Обзор универсальных форматов передачи CAD геометрии. Геометрические ядра в мире и в россии Продажа ядра корейцам

Ядро геометрического моделирования является сердцем каждого коммерчески доступной системы 3D-моделирования. Понимание того, как работает ядро и различий между их типами поможет вам определить, какая система CAD-моделирования лучшая для вас.

Основные понятия о ядре

Ядро - это библиотека основных математических функций CAD-системы, которая определет и хранит 3D-формы ожидая команды пользователя.

Ядро обрабатывает команды, сохраняет результаты и осуществляет вывод на дисплей. На Рис. 1 показано это взаимодействие, на примере ядра thinkdesign (think3 Inc.) Архитектура, показанная здесь оптимизирована чтобы гарантировать максимальную интеграцию между CAD-приложением и низкоуровневыми компонентами ядра, обеспечивая большую гибкость приложения, устойчивость к ошибкам и быстродействие.

Рис. 1. Архитектура ядра thinkdesign

В настоящий момент существуют три типа ядер геометрического моделирования: лицензируемые, частные и доступные в исходном коде. Рассмотрим по два ядра каждого типа.

Лицензируемые ядра

Лицензируемые ядра геометрического моделирования разработаны и поддерживаются одной компанией, которая лицензирует их другим компаниям для их CAD-систем. К примеру, ядро Parasolid, разработано UGS (бывшая Unigraphics Solutions). Оно используется в Unigraphics и Solid Edge и лицензировано другим компаниям, включая CADMAX Corp. (True Solid/Master) и SolidWorks Corp. (SolidWorks). Лицензированные ядра могут обеспечивать более прямую совместимость (через форматы обмена, такие как SAT и X_T) между CAD-системами, которые их лицензировали.

В Ноябре 2000 года разработчика ядра Dassault Systemes купила Spatial Corporation, чем был дан новый толчек для улучшения этого ядра. Подразделение Spatial PlanetCAD образовало собственную компанию, под названием PlanetCAD Inc.

ACIS это объектно-ориентированная C++ геометрическая библиотека которая состоит из более чем 35 DLL-файлов и включает каркасные структуры, поверхности и твердотельное моделирование. Оно дает разработчикам программ богатый выбор геометрических операций для конструирования и манипулирования сложными моделями а так же полный набор булевых операций. Его математический интерфейс Laws Symbolic и основанная на NURBS деформация позволяют интегрировать поверхностное и твердотельное моделирование. Ядро ACIS осуществляет вывод в формат файлов SAT, который любая поддерживающая ACIS программа может читать напрямую.

Новое ядро ACIS 6.3 было выпущено в первом квартале 2001. Компания сообщает что качество и надежность - основные черты этой самой последней версии. ACIS 6.3 - всесторонне качественная программа, которая включает строгие тестовые критерии и ситуации. Как результат, в ACIS 6.3 для Windows NT неизвестно ни одной ошибки при работе с памятью.

Также новым является изобилие компонентов, которые позволяют ACIS 6.3 дать разработчикам программного обеспечения больше возможностей при создании приложений. ACIS теперь содержит более чем 50 компонент, включая смешивание, локальные операции, точные скрытые линии, пространственное изменение масштаба, продвинутые средства работы с поверхностями, ячеистую топологию и VISMAN (Visualization Manager).

Рис. 2. Фильтр, выполненый в использующем ACIS Autodesk Mechanical Desktop

И наконец, Spatial начала новую программу по продвижению ядра на рынке, основная идея которой заключается в том, что разработчики не платят за лиценизирования до момента выпуска ими готового программного продукта на этом ядре.

Parasolid - это самое быстрое ядро, доступное для лицензирования, разработано UGS. Parasolid обеспечивает технологию для твердотельного моделирования, обобщенного ячеистого моделирования, интегрированные поверхности свободной формы и листовое моделирование. Parasolid позволяет разработчикам быстро создавать конкурентоспособные продукты используя эти технологии. На этом ядре разработано много CAD/ CAM/CAE систем высокого и среднего уровня - к примеру SolidWorks, Delmia, Pro/DESKTOP, и FEMAP.

Parasolid поддерживает SMP (многопроцессорное аппаратное обеспечение), что позволяет увеличить производительность. Parasolid включает более чем 600 объектно-ориентированных функций для приложений под управлением Windows NT, UNIX, и LINUX.

Parasolid достиг 500,000 конечных пользователей во втором квартале 2000 года, а в настоящий момент число пользователей перевалило за 700,000, и это ядро используется более чем в 230 программных продуктах. Parasolid используют в своих программных продуктах Bentley Systems, Visionary Design Systems, CADKEY, ANSYS, Mechanical Dynamics, и MSC.Software.

