Российский разработчик инженерного ПО «Нанософт» использует геометрическое ядро C3D Labs при реализации проекта импортозамещения

С помощью геометрического ядра C3D Labs, включенного в реестр российского ПО, САПР-платформа nanoCAD позволяет проектировать и моделировать объекты любой сложности.

Компания «Нанософт» внедрила геометрическое ядро C3D Labs (входит в АСКОН), которое пришло на смену компоненту иностранного производителя. Ядро представляет собой неотъемлемую часть САПР-платформы, реализует математику работы с трехмерными геометрическими объектами. Функциональное покрытие геометрического ядра C3D Labs практически ни в чем не уступает предшественнику. Разработка оснащена встроенным параметрическим решателем и обеспечивает функции импорта-экспорта сторонних 3D-форматов.

В поисках идеальной геометрии

Компания «Нанософт» специализируется на создании качественных и доступных решений, призванных помочь российским заказчикам в достижении импортонезависимости инженерного ПО. Флагманский продукт компании — Платформа nanoCAD — поддерживает работу с форматами *.dwg/IFC и входит под номером 8814 в Единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных. Изначально Платформа nanoCAD функционировала на основе геометрического ядра иностранного производства, однако со временем «Нанософт» начала поиск альтернативного российского решения. Выбор в пользу C3D Labs был обусловлен несколькими причинами.

Специалисты «Нанософт» тесно взаимодействовали с создателями единственного в России коммерческого геометрического ядра еще до его становления и выхода на рынок. Несмотря на то что тестирование ядра C3D не входило в круг непосредственных задач «Нанософт», эксперты обеих компаний на протяжении нескольких лет вели совместную работу, направленную на развитие и совершенствование решения.

В результате такого технологического партнерства «Нанософт» получил опыт использования нового геометрического ядра в основе профессионального инструмента для реализации инженерных идей и обрела полное представление о необходимом ей функционале этого ядра. В ответ на запросы разработчиков Платформы nanoCAD происходила оптимизация процессов разработки ядра C3D, проводились многочисленные тесты.

В 2016 году компания «Нанософт» начала использовать продукт C3D Labs наряду с имеющимся решением, предлагая пользователям два ядра на выбор. Впоследствии именно появившаяся у пользователей потребность в геометрическом ядре российского производства повлияла на то, что сегодня инструмент от C3D Labs служит ключевым компонентом САПР-платформы nanoCAD. В соответствии с изменениями законодательства программное обеспечение, которым пользуются основные заказчики «Нанософт», должно базироваться на модулях отечественного происхождения, и ядро от C3D Labs идеально соответствует новым требованиям.

Шаг за шагом

Геометрическое ядро C3D Labs состоит из восьми модулей, объединенных линейкой C3D Toolkit. «Нанософт» применяет три модуля: C3D Modeler, C3D Solver и C3D Converter. Классы и методы C3D Modeler позволяют создавать математические модели геометрии и выполнять над ними операции редактирования, накладывать на элементы модели иерархические связи, строить триангуляцию для визуализации, выполнять расчет геометрических и инерционных характеристик, формировать плоские проекционные виды элементов модели. Основным форматом представления геометрических данных в ядре является B-rep (граничное представление) с возможностью работы с геометрией на уровне оболочки, граней, ребер и вершин. Кроме того, поддерживается геометрия, представленная в виде сеток и каркасов. Модуль C3D Solver позволяет включать размерные и логические ограничения в приложения для создания связей между геометрическими объектами в 2D- и 3D-моделях. Модуль обмена C3D Converter отвечает за чтение и запись 3D-моделей в различных обменных форматах.

Задачи, которые предстояло решать геометрическому ядру в составе САПР-платформы, отражались в этапах реализации проекта. Внедрение решения шло поступательно, происходила его эволюция в рамках экосистемы nanoCAD.

Конвертация САПР-форматов в Платформе nanoCAD с модулями «3D» и «Механика»

На первом этапе требовалось реализовать возможность хранения данных C3D в формате *.dwg, предназначенном для работы с ранее созданными чертежами и проектами, а затем оптимизировать этот процесс. Способ хранения, реализованный в геометрическом ядре-предшественнике, был частью формата *.dwg. Внутренний формат представления геометрии в ядре C3D Labs имеет существенные отличия, и на начальном этапе все 3D-данные требовали преобразования. На сегодняшний день потребность в преобразовании все еще актуальна, но методика преобразования данных отработана и оптимизирована достаточно, чтобы не оказывать существенного влияния на производительность процесса открытия и хранения чертежей.

