Operacije unutar geometrijske jezgre cad sustava. Korejci su kupili rusku geometrijsku jezgru za CAD. povijest razvoja CAD-a

Računalno potpomognuti sustavi za crtanje, stvoreni 1960-ih. zamijeniti ploču za crtanje (tradicionalni alat za crtanje koji su arhitekti i inženjeri diljem svijeta navikli koristiti od industrijske revolucije u 18. stoljeću) sada su evoluirale iz sredstva automatizacije rutinskog rada u ključni alat za inovacije u različite industrije industrije, postajući računalno potpomognuti sustavi projektiranja (Computer-Aided Design).

Uz pomoć CAD-a arhitekt danas izrađuje informacijski (trodimenzionalni) model zgrade, umjesto da crta njezine tlocrte i fasade. Dizajner interijera s kupcem raspravlja o dizajnu ureda ili stana, krećući se kroz njegov virtualni trodimenzionalni model, integriran u okolni prostor stvarne zgrade. Umjetnik stvara svoje skice ne na listovima papira, već na složenim trodimenzionalnim površinama. Industrijski dizajner ispisuje kreirani model na 3D printeru i šalje ga stručnjaku za ergonomiju na analizu. Dizajner u nekoliko sekundi locira i modificira problemski čvor u sklopu koji se sastoji od stotina tisuća dijelova, a koji je pronađen kao rezultat automatskog modeliranja ponašanja proizvoda pod opterećenjem. Proizvodni inženjer brzo i precizno kreira upravljački program za CNC stroj koji omogućuje izrezivanje dijela iz izratka najsloženije geometrije površine, optimalno dizajniranog za željene performanse. Radnik koji montira i održava proizvod poziva se na trodimenzionalni model kao referencu - kako bi demonstraciju propisanog rada sagledao iz željenog kuta i sa željenom aproksimacijom. Ovo je samo mali dio zadataka koje CAD danas može riješiti. A 3D model ovdje igra ključnu ulogu.

3D modeliranje i virtualna stvarnost

Davnih 1970-ih. znanstvenici diljem svijeta koji rade zajedno s predstavnicima vojnih odjela i industrijska poduzeća, počeo istraživati razne načine predstavljanje trodimenzionalnih podataka u računalu, olakšavajući kasniji rad s njima. Donedavno je trodimenzionalni model postojao samo u glavama dizajnera, što je dovelo do mnogih problema i pogrešaka - kako u dizajnu proizvoda, tako iu njegovoj proizvodnji, radu i zbrinjavanju. Primljeno za posljednjih godina iskustvo naprednih poduzeća pokazuje da korištenje trodimenzionalnih digitalni modeli proizvoda u svim fazama njegovog životnog ciklusa omogućuje vam smanjenje troškova dizajna, ubrzanje uvođenja novog proizvoda na tržište, smanjenje troškova proizvodnje, promptnu promjenu dizajna koju predlažu korisnici i smanjenje štete na nužni minimum okoliš. U konačnici, 3D modeliranje značajno povećava konkurentnost poduzeća i njegovu sposobnost da brzo odgovori na sve promjene u gospodarstvu.

Trodimenzionalno modeliranje do sada iza sebe ima više od 30 godina povijesti. Nisu se sve predložene ideje pokazale plodonosnima. Nisu sve tvrtke koje razvijaju alate za 3D modeliranje uspjele preživjeti tržišne fluktuacije. Ali najbolje iskustvo je akumulirano u softverskim komponentama koje se nazivaju jezgre za 3D modeliranje, koje su sada temelj gotovo svakog CAD-a (kao i CAE i CAM). Ove komponente dizajniraju, kodiraju i održavaju sami programeri inženjerskog softvera ili ih licenciraju dobavljači tehnologije trećih strana. 3D jezgra temelj je na kojem se gradi zgrada svakog modernog CAD-a. O toj osnovi ovisi sve ostalo - mogućnosti raznih alata, njihova brzina, otpornost na pogreške, pa čak i ukupna inteligencija sustava.

Sa gledišta programera, geometrijska jezgra je biblioteka funkcija/klasa za kreiranje geometrijskih objekata (točka, segment/luk/krivulja, komad površine, čvrsto tijelo), mijenjanje njihovih oblika i veličina, stvaranje novih objekata na temelju njih , vizualizacija modela na zaslonu računala i razmjena trodimenzionalnih podataka s drugim programima. Nabrajanje kernel funkcija može se sažeti u jednu rečenicu, ali njihova se implementacija proteže kroz desetke i stotine čovjek-godina. Činjenica je da iza svake elementarne operacije (kao što je sjecište dviju površina NURBS klase) postoji računalni algoritam čija je implementacija i otklanjanje pogrešaka vrlo naporan zadatak koji zahtijeva i besprijekorno vladanje aparatom računalne matematike i stručno poznavanje predmetnog područja. I postoje stotine takvih operacija u kernelu (uzimajući u obzir raznolikost vrsta geometrijskih podataka).

NURBS - glavna klasa površina u trodimenzionalnom modeliranju

Nisu svi CAD programeri (a kamoli CAE i CAM) spremni uložiti u toliki volumen temeljne tehnologije, tako da većina njih radije licencira gotovu 3D jezgru od trećih proizvođača (ponekad od svojih izravnih konkurenata), čineći redovitim plaćanja glavnoj razvojnoj tvrtki (obično uključuje određeni iznos od svake prodane kopije konačnog proizvoda). Zauzvrat dobivaju mogućnost korištenja kernela koji je već "testiran" u drugim sustavima, pa ima bogatu funkcionalnost i visoku razinu pouzdanosti. Konačno, uzimajući gotovu jezgru, CAD programer će moći brže plasirati svoj softverski proizvod na tržište. Ponekad je ovaj čimbenik presudan - ako kasnite s izdavanjem proizvoda godinu ili dvije, tada tržište mogu zauzeti konkurenti. Najjasniji primjer je izlazak MCAD (Mechanical CAD) SolidWorks, koji je postao prvi svjetski parametarski sustav za čvrsto modeliranje za Windows platformu i još uvijek ostaje apsolutni lider u MCAD (mechanical design) industriji u smislu broja prodanih licenci. Programeri mnogih drugih uspješnih sustava kasnije su slijedili isti put, uključujući ruske tvrtke ADEM i Top Systems.

T-FLEX CAD (Top Systems) temeljen na Parasolid jezgri

Međutim, u CAD svijetu postoji mali broj tvrtki kojima je prioritet mogućnost potpune kontrole nad izvornim kodom, brzog ispravljanja pogrešaka i povećanja funkcionalnosti, brzog porta na nove platforme i stoga su spremni to platiti vlastitim resursima . Ova grupa uključuje četiri milijarde dolara tržišnih CAD lidera (Dassault, Autodesk, Siemens i PTC) i ruskog developera ASCON.

KOMPAS-3D (ASCON), stvoren na temelju vlastite jezgre

Prilično potpuni popis primjera programera, i prve i druge kategorije, dan je u tablici ispod. Pokazuje da su najaktivnije licencirane jezgre ACIS (razvio ih je i održava Spatial, podružnica Dassault Systemesa) i Parasolid (Siemens PLM Software).