В дополнении к формату обмена XT, Parasolid позволяет трансляцию и восстановление данных из других систем моделирования с помощью уникальной технологии Tolerant Modeling. В третьем квартале 2000 года был выпущен основанный на XML формат eXT для расширения возможностей обмена данными.

Рис. 3. Отвертки, выполненые на ядре Parasolid в Unigraphics

Последние версии Parasolid сфокусированы на расширении экстермального моделирования в наиболее технически сложных областях. Они были пионерами прямого моделирования, которое позволяет пользователям интуитивно модифицировать непараметризованые модели, как будто бы они имеют параметры.

Частные ядра

Частные ядра геометрического моделирования разрабатываются и поддерживаются разработчиками CAD-систем для использования исключительно в своих приложениях. Преимуществом частных ядер является более глубокая интеграция с интерфейсом CAD-приложения. Как результат этого - большие возможности управления системой пользователем - к примеру неограниченные undo и redo. Два представленных ниже ядра объединяют пространственное и твердотельное моделирование в одном приложении.

Основой CAD-системы think3 является ядро thinkdesign. Его уникальная архитектура дает разработчикам параметризированные твердые тела, расширенные средства по моделированию поверхностей, каркасные структуры, и 2D-черчение в одной CAD-системе (Рис. 4). Топология ядра thinkdesign делает возможным смешивать поверхности и твердые тела, импортировать и использовать несовершенную 3D-геометрию, полностью интегрировать 2D-чертежи в трехмерные базы данных и обеспечивает диогностическую информацию на событие, когда операция твердотельного моделирования не может быть завершена. Ядро также может назначать переменные допуски к различным геометрическим примитивам.

Рис. 4. Ядро thinkdesign поддерживает внутри сборки все геометрические типы данных.

Высоко-производительное эксклюзивное ядро, которое обладает сложными возможностями трехмерного гибридного моделирования и предоставляет высоко-технологичные средства на рабочем столе. VX Overdrive предлагает реальную гибридную систему, которая объединяет твердотельное и расширеное свободно-форменное поверхностное моделирование.

VX Overdrive поддерживает такие функции как одновременная разработка, храненит информацию о версиях объекта, гибкий хронологический контроль, сложные средства заполнения и смешивания, неограниченное undo/redo, и настоящее моделирование сборки "в контексте".

CAM - родная среда для VX Overdrive - не дополнение, позднейшая доработка или разработка другой компании. Планирование производства и подпрограммы для станков с ЧПУ - интегрированая часть ядра, которая гарантирует полную синхронизацию между проектированием и производством. Изменения в спроектированной геометрии напрямую отражаются изменениями в автоматических производственных операциях.

Рис. 5. Пример разработки на VX Overdrive

VX Overdrive имеет открытую, масштабированную архитектуру разработанную чтобы удовлетворять возрастающие требования рынка. Его API позволяет сторонним разработчикам создавать свои свои специализированные дополнения.

Ядра, доступные в исходном коде

Ядра, доступные в исходном коде подобны лицензированным ядрам.Они также разрабатываются и поддерживаются одной компанией и затем лицензируются другим компаниям для использования в CAD-приложениях.

Отличие стоит в том, что эти разработчики обеспечиваю исходный код ядра. Для пользователей которые имеют группы разработки и хотят сами настраивать ядро системы очень удобно иметь возможности настройки, посколько исходный код доступен.

Open CASCADE (Matra Datavision)

Open CASCADE v3.1 (выпущен в Ноябре 2000 года) представляет Visual C++ проекты, которые позволяют пользователям компилировать код Open CASCADE на их платформах. В дополнении, форматы экспорта данных теперь доступны для STL, VRML и HPGL2, и представлен Open CASCADE Application Framework для быстрой разработки приложений 3D моделирования.

SMLib от Solid Modeling Solutions - это набор основанных на NURBS геометрических и топологических библиотек, который существует на рынке семь лет и который используют более чем 200 компний и университетов. SMLib включает обширный набор NURBS-функций криволинейного и поверхнсотного моделирования а также оптимизированный код для быстрого измерения расстояния между объектами.

Ядро SMLib недавно предоставило новые возможности, включая основаную на топологие сеточную генерацию для двумерных сот, расширеное заполнение и затенение, смещение оболочки и возможности множественного объединения.

SMLib имеет уникальную бизнес-модель, по которой продукт распространяется в форме исходного кода без авторских отчислений. Это обеспечивает чрезвычайно притягательную возможность для поддержки и обновления без всякого смещения к приватизации программного обеспечения или форматов данных.

