Сегодня у нас лепка

Антон Голдовский

В 14-м релизе пятой версии CATIA появился новый модуль — Imagine&Shape, в котором реализован качественно иной подход к созданию дизайнерских поверхностей. Процесс создания формы объекта в этом модуле напоминает лепку из пластелина. Такой подход известен пользователям дизайнерских пакетов, но зачастую требуется не только создать внешний облик изделия, но и передать геометрию в модули, с помощью которых будет выполняться его производство, а следовательно, создать не приблизительный внешний вид, а точную поверхность. К тому же, если дизайн изделия сложный, работа с использованием стандартных инструментов может отнять много времени или не дать нужного результата.

Процесс создания геометрии в модуле Imagine&Shape начинается с разработки одного из двух примитивов: сферической поверхности или плоского патча. Рассмотрим на примере корпуса фотоаппарата создание замкнутой поверхности, так как работа с плоским патчем реализована и в других модулях.

Прежде всего создается сфера (рис. 1), причем можно создавать сколько угодно сфер и плоских патчей в одном рабочем пространстве и работать с любым из них. Затем переходим в режим редактирования. Появляется пространственная сетка — инструмент, с помощью которого и выполняется редактирование геометрии. Итоговая геометрия будет состоять из патчей с четырех­угольной топологией, что обеспечивает высокое качество поверхностей. Количество элементов сетки управления переменно. Редактирование геометрии осуществляется следующими способами:

• перенос граней, кромок и вершин вдоль осей глобальной системы координат;

• поворот граней, кромок и вершин относительно осей глобальной системы координат;

• масштабирование граней, кромок и вершин относительно осей глобальной системы координат (афинные преобразования);

• изменение натяжения патча относительно вершины сетки, относительно кромки сетки или относительно грани.

В рассматриваемом примере афинными преобразованиями задаются приблизительные габариты детали (рис. 2). По умолчанию сетка сферы имеет шесть граней, поэтому после построения эллипсоида, который обозначает приблизительные габариты детали, нужно увеличить количество элементов сетки. Но перед этим воспользуемся функцией редактирования натяжения и преобразуем эллипсоид, указав разрыв по первой производной в требуемых ребрах сетки (рис. 3). Далее увеличим количество элементов сетки. Используемая для этого команда разбивает указанное ребро сетки пополам по срединной нормали к ребру. Увеличив управляющую сетку до требуемых размеров (рис. 4), приступим к более детальной проработке дизайна.

Путем множественного выбора вершин сетки и последующего перемещения в пространстве придадим форму будущему корпусу. Симметричность дизайна достигается включением соответствующей опции. Задав примерную форму геометрии, можно точно указать координаты узлов сетки, после чего плоские патчи преобретут математическую точность и будут соблюдены точные габариты. После предварительной «лепки» будущей геометрии (рис. 5) добавляем к корпусу выступ под кисть. Для этого воспользуемся функцией, которая позволяет нарастить на грань управляющей сетки некий объем с четырьмя дополнительными управляющими вершинами. Результат показан на рис. 6. Затем, меняя положение и натяжение параметров управляющей сетки с помощью вышеописанных функций, получаем примерный облик корпуса (рис. 7).

Далее для соответствия геометрии желаемому дизайну воспользуемся функцией управления геометрией с помощью «проволоки». Суть ее состоит в том, что в пространстве строится плоская кривая, которая по поведению напоминает обычную алюминиевую проволоку. Затем к этой кривой привязываются определенные элементы управляющей сетки и начинается редактирование геометрии путем изменения кривой. Иногда этот способ бывает более продуктивен, чем пошаговое редактирование элементов сетки. Итак, создаем кривую (рис. 8), затем накладываем связи на определенные грани сетки и после этого редактируем кривую (рис. 9). Широкий набор функций редактирования кривой включает сглаживание, редактирование с неподвижными конечными точками и т.д.

Таким образом, мы создали примерный вид корпуса фотоаппарата. Затем нужно выверить все координаты управляющих узлов сетки, создать кнопки управления, видоискатель, подкладку под пальцы. Для этого можно использовать новые примитивы — сферы. Объектив можно создать в модуле твердотельного моделирования, поскольку он прост в геометрии, хотя создать его в модуле Imagine&Shape тоже труда не составит.

Поверхности, получаемые с помощью модуля Imagine&Shape, образуют отдельный тип в дереве спецификаций CATIA. Поэтому следующий шаг — преобразовать средствами твердотельного моделирования замкнутые поверхности в твердое тело (ассоциативные связи при этом сохраняются). В результате мы получим твердотельную модель корпуса фотоаппарата (рис. 10). Модуль Functional Molded Part (специализированный модуль проектирования деталей, отливаемых из пластика) воспринимает поверхности, созданные в Imagine&Shape, как полое тело с толщиной стенок, определяемой стандартом на деталь.

Подводя итог, можно сказать, что новый модуль быстрого создания дизайнерских поверхностей обладает специфическим функционалом и может применяться для решения различных задач. Как любой новый инструмент, этот модуль может найти свое применение в различных сферах. Например, в новом релизе CATIA вырисовывается следующая технологическая цепочка программных модулей для изделий из пластмасс:

• Imagine&Shape — дизайн (создание внешнего вида изделия);

• Functional Molded Part — проектирование деталей с учетом особенностей способа их изготовления;

• Mold Tooling Design — проектирование комплекта пресс-форм заданного стандарта;

• модули DMU — моделирование процессов эксплуатации оснастки, кинематика;

• модули Machining — подготовка УП для 2Ѕ-, 3-, 4- и 5-осевой обработки на станках с ЧПУ.

«САПР и графика» 4'2005