Программные решения SolidWorks для создания интерактивных электронных технических руководств

Артем Аведьян, Игорь Щекин

Электронная документация: история и стандарты

Модули SolidWorks для создания растровой графики и анимаций

Создание фотореалистичных изображений с помощью PhotoWorks

Создание анимаций с помощью SolidWorks Animator

Модули SolidWorks для создания интерактивных чертежей и 3D-моделей

Создание интерактивных чертежей и 3D-моделей с помощью eDrawings

Публикация 3D-моделей в формате HTML с помощью 3D Instant Website

Базовые средства SolidWorks для создания растровой графики и интерактивных 3D-моделей

Знание — сила

Сегодня все большую актуальность начинают приобретать создание и выпуск интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР), электронной технической и эксплуатационной документации, обучающих систем. Это связано в первую очередь с выходом многих отечественных предприятий на мировой рынок, где электронное представление информации о продукции уже давно является стандартом. Особенно актуален этот вопрос для организаций, полностью перешедших на безбумажную технологию разработки, выпуска, сопровождения изделий и обучения производственного персонала, а также для предприятий оборонно-промышленного комплекса, поставляющих зарубежным заказчикам различные системы вооружений.

В этой статье мы намеренно не будем приводить описания имеющихся на рынке программных средств для автоматизированного создания ИЭТР, поскольку наша задача — рассказать читателям о базовых возможностях и о специализированных модулях САПР SolidWorks, предназначенных для получения встраиваемой в ИЭТР графической и текстовой информации (фотореалистичных изображений, анимаций, 3D-моделей и т.д.). Помимо описания функциональности модулей SolidWorks мы рассмотрим процесс создания HTML-страницы (как пример типовой страницы ИЭТР) со встроенной 3D-моделью базовыми средствами SolidWorks.

Электронная документация: история и стандарты

Бурное развитие систем компьютерного проектирования и рост производительности персональных компьютеров привели к кардинальному изменению процентного соотношения электронных и бумажных документов. Использование средств вычислительной техники позволило автоматизировать большинство рутинных операций по оформлению различных видов документов, что дало возможность разрабатывать более сложные изделия за меньший срок. Сокращение периода освоения и увеличение номенклатуры новых изделий, в свою очередь, требует повышения квалификации обслуживающего и ремонтного персонала и его быстрого переучивания, что реализуемо лишь путем внедрения ИЭТР. Кроме того, возможность быстрого внесения изменений в конструкцию изделия с помощью современных САПР ведет к тому, что бумажная документация быстро становится неактуальной и не может отражать действительного состояния изделия. Это также обусловливает необходимость перехода на электронную документацию, автоматически обновляемую при модификации изделия.

Помимо чисто технических преимуществ использования электронной документации необходимость широкого практического внедрения ИЭТР как средства поддержки жизненного цикла изделия регламентируется целым рядом международных (MIL 87268, 87269 и др.) и отечественных стандартов. В частности, в России ИЭТР выполняются в соответствии с нормативно-техническими документами Р50.1.029-2001 и Р50.1.030-2001 (Госстандарт, 2001 г.), определяющими общие требования к логической структуре, содержанию, стилю и оформлению иерархически структурированных ИЭТР. Таким образом, в настоящий момент имеются все предпосылки и технические средства для разработки и использования ИЭТР в процессах конструирования, изготовления и эксплуатации изделий.

Далеко не всем известно, что система SolidWorks имеет необходимые базовые возможности и целый ряд специализированных модулей, предназначенных для получения всего спектра графической информации для ИЭТР. Поэтому далее речь пойдет именно об этом.

Модули SolidWorks для создания растровой графики и анимаций

К специализированным модулям, предназначенным для создания растровой графики и анимаций, относятся PhotoWorks и SolidWorks Animator. Фотореалистичные изображения и трехмерная мультипликация, полученные с помощью перечисленных программ, встраиваются в ИЭТР как внедренные объекты со ссылкой на первоисточник. Обновление версий объектов-источников приводит к автоматическому обновлению ИЭТР.

Создание фотореалистичных изображений с помощью PhotoWorks

PhotoWorks дает возможность оценить внешний вид изделия еще на этапе проектирования, а также выпустить комплект рекламных буклетов и интерактивных руководств, демонстрирующих потребительские качества будущего продукта. Все это позволяет сократить время выхода новой продукции на рынок, что особенно актуально в современных условиях.

