4 - 2011

Autodesk Alias — первый шаг к пониманию

Алексей Готовцев (Технический специалист Consistent Software Distribution)

Промышленный дизайн — это не просто внешний вид изделия, а одно из важнейших орудий конкуренции, позволяющее в кратчайшие сроки расширять ассортимент товарами, востребованными на рынке. Современные технологии позволяют уйти от методов проектирования, ставших стандартом в последнее десятилетие. Высокая точность поверхностей, формирующих изделия, — это целая наука, и теперь эти знания используются не только в космической или автопромышленности, но и производителями бытовой техники (Whirlpool), электроники (Lenovo) и даже кухонных принадлежностей (OXO).

Программное обеспечение, в котором пытались добиться математически точных поверхностей, появилось еще 20 лет назад, но только сейчас оно стало неотъемлемой частью дизайнерской проработки и конструкторской подготовки производства. Лидером в этой области по праву считается линейка продуктов Autodesk Alias, но в России данные технологии еще не получили широкого распространения по ряду причин. Так, многие производители не осознают, что, кроме внешних характеристик, математически точные поверхности помогают достичь целого ряда преимуществ по эксплуатационным характеристикам. Например, поверхности класса А имеют больший коэффициент запаса прочности при статических нагрузках, что, в свою очередь, позволяет экономить на материале. А отсутствие квалифицированных специалистов тормозит внедрение подобного рода ПО на предприятиях и интеграцию с уже привычными всем машиностроительными САПР.

Autodesk Alias охватывает все этапы дизайна изделия: создание набросков и эскизов, получение трехмерной модели изделия на их основе и фотореалистичную визуализацию.

Набор инструментов для эскизирования (рис. 1) позволяет работать с импортированными изображениями или создавать набросок с нуля. Autodesk Alias предоставляет возможности полнофункционального графического редактора (рис. 2). Также Autodesk Alias позволяет работать при помощи графического планшета, что еще больше упрощает процесс проработки внешнего вида изделия.

Рис. 1. Набор инструментов

Рис. 1. Набор инструментов для рисования — paint palette

Рис. 2. Поле эскиза

Рис. 2. Поле эскиза

На основе эскизов создается трехмерная модель, состоящая из множества «лоскутов» — патчей (patch), представляющих собой одиночные NURBS1­поверхности, которые «натягивают» на NURBS­кривые, как на каркасы. Патчи сопрягаются друг с другом, образуя patch layout. Одну и ту же форму можно смоделировать по­разному, создавая различные комбинации патчей (рис. 3).

Рис. 3. Patch layoutРис. 3. Patch layout

Рис. 3. Patch layout

То, каким образом соединены патчи, и характеризует качество поверхности. Autodesk Alias позволяет создавать непрерывность (continuity) от G0 до G4:

  • G0 (Position continuity) — соединяет профильные кривые поверхности с непрерывностью, основанной только на расположении (рис. 4а);
  • G1 (Tangent continuity) — соединяет профильные кривые поверхности с непрерывностью по касанию к граничным поверхностям (рис. 4б);
  • G2 (Curvature continuity) — соединяет профильные кривые поверхности с непрерывностью по кривизне к граничным поверхностям (рис. 4в);
  • G3 и G4 являются усовершенствованными G2 с более плавным переходом.

Зеленые линии — нормали к поверхности, их величина обратно пропорциональна радиусу кривизны. Чем меньше радиус в конкретно заданной точке, тем больше нормаль.

Рис. 4. Виды непрерывности: а — Position continuity, б — Tangent continuity, в — Curvature continuityРис. 4. Виды непрерывности: а — Position continuity, б — Tangent continuity, в — Curvature continuityРис. 4. Виды непрерывности: а — Position continuity, б — Tangent continuity, в — Curvature continuity

Рис. 4. Виды непрерывности: а — Position continuity, б — Tangent continuity, в — Curvature continuity

С самых первых шагов проработки концепции изделия Autodesk Alias предоставляет большой набор как стандартных, так и совершенно уникальных инструментов, позволяя дизайнерам проектировать поверхности класса А в кратчайшие сроки. Комбинирование 2D­ и 3D­геометрии (рис. 5) дает возможность свободного редактирования сложных поверхностей, учитывая функциональное назначение изделия.

