Геометрическое ядро Parasolid в CAD/CAM-системах Delcam plc: новые возможности

Константин Евченко, Петр Разинков

В новом релизе CAD-системы PowerSHAPE 2010 были значительно улучшены возможности твердотельного моделирования. Это произошло благодаря дополнительному использованию геометрического ядра Parasolid, которое расширяет функциональность средств гибридного 3D-моделирования, ранее реализованную в CAD-системах компании Delcam plc.

Геометрическое ядро Parasolid и CAD­система PowerSHAPE

Компания Delcam plc развивала методы поверхностного 3D­моделирования более 30 лет. За столь длительный срок CAD­система PowerSHAPE стала одним из лидеров в области моделирования сложных поверхностей, часто встречающихся при производстве технологической оснастки. Применение ядра Parasolid (правообладателем которого является корпорация Siemens PLM Software) позволило не только существенно расширить возможности имеющегося твердотельного моделирования, но и сохранить при этом традиционно сильные для PowerSHAPE средства поверхностного моделирования. Теперь функциональные возможности CAD­системы PowerSHAPE 2010 позволят одинаково эффективно использовать ее и при концептуальном проектировании изделий с применением средств твердотельного моделирования, и при конструировании сложной технологической оснастки (пресс­форм, штампов, литейной оснастки и т.п.) методами поверхностного моделирования. Интеграция уже имеющихся средств 3D­моделирования PowerSHAPE с возможностями геометрического ядра Parasolid не только обеспечивает очень высокую гибкость при проектировании оснастки, но и способствует расширению возможностей по импорту и экспорту из других CAD­систем.

При проектировании литейной оснастки поверхностное моделирование незаменимо для построения поверхности разъема и локальной доработки CAD­модели. Если CAD­система использует исключительно твердотельное моделирование на основе дерева построения, то она не позволяет выполнять локальное изменение радиусов или литейных углов, поскольку любые изменения в такой CAD­системе кардинально влияют на всю 3D­модель в соответствии с деревом ее построения.

Твердотельное моделирование приходит на помощь конструктору оснастки в тот момент, когда он начинает проектировать вспомогательное окружение для формо­образующих элементов. Большинство элементов технологической оснастки содержат комбинации простейших плоскостей, цилинд­ров и конусов, которые очень удобно задавать методами твердотельного моделирования. Ядро Parasolid позволит пользователям CAD­системы PowerSHAPE быс­трее создавать и редактировать CAD­модель на всех этапах проектирования.

Комбинация поверхностного и твердотельного моделирования наиболее востребована производителями упаковки и изделий из пластмасс. Поверхностное 3D­моделирование применяется для создания внешних дизайнерских форм изделия, а большую часть его внутреннего наполнения (разного рода ребра жесткости, перегородки, наплывы и. т.п.) проще создавать твердотельными методами.

Как известно, в предыдущих версиях CAD­системы PowerSHAPE была реализована технология 3D­моделирования Power Features, которая дает возможность помещать в сборки заранее предопределенные компоненты с их динамической привязкой к прилегающим поверхностям. Ядро Parasolid позволит усовершенствовать технологию Power Features и сохранить преимущества PowerSHAPE старых версий. С видеопрезентацией возможностей PowerSHAPE 2010 можно ознакомиться на видеосайте компании Delcam plc: www.delcam.tv/powershape2010

Геометрическое ядро Parasolid позволит значительно упрос­тить импорт в PowerSHAPE CAD­моделей из таких популярных САПР, как NX, Solid Edge и SolidWorks, исключая использовавшийся ранее процесс конвертации данных. Способность работать с CAD­данными низкого качества всегда была одной из основных причин популярности PowerSHAPE у производителей оснастки. Новая версия PowerSHAPE унаследовала все инструменты для лечения и редактирования 3D­геометрии, позволяющие исправить часто встречающиеся проблемы с неточной обрезкой поверхностей или неправильным заданием их нормали, восстановить утерянные при импорте файла скругления, удалить дубликаты и т.п. Для хранения CAD­файлов в PowerSHAPE применяется собственный новый формат данных, но возможен также экспорт в Parasolid XT.

Solid Doctor — новый модуль для лечения геометрии

Несмотря на многие усовершенствования, сделанные за последние годы в системах конвертирования CAD­файлов, обмен 3D­данными все еще продолжает вызывать определенные проблемы у многих проектировщиков и их субподрядчиков.

Необходимость качественного импорта твердотельных 3D­моделей, разработанных в CAD­системах других разработчиков, потребовала от компании Delcam разработки нового модуля, предназначенного для исправления и доработки импортированной 3D­геометрии. Новый программный модуль Solid Doctor будет поставляться в составе CAD­системы PowerSHAPE и программы для реверсивного инжиниринга CopyCAD. Заметим, что новые версии обеих программ используют возможности геометрического ядра Parasolid. Модуль Solid Doctor компании Delcam обеспечивает легкое и быстрое решение проблемы импорта CAD­моделей и позволяет в кратчайшее время приступить к технологической подготовке производства.