Сегодня представить современное производство без каких-либо средств автоматизации очень сложно. Каждое мелкое или крупное предприятие так или иначе сталкивается с системами автоматизированного проектирования. И в частности с CAD системами.
Как правило, основой САПР является графический редактор, при помощи которого создаются и редактируются электронные макеты, состоящие из примитивов (точек, отрезков, дуг и тд). Примитивы могут быть объединены в блоки и многократно использованы при создании других электронных макетов, что колоссально повышает производительность труда инженера-проектировщика. Современные программы позволяют создавать и редактировать пространственные модели объектов практически неограниченной сложности.
Фундаментальный компонент в архитектуре системы трехмерного моделирования – геометрическое ядро. Геометрическое (математическое) ядро - это набор функций, выполнение которых обеспечивает построение трехмерных моделей. Ядро не самоценно, оно создается для использования в прикладных программах. Доступ к функциям ядра конечному пользователю открывает CAD-система (как правило, через графический пользовательский интерфейс). Кроме того, ядро иногда называют «движком» системы геометрического моделирования. Подобно тому, как двигатель автомобиля определяет «потолок» его скорости, математическое ядро определяет предел функциональных возможностей использующей его САПР.
Основные функции ядра:
- представление геометрических данных в контексте системы;
- реализация хранения данных в нейтральных форматах для обеспечения интеграции с существующими системами, необходимой для возможности широкого распространения продукта;
- реализация типичных операций представления, таких как масштабирование, поворот и перемещение поверхностей;
- реализация простейших операций редактирования тел и поверхностей;
- интерактивное взаимодействие с компонентами математической модели проектируемого изделия и получения сведений о размерах и положении частей математической модели.

Схематически ядро можно представить, как показано на рис 1.

Рис 1. Структура ядра

Структура данных и топология

Топология определяет отношения между простыми геометрическими объектами, которые могут быть связаны между собой и представлять единый сложный геометрический объект. Структуры данных, используемые для описания объемных тел, обычно делятся на три типа в зависимости от того, какие тела ими описываются.

Первая структура представляет собой дерево, описывающее историю применения булевских операций к примитивам. Журнал операций носит название конструктивное представление объемной геометрии (CSG). А само дерево называется деревом CSG

Рис 2. Дерево CSG

Дерево CSG обладает следующими преимуществами :
· структура данных проста, а их представление компактно, что облег-чает обработку;
· объемное тело, описываемое деревом CSG, всегда является коррект-ным, то есть его внутренний объем однозначно отделен от внешнего. Примером некорректного объемного тела является тело с лишним ребром. Для него деление объема на внутренний и внешний вблизи вершины, к которой подходит это ребро, оказывается неоднознач-ным;
· представление CSG всегда может быть преобразовано к соответст-вующему представлению B-Rep. Это позволяет взаимодействовать с программами, ориентированными на использование B-Rep;
· параметрическое моделирование легко реализуется изменением па-раметров соответствующих примитивов
Недостатки :
· поскольку дерево CSG хранит историю применения булевских опе-раций, в процессе моделирования могут использоваться только они. Это требование жестко ограничивает диапазон моделируемых объек-тов. Более того, оно исключает использование удобных функций ло-кального изменения, таких как поднятие и скругление;
· для получения сведений о граничных поверхностях, их ребрах и свя-зях между этими элементами из дерева CSG требуется сложные вы-числения. К сожалению, сведения о границах нужны для множества приложений, в частности для отображения тел. Для того, чтобы ото-бразить затушеванное изображение или чертеж объемного тела, нужно иметь информацию о гранях или вершинах этого тела. Поэто-му представление CSG является недостаточным для интерактивного отображения тел и манипулирования ими. Другой пример – расчет траектории движения фрезы с ЧПУ для обработки поверхностей те-ла. Для этой задачи нужны сведения о поверхностях, их ребрах и связности. Получить все эти данные из дерева CSG очень непросто.

Из-за этих недостатков разработчики программ, основанных на представ-лении CSG, стараются добавить соответствующие сведения о границах. Такое комбинированное математическое представление называется гибридным и тре-бует поддержания согласованности между структурами данных.

Вторая структура содержит сведения о границах объема (вершинах, реб-рах, гранях) и их соединении друг с другом. Это представление называется гра-ничным представлением (boundary representation - B-rep). Многие структуры B-rep строятся по-разному в зависимости от того, какой элемент считается основ-ным при сохранении сведений о связности.
Допустим, есть тело, представленное на рис. 3.

Рис 3 Дерево CSG

В структуре B-Rep это тело будет выглядеть, как показано в табл. 1.

