5 - 2003

3D-инструментарий для электронной документации

Игорь Хитров

В данной статье мы рассмотрим нетрадиционные для САПР области применения трехмерных геометрических моделей изделия — их использование в системах электронной коммерции и справочной 3D-документации для подготовки обучающих материалов, каталогов, инструкций по обслуживанию и эксплуатации изделий (рис. 1).

Ролики для презентаций создаются, как правило, в специализированных пакетах. В качестве последних могут выступать самостоятельные программы для трехмерной анимации (типа 3D MAX) либо средства захвата анимации в САПР. Высокоуровневые САПР обычно имеют в своей конфигурации специализированные модули, позволяющие подготовить качественные реалистичные изображения.

В большинстве случаев при визуализации кинематических связей требуется получить видеоролик в одном из стандартных форматов. Подчеркнем, что сегодня создание видеороликов зачастую является безальтернативным и единственно целесообразным методом визуализации кинематики движения пространственных механизмов.

К основным недостаткам видеоролика можно отнести следующие:

• большой размер получаемого файла. Существенное уменьшение размера файла возможно только за счет потери качества изображения. При просмотре роликов AVI-формата с разрешением свыше 1024Ѕ768 без компрессии изображения возможно «подтормаживание» из-за недостаточного быстродействия дисковой подсистемы ПК;

• у разработчика сцены и зрителя при просмотре ролика могут быть разные цели. Выбранные траектория движения и поведение всех участников сцены (тел, материалов, источников света и камеры) в ряде случаев не позволяют увидеть необходимые подробности компоновки, работы механизма или устройства. Кроме того, часть объектов может оказаться недоступной для наблюдения.

Перечисленные недостатки вынудили разработчиков искать альтернативные пути просмотра 3D-геометрии на ПК без установки на нем трехмерной CAD-системы. В России такая проблема пока остро не вставала из-за повсеместного использования пиратских версий программного обеспечения. Достаточно установить энное количество пиратских копий там, где это необходимо, — и можно обмениваться исходным форматом (что, в общем-то, не намного ускоряет процесс обмена данными). Поскольку в области защиты авторских прав у нас в стране «воз и ныне там», мы будем рассматривать только актуальные для России методы использования CAD-независимых визуализаторов (Viewer), а именно управляемую 3D-визуализацию в контексте Web-страницы. Чтобы понять, для чего нам это может пригодиться, рассмотрим возможности, предоставляемые одним из лидеров разработок в данном направлении — компанией Immersive Design, Inc.

Для начала давайте ознакомимся с управляемой 3D-визуализацией в контексте Web-страницы. На сайте www.immdesign.com можно посмотреть демонстрационные примеры оформления рекламных анимаций, инструкций по эксплуатации и каталогов. Для просмотра геометрии понадобится только Internet Explorer с компонентом IPA WebView (может устанавливаться с сайта компании или временно загружаться в компьютер при обращении к данным). Описываемая технология позволяет выполнять следующие манипуляции:

• перемещать, вращать или масштабировать видовой экран (рис. 2);

• просматривать древовидную структуру сборки изделия (рис. 3);

• выборочно отображать/скрывать подсборки и отдельные детали и просматривать свойства объекта, такие как номер чертежа, версия детали, авторство, стадия проекта, дата создания или последней модификации;

• просматривать полную спецификацию (или структуру сборки) на изделие (рис. 4);

• находить элемент в сборке по названию/номеру в спецификации: при выборе элемента в таблице соответствующая деталь подсвечивается на 3D-виде, причем есть возможность отобразить только ее либо сделать все объекты полупрозрачными, за исключением выбранных;

• определять название детали при ее выделении мышью на 3D-виде;

• просматривать динамические инструкции по сборке/разборке изделия; при этом остается динамическая возможность менять ракурс и масштаб изображения сцены (рис. 5);

• просматривать заранее заданную кинематику движения механизмов.

Конечному пользователю при этом вовсе не обязательно знать, что такое САПР. Это делает технологию IPA WebView доступной для массового потребителя. Например, применительно к автомобильной промышленности и к машиностроению в целом возможно создание электронных каталогов деталей и руководств по техническому обслуживанию изделий (рис. 6).

Перечислим основные достоинства таких каталогов и инструкций:

• быстрая разработка и оперативное обновление позволяют постоянно поддерживать соответствие каталога выпускаемой продукции, а также создавать каталоги параллельно с разработкой новой продукции. Это особенно важно при освоении новых рынков и оценке спроса на перспективную продукцию;

• 3D-представление деталей позволяет лучше понять внешний вид узлов и деталей посредством их поворота для рассмотрения с разных сторон, что невозможно осуществить в традиционных печатных каталогах;

• поскольку для отображения используется только информация о внешнем виде деталей (без историй построения), то каталоги и инструкции занимают мало места, а кроме того, не дают возможности произвести измерения с целью создания пиратских прототипов продукции.

