Концептуальный дизайн — первый шаг к новому изделию! Часть 5

Александр Лягушкин

Уважаемые читатели! Данной публикацией мы заканчиваем серию статей, посвященных конструкторско-дизайнерским работам в программных продуктах, поставляемых отделением RAND Worldwide в СНГ.

В предыдущих статьях были рассмотрены следующие стадии работ:

• быстрая проработка формы изделия (Pro/Concept) и ее редактирование;

• нанесение масок и получение фотореалистичного изображения (Pro/Photorender, Advanced Rendering Extension);

• воссоздание поверхностной геометрии по полигональной модели (модуль Reverse Engineering, операция Restyle).

Чего еще не хватает для полного цикла получения окончательной формы нового изделия, пригодной к производству, к созданию матриц форм, расчетов траекторий ЧПУ и т.п.? Не хватает моделлера, то есть программы, позволяющей качественно работать с поверхностной геометрией, полученной на предварительных стадиях проработки после операции функции Restyle. Известно, что функция Restyle позволит получить качественный поверхностный слепок с полигональной модели только в том случае, если форма модели достаточно проста: если нет значительных перепадов уровней полигонов модели, низки градиенты перепада кривизны, отсутствуют поднутрения. В противном случае необходимо восстанавливать геометрию поэтапно, участок за участком. В принципе, так можно восстановить практически любую сложную форму, что, конечно, является делом времени и усилий. А если, например, из всей модели вам необходимо наиболее тщательно проработать только основные «видовые» фрагменты, а окружающая обстановка недостаточно проработана в полигональной модели? Или если дизайнер отдает эти зоны в руки конструктору со словами «сделай гладко и красиво»? Вот в таких случаях и пригодится хороший поверхностный моделлер, обладающий возможностью быстрого редактирования границ создаваемых поверхностей и имеющий хорошие инструменты для стыковки образующих кривых и сглаживания стыков поверхностей.

Именно такой инструмент и предоставляется пользователям, приобретшим ISDX — Interactive Surface Design Extension. Этот модуль подключен к ядру программы Pro/ENGINEER и работает непосредственно из-под интерфейса Pro/Engineer. Следует отметить, что подобная функциональность ранее была доступна пользователям лишь в случае, если они имели программный продукт Pro/CDRS (Pro/Designer), но это была совершенно независимая программа, со своим уникальным интерфейсом, и требовала она проведения специальных действий по передаче моделей в Pro/ENGINEER и обратно.

С появлением модуля ISDX практически все функции так называемого свободного поверхностного моделирования были гармонично встроены в интерфейс Pro/Engineer. Объекты, создаваемые в этом модуле, регистрируются в дереве модели как специфические фичеры, и доступ к их изменению и редактированию осуществляется так же, как и к другим стандартным фичерам Pro/Engineer.

Хотелось бы отметить, что и в Pro/ENGINEER имеется встроенный поверхностный моделлер (Pro/Surface) очень хорошего качества, особенно в последних версиях. Мы здесь не говорим о построении регулярных поверхностей типа Sweep, Blend, Rotate и т.п. — такие поверхности умеет строить даже самая примитивная 3D-программа. Следует рассмотреть работу с поверхностями, построенными по сетке кривых. Если в ранних версиях Pro/ENGINEER такого рода функции были достаточно жесткими и трудно управляемыми, то сейчас, при известном опыте, с помощью таких поверхностей можно построить весьма сложные объекты.

Функция Boundary Blend (построение по сетке кривых) указанного моделлера позволяет:

• использовать сетку продольных и поперечных кривых с несколькими промежуточными кривыми в обоих направлениях;

• использовать зону кривой в качестве границы, причем зону можно выделять динамически;

• строить поверхность по двум кривым;

• задавать критерии перехода создаваемой поверхности к смежным поверхностям вдоль общих границ;

• задавать величину влияния смежных поверхностей на создаваемую поверхность.

Все вышеперечисленные свойства делают данный тип поверхностей довольно мощным средством описания формы изделия. Но если вы работаете со сложной формой, имеются и некоторые неудобства. Например, базовые кривые, определяющие границы поверхностей, стоятся типичными для Pro/ENGINEER способами: через точки, по сечениям, нарисованными в Sketcher, спроецированными на поверхность и некоторыми другими. Для машиностроительного черчения и моделирования деталей машин и механизмов такой подход более чем оправдан. А для художественного, эстетического моделирования, когда конструктор-дизайнер еще не привязан ни к размерам, ни к координатной сетке? Зачем ограничивать себя плоскостями дополнительного построения или размерными базами, если вы все еще ищете окончательную форму изделия? Если вы вольны еще изменять сопрягаемые элементы модели, чтобы основной вид или товарный ракурс изделия смотрелся наиболее выгодно?

Именно для художественного моделирования и служит ISDX. В ISDX пользователь сможет быстро создать кривую по точкам простым указанием позиции на экране, динамически переместить любую точку любой кривой в пространстве.