Параметрическая модель призмы раздвижной
в Платформе nanoCAD с модулями «3D» и «Механика»

В ходе следующего этапа предстояло разработать группу функций для построения простых твердотельных геометрических объектов (параллелепипедов, цилиндров, конусов и т.д.), реализовать выполнение булевых операций, а также построение фасок и скруглений. Цель была достигнута: для каждой операции в подключаемом ядре найдена реализация, выполняющая ее наиболее эффективным образом.

Параметрическая модель транспортера
в Платформе nanoCAD с модулями «3D» и «Механика»

Очередным шагом на пути интеграции стало формирование ассоциативных привязок, которые позволяют сохранять связи между объектами (например, гранями или ребрами) или привязку к расчетным данным. Более того, при изменении объекта они должны сохраняться таким образом, чтобы операции, происходящие с элементами, к примеру разделение или объединение граней, не нарушали эту связь. Для решения задачи пришлось разработать уникальную методику. Реализовав нужные связи с использованием атрибутов, специалисты «Нанософт» добились стабильных показателей производительности.

Очередная стадия реализации проекта представляла собой создание массивов геометрических объектов. Если в начальный период внедрения геометрического ядра C3D в nanoCAD работать с моделями, у которых имелось несколько независимых оболочек, было затруднительно из-за сбоя ряда операций, то к завершению работ удалось совместными усилиями найти решения и отладить процессы построения массивов геометрии, в том числе включающих независимые элементы.

Работа с импортированной геометрией
в Платформе nanoCAD с модулями «3D» и «Механика»

Одним из определяющих моментов стало подключение 2D- и 3D-решателей. В отношении сторонних 3D-форматов продолжается работа по улучшению конверсии с учетом разнообразия трехмерных моделей.

Финальным этапом стало внедрение модуля построения листовых тел. Также была протестирована «обертка» для ядра C3D, позволяющая использовать технологию .NET и язык C# при разработке приложений.

Результаты

Проект полноценной замены ядра иностранного производства в САПР-платформе nanoCAD продемонстрировал, что тесное сотрудничество команд C3D Labs и «Нанософт» принесло ощутимые результаты. Прямой контакт с C3D Labs предоставил заказчику возможность запрашивать разработку или доработку функционала геометрического ядра в режиме «здесь и сейчас». Формировалась индивидуальная траектория адаптации продукта в зависимости от специфики САПР-платформы и потребностей пользователей. В итоге геометрическое ядро от C3D Labs стало органичным элементом nanoCAD, имеющим ряд существенных преимуществ. В их числе:

•  российское происхождение — продукт входит в организованный Минцифры РФ реестр российского программного обеспечения;
•  комплексность — раньше компания «Нанософт» использовала ядро и 2D-решатель от разных производителей. Геометрическое ядро C3D Labs имеет встроенный решатель, а помимо этого, предлагает дополнительную опцию импорта-экспорта сторонних 3D-форматов. До перехода на ядро C3D такой возможности Платформа nanoCAD не предоставляла;
•  многопоточность — в отличие от предшественника, геометрическое ядро C3D способно выполнять несколько операций параллельно, например при построении проекции. Таким образом, пользователи nanoCAD могут значительно сокращать время работ по проектированию в 3D;
•  гибкость — разработчики единственного в России коммерческого геометрического ядра живо откликаются на меняющиеся запросы рынка и трансформацию отрасли, позволяя инженерным идеям обретать форму и становиться реальностью.

«Мы высоко оцениваем вклад наших партнеров из “Нанософт” в процесс технологического сотрудничества, — отмечает директор C3D Labs Олег Зыков. — nanoCAD — первый пример эксплуатации компонентов C3D в полнофункциональной САПР, основанной на формате *.dwg. Чтобы самые смелые задумки пользователей воплощались в жизнь, мы ищем рациональные варианты кооперации, взаимодополняем платформу и ее фундамент».

«Замена геометрического ядра САПР-платформы — сложная и трудоемкая задача, — заявляет директор департамента разработки «Нанософт» Кирилл Мельников. — Объединяя усилия, мы стремимся к гармонизации технологических решений и достижению наибольшей продуктивности в результате такой синергии. Палитра предлагаемых нами решений на платформе nanoCAD непрерывно расширяется, и в перспективе мы рассматриваем возможность использования новых компонентов C3D Toolkit».