Табл 1. Представление тела в структуре B-Rep

В каждой строке таблицы ребер хранятся вершины, находящиеся на кон-цах соответствующего ребра, а в строках таблицы вершин хранятся координаты всех вершин. Эти координаты обычно определяются в модельной системе ко-ординат, связанной с данным телом. Если убрать отсюда таблицу граней, эту структуру данных можно будет использовать для хранения форм, созданных в системах каркасного моделирования. Структура данных для каркасной модели может использоваться в качестве базовой для систем автоматизированной раз-работки чертежей, если допустить указание двумерных координат для точек.
Структура данных B-Rep выглядит очень простой и компактной. Однако она не используется в развитых системах твердотельного моделирования из-за перечисленных ниже недостатков.
· Структура данных B-Rep ориентирована на хранение плоских много-гранников. Если потребуется сохранить данные о теле с криволиней-ными гранями и ребрами, то строки таблиц граней и ребер придется изменять таким образом, чтобы в них можно было включить уравне-ния поверхности и кривой соответственно (уравнения поверхностей и кривых, а также координаты вершин называют геометрическими данными, тогда как отношения между гранями, ребрами и вершина-ми называют топологическими данными. Данные в любой структуре B-Rep могут быть классифицированы либо как геометрические, либо как топологические). Уравнения для плоских граней сохранять не обязательно, поскольку плоские грани определяются находящимися на них вершинами.
· Грань с внутренними и внешними границами (рис. 4 а) не может быть сохранена в таблице граней, поскольку для нее нужно два списка ребер вместо одного. Такие грани появляются, например, при моделирова-нии объемных тел со сквозными отверстиями. Простым решением этой проблемы является добавление ребра, соединяющего внешнюю и внутреннюю границы (рис. 4 б). В этом случае два списка вершин мо-гут быть объединены. Соединительное ребро называется мостиком или перемычкой (bridge edge) и попадает в список ребер в двух экземплярах.


Рис. 4. Поверхность с двумя границами и метод их обхода
· Количество ребер у разных граней может быть различно (см. табл.1). Более того, невозможно определить заранее количество столбцов (по одному на каждое ребро), которые потребуются для конкретной грани, поскольку это количество может меняться в процессе моделирования. Следовательно, количество столбцов должно сохраняться в виде пере-менной в момент объявления таблицы граней. Работа с таблицей пере-менного размера создает некоторые неудобства.
· Получать сведения о связности непосредственно из данных, сохранен-ных в трех таблицах, может быть довольно утомительно. Представьте себе поиск двух граней с общим ребром в случае граничного представ-ления тела в трех таблицах. Придется просмотреть всю таблицу граней, чтобы найти строки, в которых присутствует нужное ребро. Если нужно найти все ребра, соединяющиеся в конкретной вершине, опять-таки придется просматривать всю таблицу ребер. Легко видеть, что при больших размерах таблиц поиск в них становится крайне неэффективным.

Есть две распространенные структуры данных, которые позволяют избе-жать перечисленные проблемы при сохранении граничного представления объ-емного тела. Это структура полуребер (список граней, каждой из которых со-ответствует двусвязный список ребер, главная роль отводится граням) и структура крыльевых ребер (главная роль отводится ребрам, для каждого реб-ра сохраняется список граней, которым оно принадлежит, ребер, с которыми оно имеет общие вершины, и вершин на его концах).

Третья структура представляет объем в виде комбинации элементарных объемов (например, кубов) – декомпозиционная модель (воксельное представ-ление, октантное дерево – совокупность шестигранников, ячеечное представле-ние).

