Создание и выпуск чертежей в CREDO III

Г.В.Величко, В.В.Филиппов

Особенности современной технологии автоматизированного проектирования

Документация проекта — слабое звено в развитии САПР

Чертежная модель — способ разрешения противоречий в развитии САПР

Основы перехода от ЦММ и ЦМП к МЧ

Особенности модели чертежей

Принципы и методы создания МЧ

Обобщение новых возможностей создания и выпуска чертежей в CREDO III

Заключение

Особенности современной технологии автоматизированного проектирования

Для многих систем автоматизированного проектирования в строительстве характерна эволюция от автоматизации традиционной (ручной) технологии работы в полевом журнале, в таблице или на чертеже к принципиально новым методам и технологиям проектирования, основанным на интерактивной работе с моделями объектов. Это основной вывод из анализа и обобщения тех аспектов развития САПР, которые непосредственно касаются технологий создания и выпуска чертежей. В современных САПР чертежи и разнообразные таблицы, ранее служившие основой структуризации и описания проектируемых объектов, рассматриваются только как средства отображения каких-либо специфических проекций и свойств цифровой модели проектируемого объекта. Аналогичные тенденции свойственны и прогрессивным системам обработки материалов изысканий и создания цифровых моделей местности (ЦММ).

В зависимости от целей и задач, для решения которых создаются чертежи, а также вследствие изменений в нормах и стандартах содержание вид и степень детализации чертежей могут сильно различаться. В то же время содержание модели местности или проектируемого объекта и методы работы с ними практически не зависят от этих факторов — здесь главными становятся другие цели и задачи. Так, в современных системах основой для выпуска разнообразных чертежей, отражающих, например, плановые и высотные решения, решения по организации движения или отводу земель для строительства автомобильной дороги (рис. 1б) является цифровая модель проекта (ЦМП) дороги (рис. 1 а).

Очевидно, что часто применяемая в программных продуктах стратегия использования электронных аналогов чертежей как формы представления объекта в процессе его проектирования делает неэффективной, а в ряде случаев и практически невозможной полноценную поддержку интерактивных методов создания, редактирования и оптимизации ЦМП сооружения в целом. И даже реализация поддержки и использования общего пикетажа для разномасштабных фрагментов единой ЦМП дороги связана со значительными трудностями и неопределенностями. Такие же трудности и неопределенности возникают и при пространственном разделении информационной основы проектирования (ЦММ) на удобные для представления в чертеже фрагменты. А автоматизированное решение других задач синтеза, анализа и оптимизации проектных решений на основе содержащихся в чертежах фрагментированных и выбираемых по определенным темам данных, вообще не представляется возможным. Осуществление этих и многих других задач возможно только при работе с моделью объекта.

Именно поэтому автоматизированные методы работы с моделями проектируемых объектов потенциально имеют более широкие и перспективные возможности, чем исчерпавшие потенциал своего дальнейшего совершенствования традиционные методы работы в чертеже. Использование ЦМП объекта, интегрирующей в себе результаты решения множества частных задач, является единственной возможностью для качественной и эффективной всесторонней оценки, гармонизации и оптимизации всего комплекса проектных решений, а гармонизация и оптимизация проекта — это одна из ключевых задач, для эффективного решения которой разрабатываются и внедряются автоматизированные технологии проектирования.

Документация проекта — слабое звено в развитии САПР

Вполне закономерно, что при таких тенденциях в развитии САПР необходимо, с одной стороны , выдержать стандартный чертежный стиль и нормированное техническое качество, а с другой — обеспечить требуемую информативность, эффективность и удобство редактирования, а также качество визуализации любых проекций модели.

Это противоречие между формой представления и содержанием моделей проявляется практически во всех задачах компьютерной графики САПР — как при выборе масштабов и видов проекций, так и при определении уровня детализации и информативности интерактивно создаваемых и выводимых на чертеж изображений. Например, при обработке материалов инженерно-геодезических изысканий и создании ЦММ, работа на планшете, то есть в чертеже, не обеспечивает целостности и адекватности описания линейных и площадных объектов модели на границах планшета. В требованиях, предъявляемых к чертежам, довольно часто не определены правила отрисовки всей той дополнительной пространственной и семантической информации, без которой трудно создавать и использовать ЦММ и ЦМП. А кроме того, в них содержатся такие неформализуемые требования, которые невозможно выполнить средствами САПР автоматически и которые могут быть выполнены только непосредственно самим пользователем вручную. Это, в частности, относится к следующим задачам:

• штриховка разнообразных откосов;

• прореживание изыскательских пикетов и другие задачи, связанные с генерализацией изображений;

• чистка изображений, устранение перечеркивания отметок другими линиями;

• практически все задачи простановки размеров;

• упорядочивание пространственного расположения на чертеже разнообразных условных обозначений, выносок, таблици примечаний в целях повышения информативности и читабельности выпускаемых документов.