Proizvod	Proizvođač	Regija	3D jezgra
4MCAD IntelliCAD	4M S.A., Grčka	CAD, AEC	Otvorena tehnologija CASCADE
Adams	MSC Software, SAD	CAE	Parasolid
ADEM	Grupa tvrtki ADEM, Rusija-Izrael-Njemačka	CAD, CAM, CAPP	ACIS
ADINA Modelar	ADINA R&D Inc., SAD	CAE	Parasolid i Open CASCADE tehnologija
Alibre dizajn	3D Systems, SAD	MCAD	ACIS
Allplan	Nemetschek AG, Njemačka	AEC/BIM	SMLib
AMPSolid	AMPS Technologies, SAD	CAE	ACIS
ANSYS	ANSYS Inc., SAD	CAE	ACIS i Parasolid
APM Studio	STC APM, Rusija	MCAD	Vlasnički (APM Engine)
ArchiCAD	Graphisoft, Mađarska	AEC/BIM	vlastiti
ARES	Graebert, Njemačka	CAD	ACIS
Ashlar-Vellum kobalt, ksenon, argon	Ashlar Vellum, SAD	MCAD	ACIS
AutoCAD	Autodesk SAD	CAD, AEC, GIS
Autodesk Inventor	Autodesk SAD	MCAD	Vlasnički (ASM), usklađen s ACIS-om
Autodesk Moldflow	Autodesk SAD	CAE	Parasolid
Autodesk Revit Architecture	Autodesk SAD	AEC/BIM	Vlasnički (ASM), usklađen s ACIS-om
bonzai3d	AutoDesSys, SAD	CAD
Briccad	Bricsys N.V., Belgija	AEC, MCAD	ACIS
BtoCAD	YuanFang Software Co., Ltd., Kina	CAD	ACIS
CADopia	CADopia Inc., SAD	CAD	ACIS
KATIJA	Dassault Systemes, Francuska	CAD/CAM/CAE	CGM
Cimatron	Cimatron Limited, Izrael	CAM	ACIS
CollabCAD	Nacionalni centar za informatiku, Indija	CAD/CAM	Otvorena tehnologija CASCADE
Creo (bivši Pro/Engineer)	Parametarska tehnologija, SAD	MCAD	GRANIT
Creo Elements/Direct Modeling (ranije CoCreate)	Parametarska tehnologija, SAD	CAD	ACIS
edgecam	Planit Software, UK	CAM	Parasolid i GRANIT
ESPRIT	DP Technology Corp., SAD	CAM	Parasolid
obrazac-Z	AutoDesSys, SAD	CAD	ACIS u kombinaciji s vlastitom jezgrom
FreeCAD	Otvorite online projekt	CAD	Otvorena tehnologija CASCADE
GibbsCAM	Cimatron, Izrael	CAD/CAM	Parasolid i GRANIT
GstarCAD	Suzhou Gstarsoft Co., Ltd, Kina	CAD	ACIS
IRONCAD	IronCAD LLC, SAD	MCAD	ACIS i Parasolid
KeyCreator	Kubotek USA Inc., Japan-SAD	CAD	ACIS
mastercam	CNC softver, SAD	CAD/CAM	ACIS
Majstorsko djelo	Tecnos G.A., Italija	CAM	Otvorena tehnologija CASCADE
MicroStation	Bentley Systems, SAD	AEC
Trenutak inspiracije	Dizajn softvera Triple Squid, SAD	CAD	ČVRSTI ++
NX		CAD/CAM/CAE	Parasolid
Patran	MSC Software, SAD	CAE	Parasolid
Power NURBS	Ideate Inc., SAD	CAD	ČVRSTI ++
PowerSHAPE	Delcam plc, UK	CAD/CAM	Parasolid
progeCAD	progeCAD Srl Uninominale, Italija	CAD	ACIS
Radan	Planit, Velika Britanija	CAD/CAM	ACIS
Nosorog	Robert McNeel i suradnici, SAD	CAD	SOLIDS++ (pojedinačni moduli)
Morski pas LT	Bis, SAD	CAD	ACIS
pametna kamera	SmartCAMcnc	CAM	ACIS
Solid Edge	Siemens PLM Software, Njemačka	MCAD	Parasolid (ranije verzije - ACIS)
solidworks	Dassault Systemes, Francuska	MCAD	Parasolid
SpaceClaim	Space Claim Corp., SAD	MCAD	ACIS
STAR-CCM+	CD-adapco, UK-US	CAE	Parasolid
StruCad	AceCAD softver, UK	AEC/BIM	vlastiti
T-FLEX	Top Systems, Rusija	MCAD	Parasolid
ThinkDesign	Versata, SAD	MCAD	Vlastita jezgra
TopSolid	Missler Software, Francuska	CAD/CAM	Parasolid
TurboCAD	IMSI/dizajn, SAD	AEC, MCAD	ACIS
Vectorworks	Njemačka	AEC	Parasolid (ranije verzije - SMLib)
ViaCAD 2D/3D	Bis, SAD	CAD	ACIS
ZW3D (ranije VX CAD/CAM)	ZWCAD softver, Kina	MCAD	Vlastita jezgra (VX Overdrive)
ZWCAD	ZWCAD softver, Kina	CAD	ACIS
KOMPAS-3D	ASCON, Rusija	MCAD, AEC	Vlastita jezgra

Vlada od 2007 Ruska Federacija provodi federalni ciljni program "Nacionalna tehnološka baza" s ciljem stvaranja novih naprednih tehnologija i opreme, uvođenja razvijenih tehnologija u proizvodnju, komercijalizacije novih tehnologija, stvaranja obećavajuće znanstvene i tehnološke rezerve za razvoj obećavajuće znanstveno intenzivnih proizvoda, rješavanje problema poboljšanja stanja okoliša u zemlji. U okviru ovog programa, Ministarstvo industrije i trgovine Ruske Federacije objavilo je natječaj za provedbu istraživačko-razvojnog rada „Stvaranje domaćeg licenciranog softvera i matematičke jezgre trodimenzionalnog modeliranja kao temelja za računalni sustavi računalno potpomognuto projektiranje složenih inženjerskih proizvoda. Takva jezgra, kao temelj nove generacije računalnih sustava za projektiranje, inženjersku analizu, pripremu proizvodnje i izradu tehničke dokumentacije, doprinijet će ruskoj industriji stvaranju inovativnih proizvoda koji su konkurentni na svjetskom tržištu. , postajući dio nacionalne tehnološke baze. Pobjednik natječaja bio je Savezni državni proračun obrazovna ustanova visoke stručne spreme Moskovskog državnog tehnološkog sveučilišta "STANKIN", a LEDAS je jedan od podizvođača.