Прежде всего стоит отметить возможность создания кривых на поверхностях. Простым щелчком мыши пользователь может создать сплайновую кривую на выбранной поверхности. А выбрав режим редактирования кривой, он может двигать точки созданной кривой по поверхности, чтобы добиться необходимой формы объекта. Построив сетку кривых, пользователь может построить по ним поверхность, а если поверхность прилегает к другим (ранее построенным) поверхностям, то ISDX автоматически построит поверхность с типом сопряжения, задаваемым смежными границами. Если границы просто совпадают (Match), то смежные поверхности тоже будут только совпадать; если кривые плавно состыкованы с границами смежной поверхности или с самой смежной поверхностью, то и создаваемая поверхность будет состыкована плавно (Tangent, Curvature).

Следует отметить, что при модификации базовых кривых построенные по ним поверхности тоже будут изменяться динамически (в реальном времени), что делает процесс поиска формы более наглядным и быстрым. После создания групп поверхностей пользователь может менять типы стыковок смежных поверхностей и порядок их влияния друг на друга.

Вся работа ведется в удобном четырехоконном интерфейсе, где три окна представляют собой ортогональные проекции объекта, а четвертое — перспективный вид. Для удобства работы пользователь может переключаться в однооконный интерфейс и произвольно выбирать для отображения любое окно. Манипуляции с объектом, такие как масштабирование, перемещение и вращение, также доступны из любого окна интерфейса.

Набор команд моделирования прост и понятен; иконки расположены справа на вертикальной панели и имеют ясные пиктограммы. На рис. 1 показан пример модели автомобиля, все кузовные детали которого построены в ISDX.

Рис. 1. Интерфейс модуля ISDX

После завершения моделирования свободных поверхностей пользователь переходит в основной интерфейс Pro/ENGINEER и продолжает работу с кривыми и поверхностями, созданными в ISDX, как с обычными объектами и операциями Pro/Engineer. При помощи ISDX-поверхностей можно строить твердотельные объекты, делать обрезку других поверхностей, строить кривые пересечения поверхностей и проводить все прочие операции, характерные для поверхностей, созданных в основном ядре Pro/Engineer. Соответственно пользователь может вернуться к редактированию ISDX-объекта (точнее Style feature) на любой стадии создания модели. После завершения редактирования модель автоматически перестроится и адаптируется к измененной геометрии (конечно, если пользователь не нарушил кардинальным образом топологию модели и не удалил объекты, на которых базировались последующие этапы построения).

На рис. 2 представлен пример построения воздухозаборника модели автомобиля. Обратите внимание, что при построении кривых, образующих границы поверхности, пользователь может динамически отслеживать график кривизны границ. Что гарантирует создание высококачественных поверхностей. На рис. 3 показана модель построенного автомобиля после рендеринга в Advanced Rendering Extension.

Рис. 2. Построение поверхности воздухозаборника

* * *

Итак, в пяти частях этой статьи мы рассмотрели практически полный цикл создания формы изделия, а именно:

• создание растровых эскизов перспективной модели (Pro/Concept);

• быстрое создание и редактирование формы модели (полигональный моделлер в Pro/Concept);

• создание и наложение трехмерных текстур на поверхности модели (Pro/Concept);

• получение фотореалистических изображений для предварительной оценки формы и цветового решения модели (Pro/Photorender, Advanced Rendering Extension);

• восстановление поверхностной геометрии по полигональной модели (Reverse Engineering);

• построение поверхностей сложной формы, соединение отдельных поверхностей, полученных после работы в Reverse Engineering, динамическое управление формой поверхностей и анализ на этапе их создания (ISDX).

Теперь, как говорится, — дело техники. В работу вступают инженеры-конструкторы, и модель начинает наполняться внутренним содержанием. Конечно, дизайнеру еще не раз придется редактировать модель после конструкторской и технологической проработки. Имея в арсенале столь мощные и мобильные средства, как вышерассмотренные программные продукты, дизайнер сможет быстро, а главное качественно отреагировать на требования разработчиков, не переделывая все заново, а лишь редактируя некоторые зоны модели и быстро рассматривая возможные последствия такой редакции.

Рис. 3. Результаты выполнения рендеринга

Оставив в прошлом кульманы, фломастеры и простые растровые редакторы в качестве единственных средств разработки дизайна и используя рассмотренный в этой публикации класс продуктов, предприятие приобретает следующие преимущества:

• скорость проработки перспективного изделия;

• качество проработки;

• объем проработки;

• большее количество проработанных вариантов;

• высокое качество презентации продукта и соответственно более обдуманное решение экспертной комиссии о запуске в производство того или иного варианта;

• прямая связь с конструктором модели;

• высокое качество воспроизведения модели дизайнера в конструкторской модели;

• высокое качество формы модели после конструкторской проработки;

• снижение затрат на редактирование формы изделия в соответствии с конструкторско-технологическими требованиями.
Все это коренным образом влияет на скорость запуска нового изделия в производство и выпуск на рынок более качественного и конкурентоспособного продукта.

«САПР и графика» 3'2004