Рис. 5. Декомпозиционная модель

Математический аппарат

Математический решает ряд задач. Это непосредственное представление кривых и поверхностей, пересчет координат при изменении параметров (это выполняет т.н. параметризатор), а также решение систем уравнений для нахождения пересечения поверхностей и кривых.
Для каждого криволинейного ребра в компьютере хранится либо уравнение кривой, либо эквивалентные характеристические параметры (центр, радиус, вектор нормали к плоскости, в которой лежит окружность, - примеры характеристических параметров, эквивалентных уравнению окружности).
Уравнения кривых можно разделить на два основных типа . К первому типу относятся параметрические уравнения, описывающие связь координат x, y и z точки кривой с параметром. Ко второму типу относят непараметрические уравнения, связывающие x, y и z некоторой функцией.
В САПР чаще всего используются параметрические уравнения кривых и поверхностей. В некоторых случаях точки пересечения кривых удобно искать, если одна из кривых задана в параметрической форме, а другая – в непараметрической. Поэтому в отдельных системах используется преобразование уравнений из параметрической формы в непараметрическую и обратно.
Чаще всего для описания кривых, используемых в программах CAD, используются уравнения третьего порядка, потому что они обладают важным свойством: две кривые, описываемые такими уравнениями, могут быть соединены таким образом, что вторые производные в точке соединения будут равны друг другу. Это означает, что кривизна в точке соединения остается постоянной, отчего кривые кажутся одним целым. Ту же непрерывность можно получить и для кривых более высоких порядков, однако работа с ними требует интенсивных вычислений.
Уравнения поверхностей, как и уравнения кривых делятся на два основных типа: параметрические, связывающие значения x, y и z со значениями параметра (самые распространенные), и непараметрические, связывающие координаты x, y и z непосредственно друг с другом какой-либо функцией.
Расчет точек пересечения кривых необходим для определения границ ксегментов при применении булевских операций. Ксегмент - часть кривой, по которой пересекаются две грани, относящиеся к разным объемным телам. Ксегмент принадлежит обеим граням. Границы ксегмента получаются путем вычисления точек пересечения кривой, ограничивающей пересекающие поверхности, с кривой, по которой пересекаются эти поверхности (относящиеся к разным телам). После получения границ ксегмента нужно сделать еще один шаг, чтобы разделить кривую пересечения в точках пересечения.

Модуль визуализации

Раньше почти все приложения работы с графикой имели свой внутренний графический движок. Сейчас же появились специализированные графические библиотеки.
Конкретное приложение может обращаться напрямую через аппаратно-зависимый драйвер устройства или через графическую библиотеку.
1) Приложение -> драйвер -> Устройство ввода/вывода.
2) Приложение -> Графическая библиотека -> Драйвер -> Устройство ввода/вывода
Недостаток первого подхода – требуется поддержка большого количества видеокарт.
Графическая библиотека представляет собой набор подпрограмм, предназначенных для решения определенных задач. Она основывается на командах драйвера устройства. В современных САПР для визуализации используется библиотека OpenGL.

Набор интерфейсов API

API (Application Program Interface) – интерфейс прикладной программы. Набор таких интерфейсов должен обеспечить взаимосвязь между внешними модулями прикладной программы и низкоуровневыми функциями ядра, а так же между компонентами ядра – различными библиотеками.

Вместо заключения
Разработка ядра является очень наукоемкой и сложной задачей. Для её реализации требуется привлечение большого числа высококвалифицированных специалистов и, в первую очередь, математиков. Разработка и отладка функции ядра может занять очень длительный срок, что не всегда приемлемо для многих компаний.

Литература

1. Ли К. Основы САПР (CAD/CAM/CAE). – СПб.: Питер, 2004. – 560 с.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
(Госстандарт СССР)

Всесоюзный научно-исследовательский институт
по нормализации в машиностроении
(ВНИИНМАШ)

Утверждены

Приказом ВНИИНМАШ
№ 395 от 16.12.1987 г.

Р 50-54-38-88

Настоящие Р устанавливают общие требования к архитектуре ядра САПР в целом и составляющих его частей. Применение Р позволяет решать задачи конструкторско-технологического проектирования в САПР, возникающие при разработке интегрированных производственных систем.

Программно-методический комплекс ядра САПР может использоваться как разработчиками САПР при создании типовых проектных процедур, так и конечными пользователями САПР при решении конкретных проектных задач.

Терминология по ГОСТ 22487-77.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Ядро САПР представляет собой программно-методический комплекс (ПМК «Ядро САПР»), предназначенный для построения объектно-ориентированных автоматизированных проектных процедур конструкторско-технологического проектирования.

1.2. Автоматизированная проектная процедура, создаваемая с помощью средств ПМК «Ядро САПР», включает операции, выполняемые конечным пользователем.

1.3. Средства ПМК «Ядро САПР» служат для создания процедуры трех типов.

1.3.1. Определение объекта. В этом случае при выполнении процедуры в памяти системы последовательно строится информационная структура, отображающая конструкцию проектируемого объекта (детали, сборочной единицы). Конструкция создается из набора конструктивных элементов, ориентированного на данную предметную область.

1.3.2. Преобразование объекта. Процедуры данного типа оказывают такие воздействия на объект, в результате которых происходят изменения его формы, конструкции и (или) масштаба. Операторы преобразования входят в состав ПМК «Ядро САПР».

1.3.3. Установление отношений данного объекта с другими. Эта процедура позволяет создавать сложные композиции из элементарных объектов путем задания между ними различных типов отношений. Наборы таких отношений, ориентированные на данную предметную область, выполняют средствами ПМК «Ядро САПР». Таким образом, ПМК «Ядро САПР» объединяет совокупность инструментальных и технологических средств построения проектных процедур.