На фоне успехов и достижений в совершенствовании всестороннего информационного содержания моделей проектируемых объектов и в развитии методов работы с ними в ряде случаев документирование проектов становится слабым звеном в технологических цепочках автоматизированных технологий. Многолетний опыт внедрения и эксплуатации программных продуктов (ПП) CREDO первого и второго поколений и анализ опыта адаптации и использования других САПР данного типа говорят о том, что эффективность процесса документирования, качество создаваемых чертежей и других твердых копий часто являются определяющими при оценке пользователем применимости программного продукта или какой-либо технологии автоматизированного проектирования в целом. При этом при оценке качества чертежей, наряду с полнотой, достоверностью, высоким уровнем детализации представляемых в чертеже проекций проектируемого объекта, все более важную роль играют форма и стиль представления графического материала. Это обстоятельство еще раз подчеркивает актуальность и важность задач документирования проектов.

Чертежная модель — способ разрешения противоречий в развитии САПР

В прикладных программах системы CREDO III методология проектирования изначально ориентирована на работу с моделью проектируемого объекта. О развитии ранее существовавших и о принципиально новых методах создания и редактирования моделей проектируемых объектов, включая и создание ЦММ, мы уже рассказывали на страницах журнала «САПР и графика», а в данной статье изложены общие принципы, определившие технологию документирования проектов, методы создания, редактирования и выпуска чертежей в ПП CREDO III, позволяющие эффективно разрешать противоречия между формой представления и содержанием моделей.

В развивающихся продуктах CREDO III методы документирования проектов подверглись существенной переработке. Наряду с другими направлениями нашей работы эти изменения тоже достаточно объемны и значимы. В первую очередь они выразились в том, что в архитектуру данных CREDO III был введен новый тип, определяемый как модель чертежа¹(МЧ).

Основное назначение МЧ за­ключается в обеспечении качественного оформления чертежей проектной документации в полном соответствии с ГОСТ. Для этого МЧ предоставляет такие возможности:

• доработка чертежей (если это необходимо) стандартными и типовыми методами соответствующего редактора;

• выпуск чертежей в виде твердых копий;

• экспорт МЧ как результата проектирования CREDO в другие системы.

Роль и место МЧ в совокупности данных CREDO III и в технологиях их обработки показаны на рис. 2.

Основы перехода от ЦММ и ЦМП к МЧ

Практическая реализация технологии документирования проекта, показанной на рис. 2, стала возможной благодаря такой организации данных в CREDO III, при которой, в частности, пользователь может работать одновременно с несколькими самостоятельными наборами данных разных типов. При этом последовательность практических действий, которые необходимо выполнить пользователю для выпуска, например, чертежа плана исходной (ЦММ) и проектной модели (ЦМП), достаточно проста и логична. Вначале при необходимости настраиваются нужная последовательность отрисовки и видимость находящихся в работе ЦММ и ЦМП и составляющих их слоев. Затем из базы шаблонов форматов чертежей выбирается нужный шаблон. Интерактивными методами редактирования этот шаблон чертежа размещается над тем фрагментом проекта (ЦММ+ЦМП), который нужно вычертить (рис. 3). При необходимости тоже интерактивно, с учетом границ ранее документированных фрагментов и линий их совмещения, редактируется область отсечения текущего изображения. В итоге создается новый набор данных, содержащий в общем случае векторно-растровую модель чертежа, сформированную из преобразованных элементов ЦММ и ЦМП. По сути, при этом решается прямая задача инженерной графики: по объемной модели объекта по известным правилам графики и аналитической геометрии строится модель его изображения, описываемая данными МЧ. С небольшими отличиями в сценариях и в настройках происходит формирование МЧ продольных и поперечных сечений, фиксированных в пространстве планшетов и пр. Каждая новая МЧ дополняет ранее созданный набор МЧ, а при необходимости каждая такая МЧ, как самостоятельный набор данных, может быть сохранена, отредактирована, дополнена или скомбинирована с другими моделями чертежей. И только из набора МЧ осуществляется вывод на печать в стандартной для приложений под ОС Windows технологии.