С помощью PhotoWorks можно создавать реалистичные изображения моделей SolidWorks с исключительным фотографическим качеством. Программа позволяет назначать текстуры материалов различным элементам 3D-модели, указывать положение источников света, моделировать окружающую обстановку, учитывать оптические характеристики материалов и среды. Имеются встроенные пополняемые библиотеки материалов и сцен. PhotoWorks сохраняет изображения в форматах TIFF, JPEG, PostScript, BMP и других форматах.

В новейшей версии PhotoWorks (анонсированной в апреле 2003 года) используются технологии компании Mental Images GmbH & Co (Германия), признанного лидера в области программных технологий 3D-рендеринга. Новейшие программные алгоритмы PhotoWorks Release 2 позволяют аккуратно рассчитывать распространение отраженных лучей света с учетом геометрических особенностей 3D-объектов и свойств материала, из которого они изготовлены. Контурный рендеринг предназначен для тех случаев, когда необходимо получить фотореалистичное изображение крупной сборки в разрезе или со скрытием компонентов, мешающих отобразить интересующие детали и узлы.

Новейшие технологии, реализованные в PhotoWorks, ставят SolidWorks в один ряд с лидирующими программами 3D-рендеринга и анимации, такими как Maya, Alias Wavefront, Discreet и Softimage, а новое графическое ядро SolidWorks обеспечивает впятеро большую производительность при отрисовке 3D-объектов с текстурами по сравнению с другими CAD-системами.

Создание анимаций с помощью SolidWorks Animator

Модуль SolidWorks Animator предназначен для создания видеороликов на основе 3D-моделей SolidWorks. Программа позволяет записывать в виде AVI-файлов движение деталей и сборок по предварительно заданным маршрутам, скрывать и отображать отдельные компоненты сборки, визуализировать процесс построения дерева модели и многое другое. Последовательность анимации представляется в виде древовидной структуры, позволяющей оперативно вмешиваться в процесс создания видео, редактируя свойства отдельных шагов и меняя их последовательность. В результате работы SolidWorks Animator могут быть получены AVI-файлы с компрессией или без. Поддерживается большинство стандартных типов компрессии.

SolidWorks Animator отлично работает в сочетании с PhotoWorks, в результате чего движущиеся объекты будут раскрашены и освещены в соответствии с присвоенными им материалами и сценами. Анимации, полученные с помощью SolidWorks Animator, могут быть встроены в ИЭТР как гиперссылки на AVI-файлы либо как внедренные анимированные файлы GIF (полученные преобразованием из AVI в специальных программах).

Модули SolidWorks для создания интерактивных чертежей и 3D-моделей

К специализированным модулям, предназначенным для создания интерактивных чертежей и 3D-моделей, относятся eDrawings и 3D Instant Website. Трехмерные модели и чертежи, созданные с помощью перечисленных программ, встраиваются в ИЭТР как внедренные объекты со ссылкой на первоисточник и просматриваются посредством специальных ActiveX-компонентов, обеспечивающих вращение, перемещение, масштабирование и целый ряд других более сложных операций над графическими объектами. Обновление версий объектов-источников приводит к автоматическому обновлению ИЭТР.

Создание интерактивных чертежей и 3D-моделей с помощью eDrawings

eDrawings — запатентованная разработка SolidWorks Corp, предназначенная для представления чертежей и моделей в специальном формате, позволяющем просматривать и выводить на печать 2D- и 3D-геометрию, сохранять чертежи в виде компактных исполняемых файлов (*.exe). В eDrawings используется новейшая платформа трехмерных приложений HOOPS, поддерживающая потоковую графику и обеспечивающая высокое качество при выводе на печать.

eDrawings поставляется в двух вариантах, имеющих разную функциональность: eDrawings и eDrawings Professional. С помощью eDrawings, бесплатной клиентской версии программы, пользователи могут создавать, просматривать и выводить на печать электронные чертежи SolidWorks и AutoCAD. Бесплатную версию eDrawings можно загрузить с Web-сайта SolidWorks Corp — www.solidworks.com. Благодаря встроенной программе просмотра чертежи eDrawings можно сразу же открыть для просмотра без использования каких-либо заранее установленных на компьютере CAD-систем или других средств просмотра. Очень удобным и наглядным средством, позволяющим понять конструкцию изделия, изображенного на чертеже, является возможность анимировать чертеж и посмотреть, как соотносятся между собой чертежные виды. Кроме того, eDrawings обеспечивает: отображение массово-инерционных характеристик, управление визуальным представлением сборки (можно скрыть компонент, отобразить полупрозрачным, добавить тени), просмотр результатов прочностных расчетов COSMOSXpress. eDrawings Professional имеет дополнительные возможности визуализации и аннотирования чертежей, включая подчеркивание (функция красного карандаша), измерение, образмеривание и проверку на наличие ошибок в деталях и сборках, управление конфигурациями изделия, построение разрезов, отображение сборок в разнесенном виде и т.д.