С помощью инструментальных средств создаются по определенной методике объектно-ориентированные компоненты САПР. Технологические средства представляют собой готовые компоненты САПР, актуализируемые конечным пользователем.

1.4. ПМК «Ядро САПР» должно включать следующие функционально-связанные компоненты: ПМК управления процессом проектирования, управления информационной моделью проекта и ПМК «Базовые процессоры».

1.5. Совместимость компонентов между собой, а также программных средств, составляющих в целом ПМК «Ядро САПР», осуществляется на двух уровнях: на уровне компонент - путем использования единой информационной модели проектируемого объекта и на уровне программных средств - на основе международных стандартов на представление графических и геометрических данных, а также сетевых стандартов на протоколы и интерфейсы между ними.

2. ТРЕБОВАНИЯ К ПМК УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

2.1. ПМК управления процессом проектирования предназначен для обеспечения качественной сборки вычислительных процессов в одно целое и управления их функционированием автоматически по исходному заданию либо на базе диалогового взаимодействия с пользователем.

2.2. Рассматриваемый ПМК должен осуществлять:

подключение проектирующих и обслуживающих средств к комплексу средств автоматизированного проектирования.

3. ТРЕБОВАНИЯ К ПМК УПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛЬЮ ПРОЕКТА

3.1. ПМК управления информационной моделью проекта предназначен для организации, хранения и манипулирования проектными данными в процессе автоматизированного проектирования.

3.2. Настоящий ПМК создается по принципам построения систем управления базами данных (СУБД).

3.3. ПМК призван обеспечивать:

выполнение операций по формированию структуры проектных данных по требованиям пользователя;

манипулирование проектными данными и связями между ними;

выдачу справочной информации о состоянии структуры проектных данных;

физическую организацию проектных данных;

мультидоступ к проектным данным;

восстановление целостности проектных данных при сбоях системы;

обмен проектными данными с внешними базами данных;

ввод информации об объекте проектирования (ОП) на формальном языке, ее контроль и редактирование;

независимость средств СУБД от прикладных ПМК.

4. ТРЕБОВАНИЯ К ПМК «БАЗОВЫЕ ПРОЦЕССОРЫ»

4.1. ПМК «Базовые процессоры» предназначен для выполнения процедур обслуживания проектирования.

4.2. Начальный состав ПМК «Базовые процессоры» ядра САПР включает следующие базовые процессоры: геометрического моделирования, визуализации результатов проектирования; документирования проектных решений.

4.2.1. Базовый процессор геометрического моделирования призван обеспечивать:

формирование геометрической модели ОП;

преобразование геометрической информации в другие структуры проектных данных;

выполнение геометрических расчетов по вычислению инерционно-массовых, объемных и проекционных характеристик ОП;

подготовку данных для выполнения прочностных, теплофизических и других общетехнических расчетов;

связь с графической базой данных.

4.2.2. Базовый процессор визуализации результатов проектирования обеспечивает:

отображение затребованной информации об ОП на устройствах графического вывода;

ввод и редактирование графической информации с одновременным внесением изменений в геометрическую модель ОП;

оперативное отслеживание изменений в геометрической модели ОП при визуализации результатов проектирования.

4.2.3. Базовый процессор документирования проектных решений обеспечивает:

формирование информационных моделей рабочих чертежей проектируемых объектов;

создание информационных моделей спецификаций проектируемых объектов;

выдачу документации о проектных решениях в соответствии с требованиями ЕСКД.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

РАЗРАБОТАНЫ И ВНЕСЕНЫ Институтом технической кибернетики Академии Наук БССР.

ИСПОЛНИТЕЛИ: В.П. Васильев (руководитель темы), В.И. Богданович, А.К. Куличенко, О.И. Семенков, Л.Г. Милькаян.

Печатных плат присутствуют три ключевых компонента C3D Toolkit: геометрическое ядро C3D Modeler, параметрический решатель C3D Solver и модуль обмена C3D Converter. Компоненты от C3D Labs также задействованы в разработке Altium Nexus, решения для совместного проектирования печатных плат. Подробнее .

2018

Интеграция с APM Studio

• Программное обеспечение для инженерных расчетов РФЯЦ-ВНИИТФ

2015

Ядерный центр создаст собственное ПО на базе 3D-ядра «Аскон»

В июне компания «Аскон» сообщила, что в Сарове (РФЯЦ-ВНИИЭФ) лицензировал геометрическое ядро C3D, разработчиком является ее дочерняя компания C3D Labs . Его организация планирует использовать в программных продуктах собственной разработки, предназначенных для решения задач расчетного моделирования физических процессов.

