Возможности модуля Solid Doctor для диагностики, восстановления и доработки импортированных CAD-моделей

В настоящее время очень широкий класс изделий, начиная от шариковых авторучек и заканчивая сложной бытовой техникой, изначально разрабатывается дизайнерами в 3D. Современные требования к дизайну и конструкции самых разнообразных изделий, как правило, по умолчанию подразумевают, что технологическая оснастка для их серийного производства будет изготавливаться на многоосевых станках с ЧПУ.

Чаще всего необходимость импорта и доработки CAD­моделей возникает у специализированных производителей сложной технологической оснастки. Для того чтобы CAM­система смогла сгенерировать корректную управляющую программу для непрерывной пятиосевой обработки, исходная CAD­модель должна быть точной и корректной, то есть в ней должны отсутствовать топологические и геометрические изъяны.

Модуль Solid Doctor выявляет все ошибки в импортированной CAD-модели и классифицирует их по тому или иному типу

Как правило, дизайнеры используют не специализированные модули высокоуровневых САПР (как это делается при проектировании кузовов автомобилей), а относительно простые и недорогие геометрические моделировщики, которые предназначены скорее для качественной 3D­визуализации и анимации, нежели для создания пригодных для производства CAD­моделей. Ни в коей мере не умаляя творческие таланты дизайнеров, можно лишь констатировать, что они редко уделяют должное внимание конструкторской и тем более технологической проработке будущих изделий. В результате у конструктора или программиста­технолога возникает необходимость не просто импортировать созданную дизайнером «непонятно в чем» 3D­модель, но и исправить в ее геометрии и топологии все имеющиеся недочеты, после чего на основе дизайнерской концепции спроектировать сложную технологическую оснастку для производства изделия. Поэтому CAD­система должна не только иметь возможность импорта 3D­моделей из большого количества самых разнообразных форматов данных, но и обладать эффективными средствами доработки, редактирования и моделирования поверхностей.

Некоторые ошибки в геометрии, особенно если 3D­модель создавалась средствами поверхностного моделирования, могут быть унаследованы еще со стадии концептуального проектирования, так как дизайнер может даже не подозревать, что созданная им CAD­модель имеет серьезные недочеты. В то же время некоторые CAD­системы могут представлять 3D­модель недостаточно точно либо вовсе с ошибками, хотя пользователь об этом ничего не узнает до тех пор, пока сконструированная им CAD­модель не будет отправлена программисту­технологу для программирования ее обработки на станке с ЧПУ.

Модуль Solid Doctor позволяет отследить все исправления, внесенные в CAD-модель

Другие типы ошибок возникают в процессе конвертации формата данных. Даже если исходная CAD­модель была представлена в твердотельном виде (отвечала требованию «непроливаемости»), то это вовсе не значит, что после импорта сразу удастся сшить все поверхности в единое твердое тело. В любом случае все недочеты 3D­модели должны быть точно диагностированы и классифицированы в CAD­системе, а после этого исправлены. Если ошибка возникла в процессе импорта файла, то причины ее появления могут быть точно известны, а следовательно, подобные ошибки в некоторых случаях могут быть исправлены в автоматическом режиме. Если это невозможно, то пользователь должен исправить CAD­модель вручную при помощи функций создания и редактирования поверхностей.

Конечно, проблем с импортом и доработкой 3D­модели будет гораздо меньше, если CAD­ и CAM­системы используют одинаковое геометрическое ядро, например широко распространенное Parasolid. Тем не менее если CAD­ и CAM­систему разрабатывали разные компании, то кто даст гарантию, что CAM­система откроет файл без ошибок?

Британская компания Delcam, являющаяся сегодня одним из крупнейших разработчиков CAM­систем в мире, получила известность прежде всего благодаря своей флагманской CAM­системе PowerMILL, которая широко применяется в аэрокосмической отрасли, автомобилестроении, а также производителями инструментальной оснастки. Как показала практика, многим пользователям PowerMILL часто требуется импортировать CAD­модели из различных форматов данных. Для решения всего спектра задач, связанных с импортом и доработкой CAD­моделей, компания Delcam предлагает несколько решений собственной разработки.

Для просмотра и конвертации большинства (свыше 22) широко распространенных форматов 3D­данных Delcam разработала простую в использовании программу PS­Exchange (www.ps­exchange.com), которая понимает форматы из таких популярных CAD­систем, как AutoCAD, CATIA, Cimatron, Inventor, NX (Unigraphics), Pro/ENGINEER, Rhino, Solid Edge, SolidWorks, российской КОМПАС­3D, нейтральных форматов ACIS, IGES, Parasolid, STEP, и многих других. В зависимости от частоты конвертации данных пользователи могут выбрать один из двух методов лицензирования PS­Exchange:

• приобрести лицензионный ключ для использования программы без каких­либо ограничений;
• установить программу на своем компьютере и оплачивать трансляцию данных по каждому факту конвертирования данных, вводя в поле разблокировки пароль из специально приобретенного у Delcam ваучера. Особо отметим, что PS­Exchange не требует для работы наличия подключения к Интернету, так как никакая информация разработчикам не пересылается, а конвертация данных осуществляется непосредственно на компьютере пользователя.