Возможности ядра Parasolid, применяемого совместно с существующими средствами 3D­моделирования компании Delcam, позволяют читать и восстанавливать CAD­модели в любых форматах, включая IGES и оригинальные файлы CATIA, а также сохранять данные в формате Parasolid XT, который может быть напрямую прочитан в любой CAD­системе, базирующейся на ядре Parasolid, включая такие популярные САПР, как Unigraphics NX, Solid Edge, SolidWorks, T­Flex, IronCAD, TopSolid и VisiCAD.

Модуль Solid Doctor заметно расширяет возможности продуктов Delcam по обмену информацией с другими популярными CAD­системами, так как сегодня на ядре Parasolid работает больше CAD­систем, чем на любом другом. Кроме того, такие САПР, как Autodesk Inventor и Pro/ENGINEER, имеют возможность импорта и экспорта геометрии в формате Parasolid XT. Таким образом, популярный формат Parasolid XT может использоваться сегодня как универсальное средство хранения и передачи CAD­моделей.

Основная задача модуля Solid Doctor — проконтролировать CAD­модель на изъяны и исправить все недочеты в геометрии, вызванные низкой точностью моделирования. Solid Doctor позволяет выявить и вылечить любые недостатки CAD­моделей: дублирование или пропуск поверхностей, неправильное задание нормали, зазоры и перехлесты между поверхностями и т.п. В результате получается правильная высокоточная 3D­модель в формате Parasolid XT, пригодная для дальнейшей работы.

Модуль Solid Doctor применяет в том числе и автоматические средства диагностики и исправления геометрии, которые заложены в ядро Parasolid. Незначительные погрешности CAD­модели могут быть легко и быстро исправлены средствами самого Parasolid. Кроме того, в особо сложных случаях для редактирования и создания поверхностей также могут использоваться высокоэффективные средства поверхностного 3D­моделирования, заложенные в CAD­систему PowerSHAPE. Такая комбинация средств 3D­моделирования в Solid Doctor дает возможность исправлять геометрию вплоть до полной перестройки поверхностей.

На начальном этапе применения модуля Solid Doctor CAD­модель анализируется при помощи средств проверки Parasolid, что позволяет с высокой точностью выявить наличие и степень любых проблем в топологии или геометрии 3D­модели. Затем Solid Doctor классифицирует выявленные недостатки на категории и показывает их на CAD­модели красным цветом. Затем для каждой категории ошибок Solid Doctor рекомендует наиболее подходящие средства их исправления, предпочитая автоматические методы.

Если пользователь выбирает автоматические методы исправления, то используются встроенные средства исправления геометрии ядра Parasolid плюс некоторые дополнительные инструменты Delcam, например для исправления неверной ориентации нормали поверхности. Для каждого класса ошибок применяются свои методы автоматического исправления, поскольку опыт компании Delcam показывает, что универсальных средств для всех типов ошибок не существует. После того как ошибка исправлена, цвет поверхностей меняется с красного на зеленый. Чтобы убедиться, что проблема решена, исправленная 3D­модель может быть проверена заново локально или целиком.

Вторая стадия исправления геометрии в Solid Doctor предполагает применение инструментов Delcam для точного редактирования границ поверхностей. Это позволяет решить относительно сложные проблемы, требующие ручного редактирования поверхностей квалифицированным пользователем, например проблему несоответствия между кромками различных поверхностей, образующих единое тело. Инструменты Delcam предлагают в явном виде редактировать поверхности и их границы, с тем чтобы исправить любые ошибки в геометрии.

Если какую­то из ошибок не удается исправить путем редактирования существующей поверхности, обычно требуется полная замена проблемной поверхности на новую. Это легко сделать посредством технологии Smart Surfacing, реализованной в PowerSHAPE. Для этого пользователь должен удалить не поддающуюся лечению поверхность и выделить кромки соседних прилегающих поверхностей. После этого PowerSHAPE проанализирует границы и предложит возможные типы поверхностей, заполняющие пространство, ограниченное соседними поверхностями с учетом граничных условий касания (тангенциальности). Если пользователь не удовлетворен автоматически предложенным PowerSHAPE вариантом, он может выбрать альтернативное решение и добиться требуемого результата.

Как только пользователь получит нужные результаты и исправит геометрию 3D­модели, все сделанные изменения будут внесены в ядро Parasolid. Благодаря полному контролю пользователя над всеми этапами процедуры лечения геометрии, Solid Doctor позволяет быстро и эффективно исправить ошибки любого типа и создать точную корректную CAD­модель и записать ее в формат Parasolid XT.

Совместное использование собственного гибридного ядра и ядра Parasolid делает PowerSHAPE уникальным продуктом, позволяющим не только быстро решить задачи по моделированию изделий любой степени сложности, но и снять проблемы интеграции с поставщиками и заказчиками, что является особо важным фактором в условиях производственной кооперации. 

По материалам Delcam plc

САПР и графика 1`2010