Особенности модели чертежей

Особенности устройства и необходимость создания МЧ, в сравнении с ЦММ и ЦМП, подтверждаются еще и тем, что отображение на экране цифровых моделей местности и проектируемых на ней сооружений существенно отличается от известных чертежей, например от плана микрорайона, промплощадки, транспортного узла, профиля дороги и т.п. Это объясняется тем, что ЦММ и ЦМП содержат практически всю информацию о районе строительства, полученную в период изысканий, и всю информацию о за­проектированном объекте, накопленную в процессе проектирования. Здесь также могут присутствовать данные о альтернативных вариантах проектных решений. Вся эта информация, конечно, необходима для проектирования. На определенных этапах процесса проектирования отображается только информация, нужная на данный момент, что достигается соответствующей настройкой. Вместе с тем значительная часть информации, содержащейся в ЦММ и ЦМП, будет излишней и ненужной для отображения на чертеже. Однако иногда бывают необходимы дополнительные данные, что обусловлено правилами оформления конструкторской документации (рис. 4). На чертежах, в частности, проставляются обязательные размеры, которые не нужны в пространственной векторной модели, приводятся таблицы спецификаций, стандартные тексты пояснений и т.п. На чертеже спланированной поверхности, например, не должно быть горизонталей естественной поверхности, которые так же, как и элементы триангуляции модели поверхностей, могут отображаться на модели сооружения на определенных этапах его проектирования.

В программных продуктах CREDO III при работе с чертежной моделью сами ЦММ и ЦМП не изменяются — их можно изменить только средствами создания этих моделей. Например, поскольку горизонталь отображает модель рельефа, то корректировать положение горизонтали в модели можно, только изменяя элементы, определяющие модель рельефа. Для этого в ЦММ необходимо исправлять отметки точек, изменять положение ребер структуры поверхности и т.п. В чертежной модели горизонталь можно удалить, отобразить другим цветом, иной толщины, автоматически или вручную стереть ее часть, совпадающую с текстом отметки, и даже изменить очертания модели. Но после этого сама ЦММ, конечно, останется неизменной (рис. 5).

Безусловно, можно было бы дополнить ЦММ и ЦМП чертежной информацией, даже выделить ее в отдельный слой. И хотя при этом решаются задачи документирования и подготовки проекта к выпуску во многих других программных продуктах, но такой подход в большинстве случаев приводит к следующим проблемам:

• не всегда возможно обеспечить актуальность и соответствие этой чертежной информации содержательной части модели при ее изменении;

• замедляется выполнение оформительских операций непосредственно на ЦМП большой размерности, так как ею становится трудно управлять;

• поскольку любая ЦМП несовершенна (на то она и модель), то при оформлении чертежей ЦМП практически всегда дорабатывается. В процессе таких доработок ЦМП может потерять часть своих существенных качеств, восстановление которых потребует излишних временных затрат.

Принципы и методы создания МЧ

Общий принцип, положенный в основу документирования проектов в ПП CREDO III, предусматривает формирование и, при необходимости, сохранение в общем хранилище данных, организованных в виде локальной или корпоративной базы данных, векторно-растровых моделей разнообразных чертежей — планшетов, планов, продольных и поперечных профилей, схем и таблиц. Так же как и ЦММ и ЦМП, эти модели чертежей объединяются в соответствующие наборы моделей чертежей (НМЧ) (рис. 6), хранящие информацию об их иерархической упорядоченности, последовательность визуализации и все другие, необходимые для работы с ними данные и настройки: вид активной системы координат, разнообразные установки и настройки, параметры рабочей среды, данные о пространственном положении входящих в данный набор МЧ и многое другое. Так же как и ЦММ и ЦМП, данные этих моделей чертежей доступны для редактирования и во встроенном, и в автономном редакторе чертежей (РЧ).