Вот уже более четырех лет eDrawings не имеет альтернативы на рынке. Начиная с 1999 года эту программу применяют уже свыше 245 тыс. пользователей систем автоматизированного проектирования по всему миру. Уже в ближайшем будущем новейшие технологии eDrawings вытеснят такие средства общения, как FTP-сайты, факсимильные сообщения и экспресс-почту, а возможность встраивания объектов eDrawings в ИЭТР, вкупе с бесплатной версией, делает это приложение действительно незаменимым.

Публикация 3D-моделей в формате HTML с помощью 3D Instant Website

Модуль 3D Instant Website позволяет создавать пользовательские HTML-страницы с внедренными 3D-моделями с целью включения их в состав ИЭТР либо публикации в Интернете. 3D Instant Website генерирует Web-страницы, используя непосредственно объемные модели SolidWorks. Каждая Web-страница основана на шаблоне и стиле, которые легко настраиваются пользователем до начала работы или дополняются всей необходимой текстовой и графической информацией в процессе создания страницы.

Шаблоны по умолчанию, поставляющиеся в комплекте с 3D Instant Website, позволяют применять следующие разновидности потоковой графики: CATweb, HOOPS, RealityWave (ZGL), Viewpoint (для деталей и сборок) и eDrawings (для чертежей). Следует рассказать подробнее о технологии Viewpoint Experience Technology (VET). Эта разработка Viewpoint Corp является сегодня ведущей технологией отображения трехмерных объектов фотографического качества в Интернете. VET получила международное признание благодаря своим мощным визуальным и интерактивным возможностям. Многие мировые бренды, в частности SolidWorks (www.viewpoint.com), используют преимущества VET на своих сайтах, в презентациях, CD-программах и ИЭТР. Области применения технологии VET широки: обучение и Интернет-коммерция, проектирование и дизайн, библиотеки трехмерных моделей и т.д. Viewpoint является неотъемлемой частью SolidWorks: шаблоны Viewpoint для сборок SolidWorks позволяют отображать заголовок, описание проекта, дерево сборки и графическое изображение 3D-модели, управляемое посредством дерева. Сборка может быть отображена в разнесенном или собранном состоянии. Для просмотра моделей в формате Viewpoint требуется автоматически или вручную установить Viewpoint Media Player (http://viewpoint.com/create/software/VMPFull_Install.exe).

Для того чтобы создать Web-страницу с помощью 3D Instant Website, необходимо запустить специальную программу-помощник, которая шаг за шагом приведет вас к правильному результату. Web-страница может быть создана на локальном компьютере или на сервере либо размещена на специальном защищенном паролем хост-сайте SolidWorks Corp.

Базовые средства SolidWorks для создания растровой графики и интерактивных 3D-моделей

Наконец, мы подошли к наиболее интересной теме — созданию растровых изображений и встраиваемых в HTML интерактивных трехмерных моделей базовыми средствами SolidWorks. Если о том, что модель или чертеж SolidWorks можно сохранить как картинку, знают многие, то о возможностях получения 3D-модели для просмотра в Web-браузере известно далеко не всем, а используют эту возможность лишь единицы. Чтобы устранить это досадное упущение, мы в качестве примера рассмотрим процесс создания HTML-страницы со встроенной 3D-моделью базовыми средствами SolidWorks. Но сначала — несколько слов о создании растровых изображений.

Итак, для того чтобы получить красивую картинку модели SolidWorks, совсем необязательно использовать какой-либо специализированный модуль, например PhotoWorks. Базовый пакет SolidWorks позволяет получать растровые изображения в форматах TIFF и JPEG. Для этого необходимо использовать команду «Сохранить как…» и в окне сохранения выбрать тип файла *.tiff или *.jpeg. Формат TIFF имеет целый ряд настроек, регулирующих качество получаемого изображения: к примеру, можно получить полноцветное или черно-белое изображение с компрессией или без, указать габариты рисунка в миллиметрах, качество в dpi и многое другое.

Растровые изображения, полученные на основе объемных CAD-моделей, достаточно наглядно демонстрируют конструкцию изделия. Однако они несравнимы по информативности с интерактивными 3D-моделями, которые можно двигать, вращать и масштабировать в стандартном Web-браузере или на странице ИЭТР. Возможность создания подобных встроенных в HTML моделей с помощью специализированных модулей SolidWorks — eDrawings и 3D Instant Website — мы уже рассмотрели. Теперь пришло время рассказать о том, как создавать такие модели базовыми средствами SolidWorks без использования каких-либо дополнительных приложений и соответственно без лишних капиталовложений в программное обеспечение. Для этого рассмотрим процесс создания HTML-страницы со встроенной 3D-моделью детали «Корпус».

