Эластичные элементы — новая технология параметризации в CAD-системе комплекса БАЗИС

Павел Бунаков

В конце 2014 года компания «Базис­Центр» представила новые версии всех программных продуктов, входящих в комплексную систему автоматизации проектирования и технологической подготовки мебельного производства БАЗИС. По мнению мебельщиков, изменения данной версии являются за последние годы самыми кардинальными. БАЗИС 9 можно без преувеличения считать интегрированным программным комплексом для автоматизации современного мебельного предприятия, охватывающим все этапы проектно­производственного отрезка жизненного цикла изделий корпусной мебели.

Максимальное количество изменений внесено в CAD­модуль комплекса — систему БАЗИС­Мебельщик. Скачкообразное увеличение его функциональности во многом достигнуто за счет появления новой технологии параметризации, получившей название эластичности проектируемых конструкций. Это оригинальный механизм объектной параметризации их геометрических размеров с помощью построения секущих плоскостей и определения весовых коэффициентов деформации.

Для моделирования изделий корпусной мебели в системе ­БАЗИС помимо традиционных геометрических элементов используются составные (структурные) элементы. Они представляют собой именованные наборы произвольных элементов (в том числе и составных), объединенных по конструктивным или технологическим критериям, которые входят в модель как единое целое. Особенностью проектирования корпусной мебели с точки зрения автоматизации является широкое использование типовых элементов, например ящиков, дверей, вкладных тумбочек и т.д. Применение составных элементов позволяет значительно ускорить формирование моделей, поскольку их можно быстро устанавливать, «привязывая» к ранее построенным элементам, перемещать и поворачивать. Наиболее часто используемыми составными элементами являются блоки и составная фурнитура. Однако традиционным составным элементам недостает гибкости, поэтому возможности работы с ними ограниченны. Это объясняется отсутствием механизмов задания пользовательских алгоритмов взаимосвязанного редактирования входящих в них элементов.

Свойство эластичности позволяет решить эту проблему. Эластичными можно сделать как блоки, так и составную фурнитуру. Рассмотрим обе эти возможности на конкретных примерах.

Эластичные блоки

Практически на каждом мебельном предприятии есть типовой ряд моделей (прототипные модели), которые имеют одинаковую структуру и различаются только размерами. Для конструирования таких изделий эластичные блоки подходят идеально, поскольку новая модель получается из прототипной модели буквально «в два клика».

Рис. 1. Прототипная модель

Рис. 2. Окно свойств эластичного блока

На рис. 1 показана прототипная модель шкафа. Для удобства работы его габариты соответствуют минимальным значениям размерного ряда, например 1200x1800x500 мм. Создадим из него эластичный блок. Предварительно все элементы шкафа надо сгруппировать в обычный блок. После этого выделяем полученный блок и включаем команду Эластичный блок. В окне свойств появляются реальные габаритные размеры блока, а также значения минимального и максимального размеров, которые будут отслеживаться при последующем редактировании. По умолчанию они нулевые, что говорит об отсутствии контроля габаритных размеров. Поскольку прототипный шкаф построен по минимальным размерам, укажем реальные размеры в качестве минимально допустимых. Максимально допустимые размеры зададим, исходя из особенностей используемых плитных материалов и возможностей производства, например 2800x2300x800 мм (рис. 2).

Придание блоку эластичности заключается в построении секущих плоскостей, параллельных координатным плоскостям. Их расположение должно отражать способ изменения размеров отдельных секций шкафа при изменении его габаритных размеров. Другими словами, каждая секущая плоскость является местом, в котором происходит растяжение или сжатие блока.

Предположим, что алгоритм деформации шкафа при редактировании его габаритов состоит в следующем:

• при изменении ширины шкафа на величину L размер секции со штангой увеличивается на 0,75xL, а размер секции с полками — на 0,25xL;
• при изменении высоты шкафа на величину H высота верхней секции и высота секции с вертикальными перегородками не меняются, а высоты остальных секций изменяются на одинаковую величину — 0,25xH;
• при изменении глубины шкафа штанга всегда остается посередине секции, отступ цокольной планки от переднего среза не изменяется.