Ruska tvrtka LEDAS ima trinaestogodišnje iskustvo u razvoju visokotehnoloških CAD softverskih komponenti po narudžbi lidera na globalnom tržištu inženjerskog softvera. Među projektima koje je tvrtka uspješno završila su intervalni solver za rad s inženjerskim znanjem; alat za rješavanje geometrijskih i dimenzionalnih ograničenja za parametričko crtanje, projektiranje sklopova, kinematičku animaciju i izravno modeliranje; moduli za rad s poligonalnim mrežama u stvarnom vremenu (pretvorba mreže u plohu podjele, rasklapanje mreže u ravninu, izračun minimalnih udaljenosti i određivanje sjecišta između mreža); moduli za prijevod inženjerskih podataka. Na temelju tog iskustva, LEDAS-u je u projektu 3D Core povjeren sektor poslova koji se odnosi na razvoj algoritama za računsku i diskretnu matematiku, što uključuje problem visokoprecizne konstrukcije presjeka proizvoljnih ploha i krivulja, što je poznat po svojoj složenosti.

Naravno, prilikom razvoja nove 3D jezgre potrebno je osloniti se na iskustvo prethodnika kako bismo iz tog iskustva uzeli najbolje i ne ponovili njihove greške. Stoga u narednim publikacijama planiramo ukratko istaknuti povijest prethodnih pokušaja stvaranja jezgri za 3D modeliranje, kao i govoriti o tome kako će se ruska jezgra koja se sada stvara razlikovati od njih. nbsp;održavanje proizvoda, odnosi se na

Geometric Modeling Core srce je svakog komercijalno dostupnog sustava za 3D modeliranje. Razumijevanje načina funkcioniranja jezgre i razlika između njihovih vrsta pomoći će vam da odredite koji je CAD sustav modeliranja najbolji za vas.

Osnovni pojmovi o jezgri

Jezgra je biblioteka osnovnih matematičkih funkcija CAD sustava koja definira i pohranjuje 3D oblike u očekivanju korisničke naredbe.

Kernel obrađuje naredbe, pohranjuje rezultate i prikazuje ih. Na sl. Slika 1 prikazuje ovu interakciju, koristeći kao primjer jezgru thinkdesign (think3 Inc.). Ovdje prikazana arhitektura optimizirana je kako bi se osigurala maksimalna integracija između CAD aplikacije i jezgrenih komponenti niske razine, pružajući veću fleksibilnost aplikacije, toleranciju na pogreške i performanse .

Riža. 1. Thinkdesign temeljna arhitektura

Trenutno postoje tri vrste kernela za geometrijsko modeliranje: licencirani, vlasnički i dostupni u izvornom kodu. Razmotrite dvije jezgre svake vrste.

Licencirane jezgre

Licencirane motore za geometrijsko modeliranje razvija i održava jedna tvrtka koja ih licencira drugim tvrtkama za njihove CAD sustave. Na primjer, Parasolid jezgru razvija UGS (bivši Unigraphics Solutions). Koriste ga Unigraphics i Solid Edge i licenciran je za druge tvrtke uključujući CADMAX Corp. (True Solid/Master) i SolidWorks Corp. (Čvrsti radovi). Licencirane jezgre mogu pružiti veću kompatibilnost (kroz formate za razmjenu kao što su SAT i X_T) između CAD sustava koji su ih licencirali.

U studenom 2000. razvijača jezgre Dassault Systemes kupila je Spatial Corporation, što je dalo novi poticaj poboljšanju ove jezgre. Osnovan odjel Spatial PlanetCAD vlastitu tvrtku, pod nazivom PlanetCAD Inc.

ACIS je objektno orijentirana C++ geometrijska biblioteka koja se sastoji od više od 35 DLL datoteka i uključuje žičane okvire, površine i čvrsto modeliranje. Programerima softvera daje bogat izbor geometrijskih operacija za konstruiranje i manipuliranje složenim modelima, kao i kompletan skup Booleovih operacija. Njegovo simboličko matematičko sučelje Laws Symbolic i deformacije temeljene na NURBS-u omogućuju integraciju površinskog i solidnog modeliranja. ACIS kernel daje izlaz u SAT format datoteke, koji bilo koji program koji podržava ACIS može izravno čitati.

Nova jezgra ACIS 6.3 objavljena je u prvom kvartalu 2001. Tvrtka kaže da su kvaliteta i pouzdanost ključne značajke ove najnovije verzije. ACIS 6.3 je sveobuhvatan program kvalitete koji uključuje rigorozne kriterije testiranja i situacije. Kao rezultat toga, nema poznatih memorijskih grešaka u ACIS 6.3 za Windows NT.

Novost je i obilje komponenti koje ACIS 6.3 omogućuje programerima softver više mogućnosti pri izradi aplikacija. ACIS sada sadrži više od 50 komponenti, uključujući miješanje, lokalne operacije, precizne skrivene linije, prostorno reskaliranje, naprednu površinu, topologiju mreže i VISMAN (Upravitelj vizualizacije).

Riža. 2. Filter napravljen pomoću ACIS Autodesk Mechanical Desktop

Konačno, Spatial je pokrenuo novi program za promicanje jezgre na tržištu, čija je glavna ideja da programeri ne plaćaju licenciranje dok ne izdaju gotov softverski proizvod na ovoj jezgri.

Parasolid je najbrži licencirani kernel koji je razvio UGS. Parasolid pruža tehnologiju za čvrsto modeliranje, generalizirano mrežno modeliranje, integrirane površine slobodnog oblika i modeliranje ploča. Parasolid programerima omogućuje brzo stvaranje konkurentnih proizvoda korištenjem ovih tehnologija. Mnogi CAD/CAM/CAE sustavi visoke i srednje razine razvijeni su na ovoj jezgri - na primjer SolidWorks, Delmia, Pro/DESKTOP i FEMAP.

Parasolid podržava SMP (hardware multiprocessing) za povećanje performansi. Parasolid uključuje više od 600 objektno orijentiranih funkcija za aplikacije koje izvode Windows NT, UNIX i LINUX.

Parasolid je dosegao 500.000 krajnjih korisnika u drugom tromjesečju 2000. i sada ima preko 700.000 korisnika s više od 230 upotreba jezgre. softverski proizvodi. Parasolid u svojim softverskim proizvodima koriste Bentley Systems, Visionary Design Systems, CADKEY, ANSYS, Mechanical Dynamics i MSC.Software.

Uz format razmjene XT, Parasolid omogućuje prevođenje i obnavljanje podataka iz drugih sustava za modeliranje korištenjem jedinstvene tehnologije Tolerantnog modeliranja. U trećem tromjesečju 2000., eXT format temeljen na XML-u objavljen je kako bi se poboljšala razmjena podataka.

Riža. 3. Odvijači izrađeni na Parasolid jezgri u Unigraphicsu

Najnovije verzije Parasolida usmjerene su na proširenje vanjskog modeliranja u tehnički najzahtjevnija područja. Oni su bili pioniri u izravnom modeliranju, koje korisnicima omogućuje intuitivnu izmjenu neparametariziranih modela kao da imaju parametre.