В базовую конфигурацию SolidWorks входит целый ряд трансляторов, предназначенных для сохранения объемных моделей в виде потоковой графики (MTS, HOOPS, ZGL и т.д.). Каждый из них поддерживается соответствующим ActiveX-компонентом, обеспечивающим вращение, перемещение, масштабирование и целый ряд других, более сложных операций над графическим объектом. Важная особенность этих ActiveX-компонентов заключается в том, что они специально ориентированы на интеграцию с любыми Web-браузерами и в большинстве своем распространяются бесплатно, автоматически устанавливаясь через Интернет.

Мы не будем подробно рассматривать работу с каждым из перечисленных форматов, а остановимся на файлах Viewpoint (MTS, версия 3), как на наиболее типичном примере, тем более что аналогичный формат используется и в модуле 3D Instant Website (см. описание выше), без которого мы сейчас прекрасно обойдемся. Для того чтобы активизировать транслятор Viewpoint, необходимо в Добавлениях выбрать пункт SolidWorks MTS. Для экспортирования модели Корпус.SLDPRT в файл Viewpoint необходимо использовать команду Сохранить как… и в окне сохранения выбрать тип файла Viewpoint MTX/MTS Files (*.mts). В результате трансляции будут созданы файл Корпус.mts, в котором хранится описание геометрической формы 3D-модели, и файл Корпус.mtx, описывающий положение модели в пространстве и ее визуальные атрибуты на языке XML. Экспортированные файлы содержат только графическую информацию, поэтому редактировать геометрию нельзя. Зато размер модели уменьшается более чем на несколько порядков (в нашем случае с 2,93 Мбайт до 31,2 Кбайт), что очень существенно, если необходимо разместить модель в Интернете или включить в ИЭТР.

Однако выполненных действий еще не достаточно для того, чтобы можно было пользоваться полученной моделью Корпус.mts/Корпус.mtx. Для просмотра необходимо встроить модель, например, в стандартный Web-браузер, для чего нужно в любом текстовом редакторе (Notepad) написать несколько строчек HTML-кода, создающего новую HTML-страницу и добавляющего на нее ActiveX-компонент Viewpoint Media Player и нашу 3D-модель.
<HTML>
<BODY>
<OBJECT CLASSID=”CLSID:03F998B2-0E00-11D3-A498-00104B6EB52E” WIDTH=”980" HEIGHT=”600">
<PARAM Name=”Source” Value=”Корпус.mtx” />
<PARAM Name=”Component” Value=”ISceneComponent” />
<PARAM Name=”ComponentFileName” Value=”SceneComponent.mtc” />
</OBJECT>
</BODY>
</HTML>

Сохраните HTML-страницу под именем Корпус.htm и откройте ее для просмотра. Если на вашем компьютере установлен Viewpoint Media Player, вы увидите 3D-модель Корпус.mts/Корпус.mtx в своем Web-браузере и сможете двигать, вращать и масштабировать ее с помощью мыши. Таким образом, процедура создания Web-страницы со встроенной интерактивной 3D-моделью базовыми средствами SolidWorks занимает пару минут, а результат превосходит все ожидания. Естественно, использование полученной HTML-страницы в ИЭТР не составляет проблемы.

Знание — сила

В этой статье мы рассмотрели ряд специализированных модулей САПР SolidWorks, предназначенных для получения графической и текстовой информации для ИЭТР. Кроме того, был приведен небольшой пример, наглядно демонстрирующий возможность создания HTML-страницы со встроенной 3D-моделью базовыми средствами SolidWorks.

Естественно, в одной статье невозможно рассказать о всех достоинствах SolidWorks. Важно другое. Для достижения качественного результата можно воспользоваться профессиональным инструментом или же решать задачу подручными средствами. Однако никакой суперсовременный и сверхмощный инструмент не поможет вам, если вы не умеете им пользоваться. Поэтому, прежде чем тратить время на поиск неизвестных вам, но, казалось бы, необходимых суперпрограмм, которые «могут всё», вспомните о SolidWorks, которым вы уже давно пользуетесь, но даже и не подозревали о силе и функциональности заложенных в него возможностей. Желаем вам успешной работы. За подробностями обращайтесь на сайт www.solidworks.ru.

«САПР и графика» 7'2003