Как правило, МЧ создаются автоматически, путем вырезки, копирования из ЦММ и/или ЦМП текстовых, растровых и векторных данных, необходимых для качественного документирования объекта в целом или его фрагментов. Контур, в пределах которого происходит такое копирование данных, автоматически определяется областью отсечения изображения применяемого шаблона или вручную. При формировании МЧ происходит метрическая² и качественная³ трансформации элементов, вырезанных для документирования требуемого фрагмента модели, а также их разложение на более простые и универсальные геометрические структуры. Обязательные условия, соблюдаемые в этом процессе, — сохранение, а в некоторых случаях и существенное повышение графического качества получаемого в МЧ изображения. При этом видимые на экране элементы модели (горизонтали, штрихи откосов, тексты подписи отметок, объекты классификатора и многое другое, существовавшие ранее виртуально и отображавшиеся при визуализации модели по специальным алгоритмам) превращаются в существующие в наборах данных МЧ модельные элементы: полилинии, их графические атрибуты (маски), регионы, символы (условные знаки) и тексты. Например, трасса дороги, отображаемая с пикетажем, для изменения которого в модели достаточно изменить стиль пикетажа, его начальное значение или ввести информацию о «рублености», в МЧ превращается в маску на полилинии и в набор не связанных друг с другом текстов (подписи пикетов), символов условных обозначений (километровые отметки) и отрезков линий (пикетажные риски). Благодаря этому, в отличие от их изображений в модели, каждый из этих элементов становится доступным для стандартных и универсальных методов редактирования.

Наряду с методами копирования данных по контуру отсечения изображения, в ПП CREDO III реализованы и другие методы создания МЧ. Например, модели чертежей продольных и поперечных профилей создаются автоматически для участка выбранной полилинии или заданной оси сооружения по определенному шаблону и на основе интерполируемых или вычисляемых из параметров ЦММ и/или ЦМП данных сечений. Подготовка и настройка шаблонов предварительно осуществляется в соответствующем редакторе шаблонов и редакторе сеток профилей. МЧ также может быть создана в результате импорта внешних данных в форматах *.dxf, *.txt, *.rtf.

Обобщение новых возможностей создания и выпуска чертежей в CREDO III

Оригинальные алгоритмы задач перехода документируемых фрагментов из ЦММ и ЦМП в чертежную модель, рационально сбалансированная функциональность редактора чертежей, вспомогательных утилит и различных редакторов ресурсов, в максимальной степени использующих расширяющиеся возможности ОС Windows, в первых версиях CREDO III позволили достичь опре­деленных успехов.

Прежде всего обеспечена максимальная эффективность и интеллектуализация процесса документирования проектов. Благодаря наличию различных редакторов внешних ресурсов имеется возможность создавать разнообразные типовые и специфические шаблоны чертежей, штампов, «шапок» и сеток «подвалов» продольных и поперечных профилей (рис. 7). Детализация параметров их настройки позволяет добиться требуемого качества представления моделей для различных целей и с учетом различных требований, в том числе и специфических для каждой из прикладных областей деятельности.

Обеспечена независимая от других программных средств печать твердых копий — чертежей, таблиц и ведомостей. В настоящее время в таком ПП CREDO III, как Т опоплан 1.0, чертежи печатаются на разных типах принтеров с соблюдением максимально возможного метрического и графического качества чертежей.

Кроме того, базовыми функциями CREDO III обеспечивается качественная вырезка и передача из ЦММ и ЦМП в МЧ фрагментов многоцветных растровых подложек в различных форматах (*.bmp, *.tiff, *.geotiff) с поддержкой их полупрозрачности и пр. В МЧ, так же как и в ЦММ и ЦМП, реализована полноценная поддержка разнообразных шрифтов и стилей простых и многострочных текстов (рис. 8).

Существенно расширены возможности графического оформления и повышения качества выпускаемых в ПП CREDO III чертежей непосредственно самим пользователем, вручную. Этому способствует геометрическая связность элементов, обеспечиваемая при вырезке фрагментов модели. Благодаря этому в МЧ передаются полилинии, регионы с заливками и штриховками, одиночные и упорядоченные вдоль полилиний символы условных знаков (УЗ) (рис. 9), которые при необходимости можно редактировать именно как полилинии, регионы и символы. Настраиваемые в соответствующем редакторе штриховки могут иметь в своем составе линии различного типа, толщины и цвета. Графические атрибуты полилиний редактируются в МЧ вплоть до изменения параметров индивидуальной настройки методов отрисовки символов условных знаков на стыках ее сегментов.

Наряду с этими функциями в редакторе чертежей реализованы как стандартные методы работы с векторной графикой (создать, удалить, стереть, изменить параметры и т.д.), так и специфические методы, а именно:

• обрезка графических масок линий по границе выделенных текстов (см. рис. 9);

• расчленение символов условных знаков на составляющие их элементарные данные (дуги, регионы, тексты). Например, в ряде случаев это позволяет вычерчивать только часть символа условного знака;

• подпись координат крестов координатных сеток (рис. 10).