Privatne jezgre

Vlasničke motore za geometrijsko modeliranje razvili su i održavaju CAD programeri za korištenje isključivo u svojim aplikacijama. Prednost privatnih kernela je dublja integracija sa sučeljem CAD aplikacije. Kao rezultat toga - veća kontrola korisnika nad sustavom - na primjer, neograničeno poništavanje i ponavljanje. Dvije jezgre u nastavku kombiniraju prostorno i čvrsto modeliranje u jednoj aplikaciji.

Jezgra think3 CAD sustava je thinkdesign jezgra. Njegova jedinstvena arhitektura daje dizajnerima parametrizirana čvrsta tijela, napredno površinsko modeliranje, žičane okvire i 2D crtanje u jednom CAD sustavu (Slika 4). Thinkdesign core topologija omogućuje miješanje površina i čvrstih tijela, uvoz i korištenje nesavršene 3D geometrije, potpunu integraciju 2D crteža u 3D baze podataka i pružanje dijagnostičkih informacija u slučaju da se operacija modeliranja čvrstog tijela ne može dovršiti. Kernel također može dodijeliti varijabilne tolerancije raznim geometrijskim primitivima.

Riža. 4. Thinkdesign jezgra podržava sve geometrijske tipove podataka unutar sklopa.

Ekskluzivna jezgra visokih performansi koja ima sofisticirane mogućnosti 3D hibridnog modeliranja i pruža alate visoke tehnologije na radnoj površini. VX Overdrive nudi pravi hibridni sustav koji kombinira čvrsto i napredno modeliranje površine slobodnog oblika.

VX Overdrive podržava značajke kao što su istovremeni razvoj, stvaranje verzija objekta, fleksibilna kronološka kontrola, sofisticirane mogućnosti popunjavanja i stapanja, neograničeno poništavanje/ponovljenje i pravo modeliranje izgradnje "u kontekstu".

CAM je izvorno okruženje za VX Overdrive - nije dodatak, kasniji razvoj ili razvoj druge tvrtke. Planiranje proizvodnje i rutine za CNC strojeve sastavni su dio jezgre koja jamči potpunu sinkronizaciju između dizajna i proizvodnje. Promjene u projektiranoj geometriji izravno se odražavaju na promjene u automatiziranim proizvodnim operacijama.

Riža. 5. Primjer razvoja na VX Overdrive

VX Overdrive ima otvorenu, skalabilnu arhitekturu dizajniranu da zadovolji rastuće zahtjeve tržišta. Njegov API omogućuje programerima trećih strana stvaranje vlastitih specijaliziranih dodataka.

Kerneli dostupni u izvornom kodu

Jezgre dostupne u izvornom kodu slične su licenciranim jezgrama. Također ih razvija i održava jedna tvrtka, a zatim licencira drugim tvrtkama za korištenje u CAD aplikacijama.

Razlika je u tome što ovi programeri daju izvorni kod za kernel. Za korisnike koji imaju razvojne timove i žele sami prilagoditi jezgru sustava, vrlo je zgodno imati mogućnosti prilagodbe, jer je izvorni kod dostupan.

Otvori CASCADE (Matra Datavision)

Open CASCADE v3.1 (izdan u studenom 2000.) uvodi Visual C++ projekte koji korisnicima omogućuju kompajliranje Open CASCADE koda na njihovim platformama. Uz to, sada su dostupni formati za izvoz podataka za STL, VRML i HPGL2, a uveden je Open CASCADE Application Framework za brzi razvoj aplikacija za 3D modeliranje.

SMLib tvrtke Solid Modeling Solutions skup je geometrijskih i topoloških biblioteka temeljenih na NURBS-u koji je na tržištu već sedam godina i koristi ga više od 200 tvrtki i sveučilišta. SMLib uključuje opsežan skup NURBS funkcija krivocrtnog i površinskog modeliranja, kao i optimizirani kod za brzo mjerenje udaljenosti između objekata.

Jezgra SMLib nedavno je pružila nove značajke, uključujući generiranje mreže temeljene na topologiji za 2D ćelije, napredno punjenje i sjenčanje, pomicanje omotača i mogućnosti višestrukog spajanja.

SMLib ima jedinstven poslovni model u kojem se proizvod distribuira u obliku izvornog koda, bez naknade. Ovo pruža izuzetno uvjerljivu priliku za podršku i nadogradnje bez ikakve pristranosti prema privatizaciji softvera ili formata podataka.

	Vrste kernela geometrijskog modeliranja
	Jezgra Developer web stranica Vrsta kernela ACIS 3D Geometric Modeler Spatial/Dassault Systemes http://www.spatial.com/ Licenciran Otvorite CASCADE Matra Datavision http://www.opencascade.org/ Dostupno u izvornom kodu Parasolid UGS http://www.parasolid.com/ Licenciran SMLib Rješenja za modeliranje čvrstih tijela http://www.smlib.com/ Dostupno u izvornom kodu thinkdesign kernel think3 Inc. http://www.think3.com/ Privatni VX Overdrive Varimetrix Corp. http://www.varimetrix.com/ Privatni

Pregled jezgri geometrijskog modeliranja

Kao što znate, jezgra je u središtu Zemlje. U njemu je koncentriran značajan dio energije našeg planeta. Slična je situacija u svijetu CAD-a. Osnova i pokretačka snaga svakog sustava je jezgra.

CAD motor

Jezgra je skup matematičkih funkcija koje su dizajnirane za točan prikaz i matematičku manipulaciju 3D oblika proizvoda. Geometrijski podaci dobiveni pomoću njega koriste se u sustavima za računalno potpomognuto projektiranje (CAD), tehnološka priprema proizvodne (CAM) i inženjerske analize (CAE) za razvoj konstrukcijskih elemenata, sklopova i proizvoda. Dizajner pristupa funkcijama jezgre iz odgovarajućeg CAD sustava putem grafičkog korisničkog sučelja. Dakle, jezgra je vrlo važna. Nije ni čudo da se ponekad naziva "motorom" sustava dizajna. To je ono što je definira. funkcionalnost i performanse.

Osim toga, kompatibilnost sustava s drugim CAD sustavima ovisi o "nadjevu". Uostalom, kernel postavlja format za pohranjivanje modela. Stoga proizvodi temeljeni na istoj jezgri mogu čitati dizajne iz drugih "sestrinskih" CAD sustava kao da su njihovi. To vam omogućuje točan prijenos geometrijskih i topoloških parametara modela. Nasuprot tome, izvoz podataka iz "tuđih" sustava prepun je poteškoća. Za to se koriste pretvarači i prevoditelji koji izvode pretvorbu formata izravno (iz jednog sustava u drugi) ili putem standarda geometrijskog modeliranja (na primjer, IGES ili STEP). Ali u svakom slučaju ne može se postići puna točnost.

Danas u svijetu postoji nekoliko desetaka dobro poznatih matematičkih jezgri. Povijesno gledano, podijeljeni su u tri vrste: privatne, licencirane i otvorenog koda. Razmotrite značajke svakog od njih.