Реализацию данного алгоритма начнем с задания фронтальных секущих плоскостей на виде слева, обеспечивающих требуемые перестроения при изменении глубины (рис. 3). Для того чтобы штанга всегда оставалась посередине секции, установим по обе стороны от нее две секущие плоскости. Правую плоскость расположим между цокольной планкой и штангой. Это обеспечит постоянное смещение цокольной планки относительно переднего среза. Весовые коэффициенты для обеих плоскостей зададим равными единице, так как элементы шкафа должны деформироваться симмет­рично относительно штанги (середины шкафа по глубине) — рис. 4.

Рис. 3. Задание секущих плоскостей

Рис. 4. Фронтальные секущие плоскости

Рис. 5. Вертикальные и горизонтальные секущие плоскости

Вертикальные и горизонтальные плоскости задаются на виде спереди. Вертикальные плоскости должны проходить через все секции. Поскольку величина изменения размера секции со штангой в три раза превышает величину изменения секции с полками, зададим для соответствующей плоскости весовой коэффициент равным 12 (количество секущих плоскостей в секции с полками шкафа равно четырем), а для остальных четырех плоскостей — равным 1.

Горизонтальные секущие плоскости должны проходить через все секции, кроме самой верхней и секции с вертикальными перегородками. Это обеспечит неизменность размеров данных секций. Пропорциональное изменение размеров обеспечивается единичными весовыми коэффициентами (рис. 5).

После завершения построения секущих плоскостей блок приобретает свойство эластичности. При его указании автоматически выделяются восемь габаритных точек (точки авторедактирования). «Зацепив» мышью любую из них, можно изменить габариты шкафа в тех пределах, которые были предварительно заданы. На рис. 6 видно, что при изменении ширины, высоты и глубины шкафа все секции перестроились в строгом соответствии с заданным алгоритмом.

Рис. 6. Редактирование шкафа

Рис. 7. Точное изменение габаритов

Это не единственный способ редактирования эластичных блоков. Они корректно перестраиваются при любых изменениях габаритных размеров или размеров отдельных элементов:

• командой редактирования «растянуть и сдвинуть»;
• заданием точных габаритных размеров в окне Cвойства элемента (рис. 7);
• командой редактирования «резиновая нить».

Эластичные блоки могут быть вложены друг в друга без ограничения уровня вложенности. Это дает возможность задавать любые сложные и специфичные законы изменения размеров отдельных элементов мебельных изделий. Приведем еще один пример практического использования эластичных блоков — редактирование фасадов выдвижных ящиков. Если необходимо при любом размере фасада обеспечить расположение ручки в его середине, задаем две вертикальные и две горизонтальные секущие плоскости, располагая их по разные стороны от ручки. Другой случай: ручка всегда должна находиться на заданном расстоянии от верха фасада. В этом случае единственная горизонтальная секущая плоскость располагается ниже ручки.

Эластичная составная фурнитура

В системе БАЗИС фурнитурные изделия подразделяются на простые и составные. Простая фурнитура сопоставляется одному объекту базы данных материалов. Составная фурнитура представляет собой набор из нескольких объектов. Например, стяжка эксцентриковая состоит из заглушки, эксцентрика и штока. Каждый из этих элементов учитывается в базе данных материалов отдельно. Устанавливается стяжка как единое целое, но расчет стоимости выполняется поэлементно. В результате обеспечивается удобство учета и расчета стоимости фурнитуры.

В БАЗИС 9 реализована возможность создания эластичной составной фурнитуры. При установке на модель она автоматически редактируется по принципу эластичного блока. Рассмотрим процесс создания эластичной составной фурнитуры на примере штанги для одежды, которая состоит из двух фланцев и отрезка трубы.