Одним из таких продуктов является пакет программ «Логос» для имитационного моделирования на высокопроизводительных компьютерах. Его областями применения является авиационная промышленность, атомная энергетика, ракетно-космическая отрасль, автомобильная промышленность и др.

В «Аскон» поясняют, что геометрическое ядро C3D будет применяться как в процессе построения расчетных сеток 3D-моделей, так и для выполнения операций по упрощению, корректировке и доработке расчетной геометрии. Кроме того, «Логос» планируется интегрировать с САПР «Компас-3D» разработки «Аскон».

Представители компании рассказали TAdviser, что по условиям лицензионного соглашения с C3D Labs, РФЯЦ-ВНИИЭФ получил права на ведение разработки ПО на основе ядра C3D для использования внутри организации. В случае выпуска коммерческого продукта, C3D Labs будет получать отчисления с каждой проданной лицензии данного продукта. Финансовые детали соглашения при этом не разглашаются. Сделать «Логос» полноценным коммерческим продуктом и продавать его самостоятельно и через партнеров входит в планы РФЯЦ-ВНИИЭФ.

Представитель «Аскон» добавил в разговоре с TAdviser, что до подписания соглашения с РФЯЦ-ВНИИЭФ внешними пользователями ее ядра были только частные компании и университеты, в том числе зарубежные разработчики САПР (Швеция и Южная Корея). РФЯЦ-ВНИИЭФ стал первой организацией, принадлежащей государству, которая лицензировала разработку C3D Labs.

Стоит отметить, что на разработках «Аскон» основана сквозная технология 3D-проектирования, которая входит в состав ядерного оружейного комплекса (ТИС ЯОК), внедряющейся на предприятиях данной отрасли

Elecosoft Consultec купила геометрическое ядро

12 мая 2015 года стало известно о приобретении компанией Elecosoft Consultec ядра «Компас-3D» для использования в собственном продукте, предназначенном для проектирования деревянных лестниц .

Компания «Аскон» продала лицензию на геометрическое ядро, служащее основой для ее продуктов, шведской ИТ-компании Elecosoft Consultec .

2014

Лицензирование C3D корейским разработчиком

В июле 2014 года «Аскон» сообщила о том, что ядро C3D было лицензировано первой зарубежной компанией - южнокорейским разработчиком Solar Tech. На базе C3D будет работать флагманский продукт компании - САМ-система Quick CADCAM, у которой насчитывается более 3 тыс. пользователей в Южной Корее.

В Solar Tech отмечают, что в новом поколении Quick CADCAM перед компанией стоит «амбициозная задача перехода от 2D к 3D, для реализации которой было выбрано российское ядро C3D». По результатам опытной эксплуатации, оно показало себя функциональным и быстрым компонентом, полностью устраивающим команду разработки Solar Tech, добавляют в компании.

На момент сообщения о лицензировании уже был готов уже готов и активно демонстрировался заказчикам первый прототип обновленной системы. Коммерческая версия Quick CADCAM на ядре C3D ожидается к выходу на рынок в 2014 году и должна стать доступна на английском, корейском, китайском и японском языках. После старта продаж версии QuickCADCAM на ядре C3D, Solar Tech будет платить разработчикам отчисления с продаж.

Помимо лицензирования ядра, Solar Tech также приобрела статус реселлера C3D на рынках Кореи, Китая и Японии . Корейские специалисты будут осуществлять продажи, маркетинг и первичную техподдержку заказчиков геометрического ядра.

По словам гендиректора C3D Labs Олега Зыкова , азиатский рынок является одним из ключевых для компании, поэтому она поддержала инициативу Solar Tech представлять интересы C3D Labs в своем регионе.

«Уже подготовлены необходимые маркетинговые материалы, согласованы совместные мероприятия. Специалисты компании обладают всеми необходимыми компетенциями и отличным знаниям рынка для успешной работы с заказчиками», - добавляет он.

В начале июля делегация C3D Labs провела тренинг для разработчиков и менеджеров по продажам Solar Tech в Сеуле, а также встретилась с несколькими потенциальными клиентами - местными разработчиками САПР и представителями университетов.

2012

Открытие ядра для сторонних разработчиков

Как поясняли TAdviser в «Аскон», для компании предоставление своего ядра сторонним разработчикам означает выход на новый рынок. «Раньше мы работали на рынке «готового» инженерного ПО, а теперь вышли на рынок компонентов, для создания этого ПО (рынок PLM-компонентов)», - пояснили TAdviser представители компании.