Njegova je jezgra bliža CAD-u

Najviše "stari" su privatni kerneli, koji su stvoreni i razvijeni samo za korištenje s određenim sustavom dizajna. Na njima su se temeljili prvi CAD sustavi koji su se pojavili u zoru računalne ere. Mnoge tvrtke sada slijede isti pristup. Među njima su dobavljač teškog CAD-a - Dassault Systemes, programeri sustava srednje klase - think3 i VX Corporation, domaće tvrtke - ASCON, GeMMa, Credo itd.

Kernel ima mnoge prednosti. Prvo, uska integracija sa sučeljem aplikacije daje dizajneru veći pristup temeljnim funkcijama i time pojednostavljuje njegov rad. Na primjer, može izvršiti vraćanje ili ponovno pokretanje operacija onoliko puta koliko želite. Drugo, CAD programer može skrojiti kernel prema svojim potrebama, stvarajući samo one funkcije koje su potrebne za određeni sustav. Treće, ima sposobnost brzog ispravljanja pogrešaka i optimiziranja svog proizvoda u pogledu brzine i količine podataka. "Vlastita je jezgra fleksibilna i upravljiva, promjene se u nju unose onoliko brzo koliko to zahtijeva sam kreator CAD-a", objasnio je Evgeny Bakhin, direktor strateški razvoj Tvrtka ASCON.

Osim toga, ne smijemo zaboraviti financijski faktor. Kada koristite kupljenu jezgru, njezin je trošak uključen u cijenu proizvoda. Štoviše, čak i za pisanje uvozno-izvoznih modula u gotovim formatima kernela morate platiti. Vlasnici svog mehanizma toga su pošteđeni. "Ako koristite vlastitu jezgru, tada je njezin udio u cijeni CAD-a u pravilu optimalan i ne ovisi o promjenama u politici licenciranja programera treće strane", kaže g. Bakhin.

Ali, kao što znate, ništa ne dolazi besplatno. "Stvaranje geometrijske jezgre zaista je komplicirana stvar", rekao je Prokopiy Nikolaev, voditelj razvojnog odjela u GeMMa. koristiti gotova rješenja za pružanje osnovne funkcionalnosti sustava. Tada su gotovo svi CAD programeri gradili proizvode od nule do najbolje što mogu i mogu." Ali to je zahtijevalo kvalificirane stručnjake u području računalne geometrije i računalne grafike. Bez njih je nemoguće izgraditi geometrijsku jezgru. "Pronaći stručnjaka koji se tečno razumije u škakljiva pitanja računalne geometrije, pa čak i ima praktično iskustvo, vrlo je težak zadatak", naglasio je gospodin Nikolaev.

Osim iskusnog kadra, potreban je i novac. "Razvoj kernela iznimno je skup posao koji zahtijeva mnogo znanja", rekao je. direktor tvrtke ASCON Aleksandar Golikov. - U prvoj fazi, zapravo, sva naša dobit od prodaje urednika projektna dokumentacija KOMPAS-Graphic je uložio u pisanje nove matematičke jezgre, koja, naravno, u tom trenutku nije davala trenutne ekonomske povrate, a istovremeno je potrebno ulagati dosta dugo, razinu funkcionalnosti i pouzdanosti potrebnu za Za obavljanje većine zadataka projektiranja strojogradnje trebat će otprilike 20 ljudi i oko pet godina rada,” rekao je Vladimir Panchenko, voditelj analitičkog odjela odjela ASCON-Kolomna (ovdje se odvijao razvoj matematičkog KOMPAS-3D jezgra i CAD proizvod).

Naravno, 100 čovjek-godina je puno. Jesu li zadaci geometrijskog modeliranja stvarno tako teški? Ispada da glavna poteškoća nije toliko implementacija standardne karakteristike jezgre, koliko njezino "poliranje" - razrada funkcionalnosti i osiguravanje visoke pouzdanosti. "To se ne može postići samo testiranjem," objasnio je g. Panchenko. "Ključno je da se kernel uspješno primijeni u praksi s CAD-om na stvarnim radnim mjestima. Nitko neće kupiti kernel i sustav temeljen na njemu ako su nepouzdani i njegova je funkcionalnost neprikladna za korištenje".

Nije dovoljno stvoriti dobru jezgru, ona se mora stalno usavršavati. Uostalom, zahtjevi za kernel se mijenjaju s vremenom. "Oni ovise o mnogim čimbenicima: rasponu zadataka koje treba riješiti, snazi ​​računalne tehnologije i jednostavno trenutnoj modi za vanjsku reprezentaciju geometrijskih podataka," rekao je Prokopy Nikolaev. "Stoga, proces poboljšanja kernela nikada ne prestaje . U isto vrijeme, ne samo da se stvaraju nove funkcije, već se često i dijelovi s otklanjanjem pogrešaka također prerađuju. Stoga se stalno prilagođava trenutnim potrebama programera CAD-a."

Jezgra za najam

Složenost stvaranja vlastite jezgre tjera neke igrače da krenu drugim putem i uzmu gotov proizvod. "U početku smo razvili vlastitu jezgru, neke od njezinih funkcija sada se koriste u našem sustavu", rekao je Vitaly Taldykin, direktor marketinga Top Systemsa. izvršit će glavni skup potrebnih funkcija na testnim primjerima, ali onda se ispostavilo da u da bi se riješili stvarni problemi, potrebno je stalno poboljšavati algoritme, uzimati u obzir posebne slučajeve itd. Istovremeno, obujam i složenost programski kod rastu nelinearno, a objektivno govoreći, složenost dobivanja vlastite industrijske jezgre je stotine čovjek-godina. "Prema Taldykinu, mala skupina, čak ni daroviti ljudi, ne može stvoriti jezgru koja rješava sve glavne probleme geometrijskog modeliranja na čitav niz praktičnih primjera. " Jedan talent ovdje nije dovoljan, - siguran je gospodin Taldykin. “Ovo je gigantski, mukotrpan posao.” Stoga je Top Systems odlučio izgraditi CAD sustav temeljen na gotovom mehanizmu.

Licenciranu jezgru razvija i održava jedna tvrtka koja je licencira drugim dobavljačima CAD-a. Pionir u "nuklearnom" poslu bio je UGS, koji je 1988. lansirao Parasolid kernel, koji čini temelj njegovog sustava Unigraphics. Spatial Technologies slijedio je primjer 1990. uvođenjem ACIS jezgre. Sada se ova dva proizvoda koriste u mnogim dobro poznatim sustavima za čvrsto modeliranje. Tako se ACIS koristi u AutoCAD-u i Mechanical Desktop (Autodesk), TurboCAD (IMSI), CADKEY (Kubotek), a Parasolid u SolidWorks (Dassault Systemes), Solid Edge (UGS), MicroStation (Bently), T-Flex ( "Vrhunski sustavi"). Godine 2001. PTC se preselio u licencirani temeljni kamp i počeo distribuirati licence za Granite One, okosnicu njegovog Pro/ENGINEER CAD sustava.