Рис. 8. Модель фланца

Рис. 9. Окно создания составной фурнитуры

Рис 10. Составная фурнитура — штанга

Рис. 11. Составная фурнитура на модели

Фланец представляет собой тело вращения, дополненное тремя отверстиями для крепления к панели (рис. 8), а труба — тело выдавливания, изготовленное из погонного материала. Эти элементы моделируются обычными средствами CAD­модуля системы БАЗИС. На их основе создаем составную фурнитуру, которая будет устанавливаться между двумя параллельными панелями, то есть по типу крепления направляющих (рис. 9). Этот процесс представляет собой последовательное размещение фланцев на противоположных панелях и трубы между ними с заданными отступами, например, по 2 мм с каждой стороны. Готовая модель составной фурнитуры «штанга» показана на рис. 10.

Далее необходимо придать ей свойство эластичности. Для этого создаем единственную вертикальную секущую плоскость, которая в любом месте пересекает трубу штанги.

При установке каждой штанги на модель указываются две параллельные пласти панелей. Эластичность фурнитуры приведет к тому, что каждая штанга точно разместится между ними (рис. 11). При этом в смету затрат занесется информация о четырех фланцах и суммарной длине трубы, а в спе­цификации будет отражено наличие двух отрезов труб.

Аналогичным способом можно моделировать любые виды фурнитуры, а также выдвижные ящики. Рассмотрим, например, такую популярную мебельную конструкцию, как пантограф (рис. 12). Несмотря на явные конструктивные отличия от штанги, с точки зрения моделирования он также является составной фурнитурой, устанавливаемой по типу крепления направляющих. Единственное отличие от штанги в том, что эластичность пантографа задается двумя секущими плоскостями, расположенными по разные стороны от ручки. Это определяется тем, что при его установке длина трубы должна меняться таким образом, чтобы ручка всегда оставалась посередине.

Рис. 12. Модель пантографа

Рис. 13. Модель рамочного фасада

Эластичные фасады

В общем случае составная фурнитура состоит из обычной фурнитуры и панелей либо только из одних панелей. Это позволяет делать эластичными мебельные фасады различных видов.

Рассмотрим, как это можно сделать для рамочного фасада, который представляет собой стеклянную вставку, окаймленную со всех сторон профилем. С точки зрения будущей установки на модель фасад можно отнести к типу фурнитуры с установкой на плоскость. Выбираем соответствующий тип и средствами CAD­модуля строим модель фасада некоторого произвольного размера (рис. 13). Эластичность фасада определяется двумя секущими плоскостями:

• горизонтальной плоскостью, проходящей ниже ручки;
• вертикальной плоскостью, проходящей левее ручки.

Аналогичным образом создадим еще два эластичных фасада: стеклянный и филенчатый (рис. 14).

Рис. 14. Модели фасадов

Рис. 15. Модель эркера

Рис. 16. Запрос на редактирование фасадов

Рис. 17. Новый вариант эркера

Рис. 18. Изменение размеров эркера

Для демонстрации возможностей применения эластичных фасадов построим упрощенную прототипную модель мебельного эркера* с одной стеклянной и двумя рамочными дверями (рис.  15). Поскольку эластичные блоки можно не только корректно деформировать, но и поворачивать, установка дверей на эркер потребует «два клика» на каждую дверь. Естественно, сам эркер тоже сделаем эластичным.

Допустим, на конкретной модели мебельного изделия боковые двери эркера надо сделать другими. Для этого в окне фурнитуры выбираем нужный вид фасада, например «Фасад ДСП», «перетаскиваем» его мышью на любой боковой фасад и даем положительный ответ на запрос о замене всех аналогичных фасадов (рис. 16). На рис. 17 показан результат редактирования. Обратим внимание, что новые фасады точно «вписались» в отведенные для них габариты. Таким способом можно выполнять как групповую замену фасадов, так и индивидуальную.

Другой вариант редактирования заключается в изменении размеров эркера каким­либо способом. Эластичность гарантирует корректное перестроение всей конструкции. На рис. 18 показана модель эркера, ширина и глубина которого отличаются от соответствующих размеров прототипного эркера. Для полной его перестройки потребовалась всего одна команда — изменить габариты эркера.

Построение эластичных блоков является механизмом визуальной параметризации модели, законы которой определяются самим пользователем. Применение эластичных блоков не только на порядок ускоряет процесс проектирования, но и обеспечивает автоматический контроль корректности формируемых моделей. 

САПР и графика 2`2015