с помощью набора трансляторов KompasVidia.

  Как требование к моделям для работы с ними функциями вариационного прямого моделирования можно выделить то, что импортированная геометрия должна быть опознана, т.е. она должна быть прочитана и топологически целостна. Следует отметить также ограничения по сложности модели. Насыщенную модель с большим числом граней технология вряд ли сможет редактировать, главным образом, из-за интеллектуального подхода добавления ограничений на основании конструктивной концепции модели. В настоящее время технология может работать только с элементарными поверхностями, так называемыми аналитическими поверхностями: плоскость, цилиндр, конус, сфера, тор. Технология VDM пока не применима к сложным сплайновым поверхностям и рассматривает их как жесткие объекты.

   Рис. 6 Пример импортированной геометрии с нарушенной топологией

  Модели, к которым были применены инструменты редактирования технологии прямого вариационного моделирования, с точки зрения последующего использования результата ничем не отличаются от «родных» моделей системы КОМПАС-3D. Они точно также могут быть переданы в чертежи, использованы в составе сборочной модели, экспортированы в другой поддерживаемый формат, переданы в приложение для прочностного расчёта APM FEM или какую-либо CAM-систему.

  Некое смещение в сторону применения и популяризации технологий прямого моделирования состоялось. Доступная ранее пользователям SolidEdge и NX в виде синхронной технологии, технология прямого моделирования стала теперь доступна и пользователям КОМПАС-3D в форме технологии вариационного моделирования. Команды прямого моделирования доступны пользователям SolidWorks через команду «подвинуть грань», хотя в этом случае перестроение модели идёт по «обычному сценарию» с записью изменений в дерево построения.

 При популяризации использования технологии синхронного моделирования в Solid Edge и NX основной упор делается на скорость внесения изменений в модель и скорость перестроения модели. Используя технологию вариационного моделирования, пользователи КОМПАС-3D также получают выигрыш в скорости редактирования моделей. Обе технологии базируются на функциях прямого моделирования, однако поддержка намерений в них реализована по-разному. В синхронной технологии при перемещении грани необходимо дополнительно задать геометрические ограничения, указав, например, параллельные и перпендикулярные грани, а инструменты вариационного моделирования старается их установить самостоятельно.

  Новый КОМПАС-3D V14 становится более «демократичным» и открытым к работе с моделями других САПР. КОМПАС-3D с технологией вариационного прямого моделирования делает своих пользователей более адаптивными к внешней среде, позволяя повысить эффективность их взаимодействия с пользователями других CAD-пакетов и получить максимально полезный результат от применения в своей деятельности моделей с импортированной геометрией.

 
Категория: КОМПАС-3D | Добавил: Iskander (20 Апр 2013) | Автор: Владимир Панченко
Просмотров: 3202 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar
Пятница, 24 Ноя 2017, 12:22
Приветствую Вас Гость

Категории раздела

КОМПАС-3D [61]

ДЛЯ АКТИВНЫХ

Группа Вконтакте

Канал на YouTube

ОПРОС

Вы перешли на КОМПАС-3D v17 ?
Всего ответов: 34

ТОП ФОРУМ

  • Разное (1192)
  • Как это моделировали? (346)
  • SolidWorks (240)
  • Сборка (203)
  • КОМПАС-3D в архитектуре и строительстве (167)
  • Библиотеки (166)
  • Вопросы по урокам (144)
  • КОМПАС-3D V13 (131)
  • КОМПАС-3D V12 (126)
  • Спецификация (92)
  • УРОКИ НА E-MAIL

    Подпишитесь на рассылку ПРЯМО СЕЙЧАС! И получайте видеоуроки 2 раза в месяц!

    ТОП НОВОСТИ

    [16 Дек 2011]
    Новогодние подарки в честь наступающего Нового года! (71)
    [15 Июл 2011]
    Сайту исполнилось 2 года!!! (56)
    [28 Июн 2010]
    Cертификат специалиста системы КОМПАС-3D (47)
    [13 Май 2011]
    АСКОН представляет КОМПАС-3D V13 (37)
    [11 Июн 2010]
    Компас-3D. Видеоурок. Рациональное использование системы (34)

    ПОЛУЧИ ДОСТУП

    СДЕЛАЙ ЗАКЛАДКУ

    ОБЛАКО ТЕГОВ

    Компас-3D Самоучитель APM FEM Самоучитель sp1 Mind каталоги элементов курсы компас компас 3d v 12 андроид 3d v15 15.1 Бета-тест 15.2 AEC бета-тестирование Новинки 2D Компа-График Android металлоконструкции v16 Скачать Компас-3D компас v11 компас v12 интерфейс Компас-3D саляхутдинов роман модель mind? сапр аскон. компас 3d CAD чертежи 3D модели скачать видеокурсы компас-3d компас уроки аскон библиотеки скача компас уроки аскон библиотеки скача компас уроки аскон библиотеки скача АСКОН Уроки книги проектирование сапр чертеж Руководство бесплатно Видеоурок v11 компас v12 скачать компас компас уроки аскон библиотеки скача компас уроки аскон библиотеки скача компас уроки аскон библиотеки скача видео уроки компас 3d обучение компас самоучитель курсы самоучитель компас 3d уроки компас 3d v13 Viewer поверхности Artisan Rendering Патч розыгрыш видеоуроки поверхностное моделирование КОМПАС-Строитель Autodesk Inventor SP2 Windows 10 Системные требования Развертка обечайка v14 SSD компьютер Коипас Home деталь цилиндрическая поверхность КОМПАС обновление ассоциативный чертеж моделирование листовая деталь видеокурс Важно Массив Библиотека массивы болтовое соединение листовое тело v17 библиотеки 3D-модель сегментация простое отверстие сечение

    Поиск