Ukupno, licencirane jezgre čine osnovu za više od stotinu CAD sustava, a broj korisnika je u milijunima. Tako se “nuklearni” posao pokazao vrlo isplativim, kako s financijske strane, tako i s aspekta utjecaja na industriju. Uostalom, mnogi drugi igrači ovise o vlasniku jezgre. Ne bez razloga Spatial je 2000. godine kupio Dassault Systemes koji sada razvija jezgru ACIS-a. Aktivno poboljšava kernel i UGS. Konkretno, prošlog listopada kupila je D-Cube kako bi integrirala svoje mogućnosti geometrijskog modeliranja u Parasolid.

Razvojni programer pristupa dokumentiranim funkcijama jezgre putem sučelja za programiranje aplikacija (API). „Ali to ne znači da koristimo samo funkcionalnost kernela i ništa više", naglasio je Vitaly Taldykin. „Naši programeri samostalno pišu naredbe za 3D modeliranje koristeći moćne alate parametarske jezgre sustava T-FLEX. konkurentska prednost prije drugih CAD sustava implementiranih na Parasolid". Drugi dobavljači CAD-a čine isto, tako da se sustavi izgrađeni na istoj jezgri razlikuju u izvedbi i funkcionalnosti.

Vero International Software koristi Parasolid za izradu sustava za dizajn kalupa koji su kompatibilni s različitim CAD sustavima

Glavna prednost gotove jezgre je u tome što štedi CAD programere rješavanja mukotrpnih zadataka stvaranja vlastitog mehanizma za čvrsto modeliranje i omogućuje da se koncentriraju na određeni zadatak, oslobađajući ih od poznavanja zamršenosti internog predstavljanja geometrijskog objekti. "Korištenje licencirane jezgre omogućuje drastično smanjenje vremena razvoja sustava, poboljšanje kvalitete i funkcionalnosti rješenja i, kao rezultat, brzo stvaranje sustava prikladnim za ozbiljnu industrijsku implementaciju", rekao je g. Taldykin.

Upravo su to sredinom 90-ih radili kreatori prvih sustava srednje klase SolidWorks i Solid Edge. I pokazalo se da su bili u pravu: ovi su proizvodi revolucionirali svijet CAD-a i još uvijek se uspješno razvijaju.

Vlasnik kernela može imati vlastiti interes. Uostalom, otvaranjem pristupa njemu proširuje broj aplikacija koje su kompatibilne s njegovim CAD-om i međusobno. "Izdavanjem Granite One kao samostalnog proizvoda, PTC ne samo da je učinio dostupnom osnovnu funkcionalnost Pro/ENGINEER-a, već je također programerima pružio alat za poboljšanje interakcije s ovim CAD sustavom", rekao je Dmitry Motovilov, stručnjak iz PTS-a, PTC-ovog prodavača.

Međutim, korištenje stranog kernela također ima obrnuta strana. Uostalom, čak ni s licencom, programer ne može "ući" u kernel i podesiti bilo koji osnovni algoritam da ga poboljša. Ali Vitaly Taldykin to smatra pozitivnom kvalitetom: "Za kreativne ljude eksperimentalnog skladišta ovo je vrlo značajan nedostatak, ali ako govorimo o sustavu koji je sam po sebi visoke kvalitete industrijski proizvod, onda je to prednost više.

Osim toga, ovisnost programera o dobavljaču kernela može stvoriti problem. Uostalom, ne zna se kako će se dalje odvijati sudbina ovog dobavljača. Što ako napusti tržište, prestane razvijati jezgru ili promijeni pravila licenciranja? Ti strahovi nisu bez temelja. Na primjer, Top Systems se suočio s teškom situacijom. "Prije Parasolida koristili smo ACIS nekoliko godina, ali zbrka koja je započela s ovom jezgrom, koja je dovela do izdavanja iskreno "sirovih" verzija, natjerala nas je da tražimo alternativna rješenja", rekao je g. Taldykin. "Čudno licenciranje politika je također odigrala važnu ulogu važne funkcije, čega se Spatial držao. Zbog toga su se različiti programeri našli u nejednakom položaju u pogledu pristupa funkcionalnosti kernela. Bilo je i drugih problema. Kao rezultat toga, prešli smo na Parasolid i nikada nismo požalili što smo odabrali." No, unatoč tom iskustvu, problem ovisnosti smatra pretjeranim: "Stupanj takve ovisnosti ne prelazi uobičajene svakodnevne rizike; na primjer, gdje je jamstvo da glavni programeri "vlastitog" kernela neće odustati"?

Srećom, sada se ne treba bojati za sudbinu ACIS-a i Parasolida. To su zreli proizvodi koji postoje više od desetljeća. Prošle godine ACIS je objavio verziju 14, a Parasolid verziju 16. U vlasništvu su dva tržišna CAD lidera - UGS-a i Dassaulta, čija je jaka pozicija sada neupitna. O stabilnosti situacije svjedoči i paradoksalna situacija koja se razvila oko jezgri. Na primjer, Parasolid čini osnovu sustava SolidWorks, koji je izdao Dassault, glavni rival UGS-a, a Autodesk koristi Dassaultov ACIS kernel u AutoCAD-u. Čini se da se sve te tvrtke međusobno žestoko natječu, ali u isto vrijeme jedna drugoj daju osnovne licence. Očigledno je isplativije zajedno razvijati tržište.

Na temelju ACIS jezgre, Digital ArtForms

izgradio 3D grafički sustav

Međutim, donedavno je situacija na području simulacijskih motora bila daleko od mirne: između dobavljača Parasolida i ACIS-a bjesnio je rat kernela: stalno su snižavali cijene i izdavali nove verzije tako često da korisnici nisu imali vremena prijeći na njih . Ali 2001. zaraćene strane su se umorile od "borbenih" akcija i radije su sklopile primirje. Dogovorivši se o međusobnom licenciranju, uz pomoć prevoditelja omogućili su razmjenu modela između CAD sustava s različitim jezgrama.

jezgra otvorenog koda

Mehanizmi za modeliranje ovog tipa pojavili su se kasnije od prethodno opisanih prethodnika i predstavljaju neku međukariku. S jedne strane, slični su licenciranim jezgrama, budući da programer CAD-a dobiva licencu za njih od treće strane, as druge strane, oni su poput vlastitih, jer korisniku daju pristup izvornom kodu i dopustite im da ga mijenjaju prema vlastitom nahođenju.

Najpoznatije su dvije jezgre otvorenog koda: Open CASCADE i paket Solid Modeling Solutions (SMS), koji uključuje programe za geometrijsko modeliranje SMLib, NLib, GSLib, TSNLib i SDLib. Obje su biblioteke funkcija geometrijskog modeliranja i otvorenog su koda, ali s jednom značajnom razlikom: Open CASCADE je besplatan za korištenje, ali morate platiti za SMS.

