8 - 2004

Моделирование оптических явлений и свойств создаваемых изделий

Павел Голдовский, Анна Кокова

В настоящее время производители уделяют немало внимания внешнему виду изделия. Важны не только технические качества продукции, но и ее способность привлечь потребителя в условиях ­жесткой конкуренции.

Производители теперь придают особое значение тому, как будет выглядеть изделие на ранней стадии его проектирования. Это стало возможно благодаря созданию программных продуктов, позволяющих моделировать оптические эффекты, подбирать материал, определять взаимодействие человека и изделия.

Оптическое моделирование может быть использовано для создания линз, объективов, лазерных систем, осветительных систем, систем электроники, световых каналов и подсветки приборов в различных областях — в автомобильной, авиационной и оборонной промышленности, в электронике, а также при создании потребительских товаров.

Современные профессиональные оптические системы позиционируются отдельно от среды CAD (Computer Aided Design).

Оптическое и механическое моделирование не зависят друг от друга, а следовательно, возникает проблема импорта данных из одной системы в другую, во время которого возможна частичная потеря данных, появляются сложности проведения модификаций в одном из аспектов моделирования, поскольку отсутствует четко налаженная связь между двумя технологиями. Когда эти две системы функционируют автономно, конструктор и специалист по оптике работают независимо друг от друга и им приходится идти на компромисс, чтобы достичь общей цели, а следовательно, затрачивается больше времени, возрастает себестоимость продукта и он появляется на рынке гораздо позже.

С выходом на рынок программного продукта SPEOS CAA V5 Based, разработанного компанией OPTIS, специализирующейся на создании, анализе и обработке оптических явлений, появилась возможность моделировать световые аспекты изделия в процессе создания дизайна напрямую в самой CAD-системе.

Надо сказать, что и раньше фирмы Dassault Systemes и OPTIS разрабатывали совместные решения, например пакет для создания моделей излучения, расчета освещенности и т.п. в среде SolidWorks. Однако отличие CAD/CAM среднего и высокого уровня (SolidWorks и CATIA) в плане сложности создаваемых ими объектов и решаемых задач и предопределяет задачи соответствующих интегрированных решений.

Рис 1. Анализ контрастов

Рис 1. Анализ контрастов

 

SPEOS CAA V5 Based — это первый программный продукт для моделирования оптических явлений, полностью интегрированный с системой автоматизированного проектирования CATIA V5. Разработанная фирмой Dassault Systemes система CATIA V5 является важным элементом одного из наиболее распространенных PLM-решений (решений по управлению жизненным циклом изделия).

Система SPEOS CAA V5 Based позволяет моделировать все фотометрические и цветовые характеристики изделий любого назначения — от бытовой электроники до автомобилей и самолетов. Этот набор модулей предоставляет всю необходимую световую информацию: количество, цветовую гамму, распределение в трехмерном пространстве, восприятие цвета человеком, качество. Кроме того, пользователи могут моделировать отражение света, которое является частью эргономики производимого товара. Эти и другие оптические аспекты модели можно создавать одновременно с разработкой других свойств изделия (рис. 1, 2 и 3).

Рис. 2. Модель автомобиля в системе CATIA и вид спереди в SPEOS CAA V5 BASED

Рис. 2. Модель автомобиля в системе CATIA и вид спереди в SPEOS CAA V5 BASED

Рис. 3. Проектирование подсветки мобильного телефона

Рис. 3. Проектирование подсветки мобильного телефона

Интеграция SPEOS CAA Based с CATIA V5 означает, что конструктор и специалист по оптике теперь имеют возможность работать с одним файлом и совместно добиваться наибольшей эффективности проекта. Оптические характеристики напрямую вводятся в программный продукт и используются совместно для механического и оптического анализа, таким образом использование SPEOS CAA Based исключает возможность потери данных при импорте и позволяет значительно сократить временные затраты. Как правило, с дорогостоящими оптическими инструментами могут работать только высококвалифицированные специалисты в области оптики, а со встроенными решениями, обладающими к тому же удобным интерфейсом, — специалисты более низкой квалификации.

Встроенная система легко осваивается благодаря сокращенному меню и количеству функций управления. SPEOS CAA V5 Based имеет схожий с CATIA интерфейс, поэтому конструктору, работающему в CATIA V5, требуется изучить лишь несколько новых иконок.

SPEOS CAA V5 Based — это первый программный продукт, основанный на аналитическом подходе к созданию виртуальных моделей изделия с оптическими свойствами. Он позволяет создавать и анализировать различные световые характеристики с момента создания модели, дает возможность увидеть, как будет вы­глядеть ваше изделие на ранней стадии жизненного цикла, даже без создания прототипа (рис. 4).

Рис. 4. Моделирование цвета автомобиля

Рис. 4. Моделирование цвета автомобиля

В CATIA V5 поверхностям и материалам присвоены определенные механические свойства, что позволяет проанализировать вес, прочность и другие характеристики. Благодаря интеграции со SPEOS появилась возможность анализировать и оптические свойства поверхностей. В оптике каждая поверхность и материал обладают определенными характеристиками и функциями, которые описывают пути реакции световых лучей, попадающих на данную поверхность.

Программный продукт SPEOS CAA V5 Based содержит два модуля.

Модуль SPEOS CAA V5 Based/ Light Modeling позволяет проектировать и проводить анализ оптических явлений в процессе создания изделия. Использование данного модуля дает возможность еще более повысить эффективность и качество проектирования элементов подсветки приборной панели, систем электроники, GPS и LCD-дисплеев, магнитол, телефонов (рис. 5 и 6).

Рис. 5. Разработка и анализ освещения указателя поворота с точки зрения человеческого восприятия

Рис. 5. Разработка и анализ освещения указателя поворота с точки зрения человеческого восприятия

Рис. 6. Выбор материала и цвета для макета изделия

Рис. 6. Выбор материала и цвета для макета изделия

С помощью модуля SPEOS CAA V5 BASED/Visual Ergonomics можно анализировать взаимодействие человека и изделия. В данном модуле за основу взяты научно-исследовательские разработки в области визуального восприятия предметов человеческим глазом. На рис. 7 показан обзор из кабины автомобиля.

Программные продукты, разработанные совместно компаниями OPTIS и Dassault Systemes, дополняют друг друга и охватывают широкий круг задач, решение которых актуально для всех отраслей производства.

Рис. 7. Вид из кабины автомобиля

Рис. 7. Вид из кабины автомобиля

Для пользователей других CAD-систем отдельно следует отметить, что применение модуля ENOVIA DMU (CATIA DMU) позволяет интегрировать в единый цифровой макет данные, созданные в таких системах, как Pro/ENGINEER, Solid Works, Unigraphics, I-Deas и др. А это, в свою очередь, дает возможность применить SPEOS CAA V5 для данных, полученных не в CATIA, производить моделирование тех свойств изделий, которые в таком объеме не были раньше доступны в полном объеме до создания реального прототипа.

 

В настоящей статье использованы материалы компании OPTIS.

«САПР и графика» 8'2004