Размеры, будучи самостоятельной структурой данных, используются как в ЦМП, так и в МЧ. К тому же размеры сохраняют свою актуальность при всех метрических трансформациях данных в процессе их вырезки из ЦМП и в самом НМЧ. Для этого фрагменты МЧ хранят автоматически накапливаемые параметры преобразований координат. Это, в частности, позволяет интерактивно проставлять необходимые размеры на чертеже в координатах исходной модели. Такая возможность предоставляется при выборе активной системы координат исходной модели. В качестве альтернативы пользователь может работать в системе координат листа чертежа. Благодаря этому, например, в МЧ можно отнести размерную линию на требуемое нормативами расстояние (см. рис. 9).

Оперируя средствами создания МЧ из внешних данных (файлы *.txt, *.rtf) и совмещая изображение методами метрической трансформации выделенных МЧ, пользователь имеет возможность формировать комплексные чертежи, включающие, в частности, фрагменты генплана проектируемого сооружения, дополненные фрагментами этого сооружения необходимыми сечениями, внемасштабными схемами, таблицами, текстовыми примечаниями и пр. (см. рис. 4 и 6).

Максимально автоматизированы рутинные процедуры заполнения полей штампов, элементов зарамочного оформления служебной информацией, содержащейся в исходной модели (рис. 11).

Автоматизированы и такие процедуры, выполнение которых ранее, в программных продуктах первого и второго поколений, было усложнено или которые вообще не были автоматизированы. Например, для облегчения повторного или качественного позиционирования последующих шаблонов чертежей и автоматического формирования схемы раскладки листов (рис. 12) предусмотрено автоматическое накопление информации о пространственном положении примененных ранее шаблонов.

Для автономного сохранения и использования чертежей вне ПП CREDO III предусмотрен экспорт МЧ в файлы *.dxf. Для качественной реализации этой возможности предусмотрены индивидуальные настройки требуемого «расслоения» экспортируемой модели чертежа в файле *.dxf, а также возможности настройки соответствия типов данных (рис. 13).

Заключение

Практическая реализация изложенных принципов, технологии и методов документирования обеспечивает рациональную и эффективную организацию процесса автоматизированного проектирования в ПП CREDO III, закономерно развивающегося от цифровой модели местности к цифровой модели проекта и его чертежным моделям. При этом почти полностью разрешены противоречия между формой представления и содержанием моделей проектируемых объектов, между методами работы с этими моделями и их документированием в чертежах. Такое разделение функций проектирования и документирования проектов на два практически независимых процесса открывает перспективы дальнейшего совершенствования каждого из процессов во всех последующих версиях ПП CREDO III независимо друг от друга. Указанные решения особенно актуальны в период перехода отечественной строительной индустрии на новые принципы нормирования, так как позволяют пользователям оперативно и почти без участия разработчиков адаптировать задачи документирования проектов в ПП CREDO III к разнообразным новым нормативным требованиям. А использование единых инструментов, операций и процедур решения общих задач компьютерной графики и методов интерактивного редактирования дает возможность сократить время на освоение ПП CREDO III, обеспечить окончательную доводку создаваемых в них чертежей до требуемого государственными и корпоративными стандартами качества и повысить эффективность процесса документирования и документации в целом.

¹Модель чертежа — цельная совокупность взаимосвязанных данных, включающая как растровые данные, так и графические примитивы в виде линий, полилиний, регионов, а также текстов и символов (условных знаков), обеспечивающих адекватное двумерное представление какой-либо проекции исходной трехмерной модели проектируемого сооружения и/или ЦММ.

²Метрическая трансформация предусматривает пересчет координат фрагментов модели, обеспечивающий необходимое масштабирование, поворот и смещение координат. Коэффициенты метрической трансформации определяются параметрами пространственного положения применяемого шаблона и соотношением масштабов генерализации исходной модели и масштаба формируемого чертежа.

³Качественная трансформация предусматривает разложение структур и типов данных прикладных моделей на набор универсальных данных МЧ, представленных растровыми данными, отрезками линий, дугами кривых, полилиниями и атрибутами их отрезков (масками), регионами с заливкой и штриховкой, символами условных обозначений, текстами и размерами.

«САПР и графика» 9'2004