Open CASCADE ima duboke povijesne korijene. Baziran je na CAS.CADE - platformi poznate Euclid CAD tvrtke Matra Datavision. Kada ga je Dassault kupio 1998., projekt Euclid je zatvoren, a jezgra je objavljena na internetu pod imenom Open CASCADE. Sada pripada francuskoj tvrtki Principia Research & Development, koja razvija ovu jezgru i pruža plaćene usluge za izradu specijaliziranih aplikacija na temelju njega. U svibnju 2003. godine objavljena je peta verzija Open CASCADE-a, a više od 10.000 korisnika već je preuzelo kod. Velik doprinos rastu njegove popularnosti dala je zajednica programera formirana oko njega. Ne samo da ga koriste, već ga i aktivno poboljšavaju. Doista, u skladu s načelima Open Sourcea, trebali bi svima otvoriti pristup svojim razvojima.

SMS je otišao u drugom smjeru. Prodaje licence za svoje proizvode, ali tvrdi da su mnogo jeftinije od izgradnje i održavanja vlastite jezgre. Štoviše, nakon dvije godine kupac dobiva puna prava na njih i više ne može plaćati licencu. Istina, tada će izgubiti nove verzije i podršku. Za strategiju SMS-a važna je njezina neovisnost o glavnim dobavljačima CAD-a. Privatna je tvrtka u vlasništvu zaposlenih i nema partnera. Njezino osoblje je malo, ali iskustvo u području geometrijskog modeliranja je prilično veliko. Godine 1998. izdao je biblioteku SMLib (verzija 6.5 se sada isporučuje), 2002. godine izdane TSNLib, GSNLib i NLib, a 2004. SDLib.

Jezgre otvorenog koda pružaju izbor tvrtkama koje ne žele koristiti licencirani simulacijski mehanizam, ali nemaju sredstava za razvoj vlastite platforme. Ali takve jezgre još nisu osobito popularne. Jedan od razloga za to je nepovjerenje u kvalitetu ovog softvera. "Postoji vrlo malo projekata temeljenih na open source kernelu", rekao je Prokopiy Nikolaev. Vitaly Taldykin slaže se s njim: "Ovo je svojevrsna zanimljivost na tržištu. Koliko znamo, oni se još uvijek vrlo rijetko koriste u industrijskim razmjerima. programski paket- sumnjivo zadovoljstvo.

Izbor je na korisniku

"Pitanje što je bolje - koristiti tuđe ili napraviti sami, ostat će vječno", sažeo je Prokopiy Nikolaev, "Odluka će se u svakom slučaju donositi pojedinačno, uzimajući u obzir trenutne objektivne i subjektivne čimbenike. Tu nije gotov recept, budući da svaka opcija ima i prednosti i nedostatke."

Danas je razina uređivača 3D grafike određena ne samo skupom naredbi za stvaranje i uređivanje 3D modela ili crteža.

Najvažnija karakteristika modernog CAD sustava, uz alata modeliranje je sposobnost korištenja tipičnih elemenata te brze i pravilne razmjene geometrijskih modela i crteža između različitih CAD sustava.

Po mom mišljenju, dvije su glavne točke koje utječu na relevantnost ovog problema.

Prvi je da programeri nemaju uvijek priliku uzeti u obzir značajke i pokriti sva postojeća područja u strojarstvu, građevinarstvu, energetici, te ujedno zadovoljiti potrebe svih korisnika. Stoga se trenutno CAD arhitektura oblikuje na način da je svaki korisnik može lako približiti svojim zahtjevima.

Drugi je da je Internet doslovno pretrpan ponudom "piratskih" kopija softvera. A to dovodi do činjenice da korisnik sam odabire projektni program koji će koristiti. Osim toga, poduzeće se često ne može snaći s jednim sustavom zbog specifičnosti proizvodnje. Kao rezultat toga, čak iu jednom poduzeću postoji nekoliko potpuno jednakih sustava dizajna koji moraju međusobno djelovati.

Stoga bi, naravno, bilo prikladno i razumno koristiti univerzalne komponente sa zajedničkim formatom za razmjenu podataka. Zajednički format pomoći će osigurati dosljednost podataka između internih aplikacija.

Format je određen geometrijskom jezgrom. Jezgra je biblioteka osnovnih matematičkih funkcija CAD sustava koja definira i pohranjuje 3D oblike, čekajući naredbu korisnika. Paket za geometrijsko modeliranje - skup biblioteka s programskim sučeljem (API), s kojim možete koristiti funkcije geometrijskog modeliranja. Jezgre implementiraju približno isti skup funkcija, koriste slične podatkovne modele i algoritme. Međutim, prijenos podataka između višejezgrenih CAD sustava prilično je naporan zadatak i dugo traje.

U literaturi se takvi formati često nazivaju "srednjim". Izbor formata je od velike važnosti jer definira koje su opcije dostupne prilikom korištenja podataka.

Dakle, pogledajmo glavne univerzalne formate.

Parasolid

Parasolid se temelji na profesionalnom STEP nastavku - PROSTEP. To su komercijalni formati (www.parasolid.com, www.spatial.com) - na njima se temelji većina modernih CAD/CAM/CAE sustava. Na primjer, koriste ih NX, Solid Edge, SolidWorks, ANSYS, T-FLEX i drugi.

Parasolidova objektno orijentirana softverska biblioteka dizajnirana je za jednostavnu integraciju u različite razine CAD/CAM/CAE sustava.

Iz wikipedije: “Zajednički format osigurava dosljednost podataka između internih ponuda i komercijalnih sustava. Koncept razmjene podataka poznat je kao "Parasolid Pepeline" i znači razmjenu čvrstih modela spremljenih u otvorenom formatu datoteke.x_t, drugi format.x_b je binarni format koji je manje ovisan o hardveru i ne daje pogreške tijekom konverzije. .. Uvoz podataka iz drugih CAD sustava podržanih zahvaljujući tehnologiji Tolerantnog modeliranja (modeliranje sa zadanom točnošću)"

Podržava ogromne sklopove od stotina tisuća komponenti.

(ISO/IEC 10303 standard za razmjenu podataka o modelu proizvoda) niz je formata koje je izvorno razvio Dassault (Catia) za pohranjivanje informacija o sklopu i strukturi proizvoda. U skladu s nazivom standarda, STEP definira "neutralni" format za predstavljanje podataka o proizvodu u obliku informacijski model. Ovo je vrlo zreo format koji je već dugo standardiziran. Podaci o proizvodu uključuju: sastav i konfiguraciju proizvoda; geometrijski modeli raznih vrsta; administrativni podaci; posebni podaci. Geometrija pojedinog dijela opisana je aplikacijskim protokolima AP203, AP214. Danas je priznat STEP ISO (www.steptools.com). međunarodni standard.

Najčešće se STEP koristi za razmjenu podataka između CAD, CAM, CAE i PDM sustava.