Для разработки каталогов и инструкций не требуется владеть навыками программирования — необходимы только знания по изделию, его эксплуатации и обслуживанию. На сайте компании Immersive Design, Inc. содержится большое количество шаблонов Web-страниц. В случае если их окажется недостаточно, дистрибьюторы компании обучат пользователей создавать собственные шаблоны и HTML-страницы.

Поскольку программа просмотра работает как Web-браузер, ограничения по применению различных языков (шрифтов) отсутствуют. Как и при организации Web-сайтов, в каталоги и инструкции могут включаться кнопки выбора языка, например русского, английского или какого-либо другого, — лишь бы существовал грамотный (с инженерной точки зрения) перевод.

Не представляет никаких проблем и включение дополнительных сервисных возможностей, таких, например, как представление узла в собранном и разобранном виде, автоматическое формирование заявки на покупку запасных частей или компонентов.

С каталогами и инструкциями можно работать через Интернет, локальную сеть или CD-диск. Поскольку средства работы с Web-приложениями входят в стандартный состав операционных систем, то достаточно вставить CD-диск, и тогда автоматически запустится приложение IPA WebView.

3D-инструкции — это наиболее быстрый и наглядный способ самостоятельного освоения приемов правильного обслуживания и ремонта изделий. Даже видеофильмы, не говоря уже об учебниках, подобных возможностей не представляют. Пользователь может целиком или пошагово просматривать инструкции, разглядывая под разными ракурсами результаты выполнения каждого шага.

Кроме создания каталогов и инструкций, IPA может использоваться для обмена 3D-моделями разрабатываемых изделий для их оперативной оценки и обсуждения между заказчиками и разработчиками, которые могут находиться как по соседству, так и на разных континентах.

В простейшем случае потенциальный покупатель Интернет-магазина может оценить дизайн будущей покупки, вращая ее мышью у себя на мониторе. В настоящее время в Интернет-магазинах аналогичные задачи обычно решаются с помощью фотографий с комментариями и изометрическими видами (рис. 7).

Для реализации описываемой концепции компания Immersive Design, Inc. предлагает продукт IPA Professional. Этот продукт имеет дружественный пользовательский интерфейс. В качестве исходных данных может быть импортирована геометрия в форматах SolidWorks, Solid Edge, Pro/ENGINEER, Inventor, I-DEAS, а также в нейтральном формате STL (рис. 8).

Приложение оснащено неплохими обучающими примерами по всем возможным разделам IPA. Наличие модуля POV-Ray (средство создания реалистичного изображения практически любого формата и качества) позволяет готовить рекламные и демонстрационные материалы задолго до выхода готовой продукции (рис. 9).

Производители сложной и наукоемкой продукции не должны забывать, что реклама — двигатель торговли. А время, необходимое для подготовки инструкций по эксплуатации, каталогов, рекламных материалов, сравнимо со временем, которое требуется для проектирования изделия. Если пренебречь рекламой или не обеспечить последующую поддержку эксплуатации, то продукцию могут и не купить…

Итак, подведем итоги. Используя IPA Professional:

• разработчики могут более эффективно обмениваться информацией об изделии. В результате будет улучшена общая целостность изделия и снизятся затраты на его разработку;

• разработчики могут документировать характеристики больших изделий до их реального изготовления, что сокращает общее время разработки;

• агенты по закупкам могут быстро обращаться к спецификациям изделия и конструкторской информации, хранящимся в единой базе данных, для лучшего взаимодействия с поставщиками;

• технологи могут тестировать процесс изготовления изделия и настраивать процессы сборки на максимальную эффективность;

• работники ОТК могут выявлять потенциальные проблемы и способы их решения на ранних этапах выпуска изделия, избегая дорогостоящей переработки и срывов сроков выпуска изделий;

• работники отдела маркетинга могут создавать демонстрационные и тестовые сценарии для новых изделий, ориентированных на новые рынки, не тратя времени на изготовление дорогих прототипов;

• коммерческий персонал и дистрибьюторская сеть могут наглядно демонстрировать заказчикам превосходство изделия над аналогами конкурентов;

• персонал, занимающийся обучением, может легко выпускать обучающие материалы в электронном виде для ознакомления новых сотрудников и заказчиков с процедурами эксплуатации, сборки и обслуживания;

• технический персонал и конечные пользователи при возникновении проблемы могут быстро определять неисправный компонент изделия, обращаться к его технической спецификации и просматривать интерактивные анимированные процедуры его замены для сокращения времени простоя.

Подробнее о возможностях IPA Professional вы можете узнать в компании SCAN, являющейся официальным представителем Immersive Design, Inc. в России.

При подготовке статьи были использованы материалы компании Immersive Design, Inc.

В начало В начало

«САПР и графика» 5'2003