Следующим этапом является открытие конвертированного файла в CAD­системе PowerSHAPE (www.powershape.com), имеющей встроенный модуль Solid Doctor, предназначенный для диагностики и исправления ошибок в 3D­геометрии. При помощи модуля Solid Doctor можно идентифицировать и исправить любые изъяны 3D­моделей, вызванные конвертированием недостаточно точных или неполных данных, включая зазоры или нахлесты между поверхностями.

Присутствие модуля Solid Doctor именно в CAD­системе PowerSHAPE, а не в программе для конвертации данных PS­Exchange вызвано тем, что, когда программе не удается исправить все ошибки автоматически, пользователь вынужден исправлять оставшиеся недочеты вручную при помощи средств создания и редактирования поверхностей PowerSHAPE. Этот функционал выходит далеко за рамки программы для конвертации CAD­файлов.

Несколько лет назад в CAD­систему PowerSHAPE была добавлена поддержка широко распространенного геометрического ядра Parasolid, которое эффективно работает как с поверхностным, так и твердотельным представлением 3D­данных. Модуль Solid Doctor использует возможности ядра Parasolid, в том числе по диагностике импортированных файлов.

После исправления всех ошибок CAD-модель становится пригодной для дальнейшей работы

В процессе диагностики импортированной CAD­модели модуль Solid Doctor классифицирует и сортирует найденные в топологии или геометрии ошибки по категориям. Для каждой категории Solid Doctor предоставляет пользователю описание проблемы и выдает рекомендации по ее автоматическому или ручному исправлению. Затем пользователь может запустить команду автоматического устранения проблем. Те ошибки, которые Solid Doctor смог устранить автоматически, маркируются в списке зеленым цветом, после чего пользователь может убедиться, что каждый отдельно взятый недостаток был устранен программой в автоматическом режиме правильно. Повторный запуск диагностики позволит подтвердить, какие ошибки были устранены, а какие требуют вмешательства пользователя.

Если Solid Doctor не смог исправить все ошибки автоматически, то на следующем этапе пользователь должен воспользоваться функциями обрезки и продления поверхностей PowerSHAPE, чтобы ликвидировать все зазоры и нахлесты. При этом можно также применять средства прямого редактирования, позволяющие изменять выбранные поверхности без использования дерева построения 3D­модели.

В том случае, если проблему не удается решить редактированием границ какой­то поверхности, последняя должна быть полностью удалена, а на ее месте с помощью функции Smart Surfacing необходимо заново создать «заплатку». Для этого нужно выбрать замкнутый контур из кромок граничащих поверхностей, а Smart Surfacing предложит все возможные решения. При необходимости пользователь также может задать на кромках условия сопряжения поверхностей.

Если исходная CAD­модель была представлена в твердотельном виде, то после исправления в Solid Doctor всех недочетов, возникших при конвертировании формата данных, все поверхности также должны быть сшиты в единое твердое тело. Отметим, что твердотельное представление CAD­модели позволяет упростить разработку управляющих программ для станков с ЧПУ и избежать грубых ошибок, которые в виде ступенек или зарезов могут проявиться после чистовой обработки.

После того как все ошибки в импортированной CAD­модели будут исправлены, программист­технолог должен подготовить 3D­модель к последовательным этапам обработки. Например, перед фрезерной обработкой из CAD­модели необходимо убрать все созданные конструктором элементы, которые будут получены при последующем сверлении отверстий и электроэрозионной обработке. Функционал CAD­системы PowerSHAPE позволяет на время «погасить» на 3D­модели ненужные отверстия и вырезы. Этот метод гораздо продуктивнее, чем вручную «зашивать» каждый вырез и отверстие дополнительными поверхностями. Кроме того, средства прямого редактирования PowerSHAPE позволяют легко переместить на CAD­модели как отдельные поверхности, так и целые конструктивные элементы, такие как ребра, наплывы и т.п. Другая очень сильная сторона PowerSHAPE — при автоматизированном построении плоскости разъема предоставляется большой выбор опций, позволяющих добиться именно требуемого варианта. Все эти качества делают систему PowerSHAPE незаменимой при технологической подготовке производства. 

Читатели могут посмотреть видеопрезентации функциональных возможностей PowerSHAPE 2013 на сайте http://lz.powershape.com.

САПР и графика 12`2012