Na službenoj web stranici programera STEP formata

IGES(International Graphics Exchange Standard) - razvio američki Nacionalni institut za standarde i tehnologiju (NIST). 2D/3D format vektorske grafike; koriste mnogi CAD programi. Najčešći format za pohranjivanje geometrije složenih površina, prilično glomazan. Mnogi sustavi ne podržavaju sve značajke ovog formata, što stvara poteškoće u razmjeni podataka. IGES ISO je priznat kao međunarodni standard. Podržava tradicionalne inženjerske crteže i 3D modele.

opći naziv za podatke s kojima radi licencirana (tj. dostupna programerima trećih strana) jezgra ACIS sustava za geometrijsko modeliranje. ACIS jezgru za svoje programe posebno koristi Autodesk Corporation (Inventor, Mechanical Desktop). Formati izlaznih podataka su SAT i SAB.

ACIS je objektno orijentirana C++ geometrijska biblioteka koja se sastoji od više od 35 DLL datoteka i uključuje žičane okvire, površine i čvrsto modeliranje. Programerima softvera daje bogat izbor geometrijskih operacija za konstruiranje i manipuliranje složenim modelima, kao i kompletan skup Booleovih operacija. ACIS kernel daje izlaz u SAT format datoteke, koji bilo koji program koji podržava ACIS može izravno čitati.

(HOOPS Stream Format www.openhsf.org)) novi je otvoreni, kompaktni format temeljen na XML-u za razmjenu vizualnih 3D informacija između različitih inženjerskih aplikacija. Široko prihvaćen od programera za vizualizaciju 3D modela (više od 200 modernih sustava: SolidWorks, Catia, Unigraphics itd.).

(jezik za modeliranje virtualne stvarnosti)

jezik za modeliranje virtualne stvarnosti.

Kao grafički format temeljen na podskupu Open Inventor File Format tvrtke Silicon Graphics. Omogućuje vam da opišete trodimenzionalne interaktivne objekte (svjetove) s kojima korisnici mogu komunicirati koristeći WWW. Za pregled VRML datoteka morate imati poseban VRML preglednik ili dodatni modul za standardni preglednik.

Svaki neutralni 3D format ima svoje prednosti koje ga čine superiornim u jednom ili više područja primjene o kojima se govori.

Glavne karakteristike svakog neutralnog 3D formata su multifunkcionalnost i mogućnost korištenja 3D podataka ne samo od strane inženjera, već i izvan dizajnerskih odjela, te mogućnost proširenja formata za pokrivanje budućih potreba.

Trenutno postoje mnogi sustavi geometrijskog modeliranja koji se razlikuju po funkcionalnosti i opsegu. Kao što vidite, svi ovi sustavi imaju slične karakteristike, svi služe za rad s trodimenzionalnim i dvodimenzionalnim objektima. Međutim, u svim tim razvojima softvera postoje i razlike - svi su specijalizirani za svoje specifično područje. Dakle, u svim sustavima geometrijskog modeliranja postoji neki zajednički dio koji služi kao osnova za modeliranje. U grafičkim sustavima geometrijskog modeliranja osnova je tzv. jezgra koja sadrži glavnu funkcionalnost.

Međutim, kernel nije vrijedan sam po sebi, on je stvoren za korištenje u aplikacijskim programima. Pristup funkcijama jezgre otvara CAD sustav (obično putem grafičkog korisničkog sučelja. Matematička jezgra određuje ograničenje funkcionalnosti CAD-a koji ga koristi. Kada mnogi proizvodi koriste istu jezgru u ograničenju, svi imaju isti mogućnostima i ograničenjima, a razlikuju se samo u sučelju.Postoje dva načina: iskoristiti sve značajke kernela i učiniti sustav "teškim" za korištenje ili napraviti prikladno korisničko sučelje, ali zanemariti neke značajke kernela.

Jezgra (Geometric modeling kernel) (sinonimi: motor za modeliranje; geometrijska biblioteka) je biblioteka osnovnih matematičkih funkcija CAD sustava koja definira i sprema elemente trodimenzionalnog modela kao odgovor na naredbe korisnika.

Kernel obrađuje naredbe za promjenu modela, sprema rezultate i prikazuje ih.

Ako ukratko navedemo mogućnosti geometrijskog kernela, onda su one sljedeće:

modeliranje žičanih, površinskih i čvrstih objekata;

stvaranje objekata na temelju kinematičkih operacija, na primjer, istiskivanje profila duž zadane putanje;

sjecište ploha i krivulja;

operacije spajanja i spajanja površina;

operacije konjugacije ploha čvrstog tijela (stapanje vrhova i rubova);

Booleove operacije na čvrstim objektima;

parametarski 2D crteži

Pregled jezgri geometrijskog modeliranja

Trenutno postoje tri vrste kernela za geometrijsko modeliranje: licencirani, vlasnički i dostupni u izvornom kodu.

Licencirane jezgre

Licencirane jezgre razvija i održava jedna tvrtka koja ih licencira drugim dobavljačima CAD-a. Kerneli ovog tipa prvi put su se pojavili 1988. (prva verzija Parasolida), kada je UGS lansirao Parasolid kernel, koji čini osnovu njegovog Unigraphics sustava. Parasolid je daljnji razvoj jezgre ROMULUS, razvijene 1978. Godine 1990. pojavila se jezgra ACIS iz Spatial Technologies. Prednosti licenciranih jezgri:

Spašava CAD programere od rješavanja dugotrajnih zadataka stvaranja vlastitog kernela. Kao rezultat, vrijeme razvoja sustava je smanjeno, a kvaliteta poboljšana.

Kernel testiran na u velikom broju korisnika, smanjujući mogućnost pogreške.

Mane:

Ne možete ući u kernel i podesiti neki temeljni algoritam da ga poboljšate.

Ovisnost o programerima

Licencirane jezgre mogu pružiti kompatibilnost prema naprijed putem formata jezgre.

Nakon kupnje kernela, kreatori CAD-a proširuju njegovu funkcionalnost kako bi odgovarala njihovim potrebama.

ACIS jezgra je stvorena kao neka vrsta općeg matematičkog modela, tako da je previše univerzalna, rješava mnoge probleme. Spatial (ACIS) ima politiku prema kojoj programeri ne plaćaju licenciranje dok ne izdaju gotov softverski proizvod na ovoj jezgri. Naziv ACIS preuzet je iz grčke mitologije. Korišteno - AutoCAD i Mechanical Desktop, Inventor (Autodesk), Cimatron. Formati - SAT (SAB).

Parasolid je najbrži i najrazvijeniji kernel dostupan za licenciranje. Izvorno je stvoren kao CAD jezgra. Ova jezgra se koristi u više od 350 softverskih proizvoda. Najbolji kernel za čvrsto modeliranje. Formati - X_T.

Parasolid je uveo izravno modeliranje, koje korisnicima omogućuje intuitivnu izmjenu neparametriziranih modela kao da imaju parametre. Parasolid - Unigraphics NX, SolidWorks (Dassault Systems), SolidEdge (UGS), T-FLEX (Top Systems, Moskva, prvo na vlastitoj jezgri (Baranovljeva jezgra), potom na ACIS-u), ANSYS. Također ga koriste inženjerske tvrtke Boeing, General Electric, Mitsubishi Motors itd.)

Godine 2001. PTC je započeo s prodajom licenci za svoju jezgru, sustav Pro/Engineer.