Рис. 5. Комбинирование 2D- и 3D-геометрии

Рис. 5. Комбинирование 2D- и 3D-геометрии

Средства контроля качества поверхности (рис. 6) помогают на протяжении всего этапа проектирования контролировать изделие и на ранних этапах выявлять неточности построения. Даже простейшие формы, построенные в машиностроительных САПР по G2­непрерывности, не соответствуют стандартам поверхностей класса А, в отличие от Autodesk Alias (рис. 7).

Рис. 6. График кривизны сопрягаемых поверхностей

Рис. 6. График кривизны сопрягаемых поверхностей

Рис. 7.  Модель, выполненная в Autodesk Alias (a); модель, выполненная в машиностроительной САПР (б) Рис. 7.  Модель, выполненная в Autodesk Alias (a); модель, выполненная в машиностроительной САПР (б)

Рис. 7. Модель, выполненная в Autodesk Alias (a); модель, выполненная в машиностроительной САПР (б)

Autodesk Alias помогает скоординировать работу различных служб и отделов путем простановки особых пометок на модели (рис. 8).

Быстрая и надежная передача данных в другие САПР возможна благодаря использованию нейтральных форматов (IGES и STEP), а также транслятора данных Autodesk  DirectConnect, который позволяет беспрепятственно обмениваться данными с различными САПР (CATIA V4/V5, Unigraphics, импорт из SolidWorks, Pro/ENGINEER).

Рис. 8. Пометки на модели

Рис. 8. Пометки на модели

Рис. 9. Список шейдеров

Рис. 9. Список шейдеров

На протяжении всех этапов проектирования Autodesk Alias дает возможность следить за всеми изменениями модели и представлять варианты проектируемого изделия в выгодном свете благодаря встроенным средствам визуализации, которые позволяют создавать фотореалистичные изображения и видеоролики. Огромная библиотека шейдеров (рис. 9) и настройки освещения позволяют выполнять все работы, связанные с визуализацией, непосредственно в Autodesk Alias (рис. 10), а возможность экспорта в Autodesk Showcase обеспечивает возможность интерактивной демонстрации изделия.

Autodesk Alias — универсальный комплекс и главный инструмент современного промышленного дизайна, решающий все задачи моделирования: создание эскиза, проектирование трехмерной модели и визуализацию концепции изделия. Совместимость с основными CAD­системами сводит к нулю риск искажения дизайнерского замысла при передаче модели конструкторам. Работать в Autodesk Alias  можно без знания основ CAD­проектирования, что позволяет привлекать к разработке промышленных изделий людей, не имеющих специального технического образования.  В состав семейства входят Autodesk SketchBook Designer, Autodesk Alias Design, Autodesk Alias Design  for Inventor, Autodesk Alias Surface и Autodesk Alias Automotive, что позволяет потребителю выбрать продукт с необходимым для него функционалом.

Рис. 10. Фотореалистичное изображение, полученное в Autodesk Alias

Рис. 10. Фотореалистичное изображение, полученное в Autodesk Alias

Autodesk SketchBook Designer  дает дизайнерам возможность изменять и создавать как композитные изображения, так и иллюстрации с чистого листа.

Autodesk Alias Design  позволяет быстро набрасывать идеи, создавать концептуальные модели изделий, а также моделировать поверхности высокого и сложного качества с помощью полного комплекта инструментов для создания эскизов и иллюстраций.

От себя

Совместил работу и хобби благодаря увлеченности САПР, 3D­проектированием в целом и  Autodesk Alias в частности. Из всего многообразия остановился на NURBS­моделировании и считаю, что это технология будущего, но, к сожалению, пока не распространенная у нас в стране. Люблю преподавать Alias, потому что это всегда интересно не только мне, но и студентам. В планах — создать серьезное методическое пособие на доступном языке. Это будет серьезный шаг на пути популяризации не только продуктов Autodesk, но и инновационных методов проектирования на отечественном производстве.

Autodesk Alias Surface — продукт, обладающий полным набором средств динамического 3D­моделирования, которые позволяют преобразовывать концептуальные модели и сканированные данные в поверхности высокого качества для дизайна потребительских товаров, а также в поверхности класса А для автомобильного дизайна.

Autodesk Alias Automotive предназначен для всего процесса разработки автомобильного дизайна — от создания эскизов до получения готовых поверхностей класса А.

1NURBS (Non­uniform rational B­spline) — неоднородный рациональный B­сплайн — математическая форма, применяемая в компьютерной графике для генерации и представления кривых и поверхностей, является частным случаем B­сплайнов.

В начало В начало

САПР и графика 4`2011