По словам гендиректора «Аскон» Максима Богданова , решение открыть доступ к технологии стало логичным развитием собственного геометрического ядра: «на рынке появляются новые игроки, которым нужны компоненты для разработки своих САПР. Стандартные 2D-пакеты ожидает неизбежный переход в 3D, что требует внесения принципиальных изменений в ядро системы или его замену».

В настоящее время существует множество систем геометрического моделирования, различающихся как по функциональности, так и по области применения. Как можно было заметить, все эти системы обладают сходными чертами, все они служат для работы с трех- и двумерными объектами. Однако во всех этих программных разработках есть и свои отличия – все они специализированы в своей определенной области. Таким образом, во всех системах геометрического моделирования есть какая то общая часть, которая служит основой для моделирования. В графических системах геометрического моделирования основой служит так называемое ядро, в котором заложены основные функциональные возможности.

Однако, ядро не самоценно, оно создается для использования в прикладных программах. Доступ к функциям ядра открывает CAD-система (как правило через графический пользовательский интерфейс. Математическое ядро определяет предел функциональных возможностей использующей его САПР. При использовании множеством продуктов одного и того же ядра в пределе все они имеют одинаковые возможности и ограничения, а различаются только интерфейсом. Можно идти двумя путями: использовать все возможности ядра и сделать систему «тяжелой» для использования или сделать удобный пользовательский интерфейс, но пренебречь некоторыми функциями ядра.

Ядро (Geometric modeling kernel) (синонимы: движок моделирования; геометрическая библиотека) – это библиотека основных математических функций CAD системы, которая определяет и сохраняет элементы трехмерной модели в ответ на команды пользователя.

Ядро обрабатывает команды изменения модели, сохраняет результаты и производит их вывод на дисплей.

Если вкратце изложить возможности геометрического ядра, то они заключаются в следующем:

моделирование каркасных, поверхностных и твердотельных объектов;

создание объектов на основе кинематических операций, например, выталкивания профиля вдоль заданного пути;

пересечение поверхностей и кривых;

операции сопряжения и сшивки поверхностей;

операции сопряжения граней твердого тела (vertex and edge blending);

булевы операции над твердотельными объектами;

параметрические 2D-чертежи

Обзор ядер геометрического моделирования

В настоящий момент существуют три типа ядер геометрического моделирования: лицензируемые, частные и доступные в исходном коде.

Лицензируемые ядра

Лицензируемые ядра разрабатываются и поддерживаются одной компанией, которая продает на них лицензии другим создателям САПР. Впервые ядра такого тип появились в 1988 году (первая версия Parasolid), когда компания UGS выпустила в продажу ядро Parasolid, составляющее основу ее системы Unigraphics. Parasolid – дальнейшая разработка ядра ROMULUS, разработанного в 1978 г. В 1990 году появилось ядро ACIS фирмы Spatial Technologies. Преимущества лицензируемых ядер:

Избавляет разработчиков САПР от решения трудоемких задач создания собственного ядра. В результате сокращаются сроки разработки систем, повышается качество.

Ядро опробовано на большом количестве пользователей, что сводит к минимуму возможность ошибки.

Недостатки:

Нельзя «залезть» внутрь ядра и подправить какой-либо базовый алгоритм для его улучшения.

Зависимость от разработчиков

Лицензированные ядра могут обеспечивать прямую совместимость через форматы ядра.

После покупки ядра создатели САПР расширяют его функциональность под свои задачи.

Ядро ACIS создавалось как некая общая математическая модель, поэтому оно слишком универсальное, решает множество задач. Spatial (ACIS) придерживается политики, что разработчики не платят за лиценизирования до момента выпуска ими готового программного продукта на этом ядре. Название ACIS взято из греческой мифологии. Используется – AutoCAD и Mechanical Desktop, Inventor (Autodesk), Cimatron. Форматы – SAT (SAB).

Parasolid – это самое быстрое и разработанное ядро, доступное для лицензирования. Оно изначально создавалось как ядро САПР. Это ядро используется более чем в 350 программных продуктах. Лучшее ядро для твердотельного моделирования. Форматы – X_T.

В Parasolid впервые было применено прямое моделирование, которое позволяет пользователям интуитивно модифицировать непараметризованые модели, как будто бы они имеют параметры. Parasolid – Unigraphics NX, SolidWorks (Dassault Systems), SolidEdge (UGS), T-FLEX (Топ Системы, Москва, сначала была на собственном ядре (ядро Баранова), потом на ACIS), ANSYS. Также используется машиностроительными компаниями Boeing, General Electric, Mitsubishi Motors и др.)

В 2001 году стала продавать лицензии на свое ядро компания PTC – система Pro/Engineer.