Ядро геометрического моделирования

В настоящее время существует множество систем геометрического моделирования, различающихся как по функциональности, так и по области применения. Как можно было заметить, все эти системы обладают сходными чертами, все они служат для работы с трех- и двумерными объектами. Однако во всех этих программных разработках есть и свои отличия – все они специализированы в своей определенной области. Таким образом, во всех системах геометрического моделирования есть какая то общая часть, которая служит основой для моделирования. В графических системах геометрического моделирования основой служит так называемое ядро, в котором заложены основные функциональные возможности.

Однако, ядро не самоценно, оно создается для использования в прикладных программах. Доступ к функциям ядра открывает CAD-система (как правило через графический пользовательский интерфейс. Математическое ядро определяет предел функциональных возможностей использующей его САПР. При использовании множеством продуктов одного и того же ядра в пределе все они имеют одинаковые возможности и ограничения, а различаются только интерфейсом. Можно идти двумя путями: использовать все возможности ядра и сделать систему «тяжелой» для использования или сделать удобный пользовательский интерфейс, но пренебречь некоторыми функциями ядра.

Ядро (Geometric modeling kernel) (синонимы: движок моделирования; геометрическая библиотека) – это библиотека основных математических функций CAD системы, которая определяет и сохраняет элементы трехмерной модели в ответ на команды пользователя.

Ядро обрабатывает команды изменения модели, сохраняет результаты и производит их вывод на дисплей.

Если вкратце изложить возможности геометрического ядра, то они заключаются в следующем:

• моделирование каркасных, поверхностных и твердотельных объектов;

• создание объектов на основе кинематических операций, например, выталкивания профиля вдоль заданного пути;

• пересечение поверхностей и кривых;

• операции сопряжения и сшивки поверхностей;

• операции сопряжения граней твердого тела (vertex and edge blending);

• булевы операции над твердотельными объектами;

• параметрические 2D-чертежи

• и др.

Обзор ядер геометрического моделирования

В настоящий момент существуют три типа ядер геометрического моделирования: лицензируемые, частные и доступные в исходном коде.

Лицензируемые ядра

Лицензируемые ядра разрабатываются и поддерживаются одной компанией, которая продает на них лицензии другим создателям САПР. Впервые ядра такого тип появились в 1988 году (первая версия Parasolid), когда компания UGS выпустила в продажу ядро Parasolid, составляющее основу ее системы Unigraphics. Parasolid – дальнейшая разработка ядра ROMULUS, разработанного в 1978 г. В 1990 году появилось ядро ACIS фирмы Spatial Technologies. Преимущества лицензируемых ядер:

1. Избавляет разработчиков САПР от решения трудоемких задач создания собственного ядра. В результате сокращаются сроки разработки систем, повышается качество.

2. Ядро опробовано на большом количестве пользователей, что сводит к минимуму возможность ошибки.

Недостатки:

1. Нельзя «залезть» внутрь ядра и подправить какой-либо базовый алгоритм для его улучшения.

2. Зависимость от разработчиков

Лицензированные ядра могут обеспечивать прямую совместимость через форматы ядра.

После покупки ядра создатели САПР расширяют его функциональность под свои задачи.

Ядро ACIS создавалось как некая общая математическая модель, поэтому оно слишком универсальное, решает множество задач. Spatial (ACIS) придерживается политики, что разработчики не платят за лиценизирования до момента выпуска ими готового программного продукта на этом ядре. Название ACIS взято из греческой мифологии. Используется – AutoCAD и Mechanical Desktop, Inventor (Autodesk), Cimatron. Форматы – SAT (SAB).

Parasolid – это самое быстрое и разработанное ядро, доступное для лицензирования. Оно изначально создавалось как ядро САПР. Это ядро используется более чем в 350 программных продуктах. Лучшее ядро для твердотельного моделирования. Форматы – X_T.

В Parasolid впервые было применено прямое моделирование, которое позволяет пользователям интуитивно модифицировать непараметризованые модели, как будто бы они имеют параметры. Parasolid – Unigraphics NX, SolidWorks (Dassault Systems), SolidEdge (UGS), T-FLEX (Топ Системы, Москва, сначала была на собственном ядре (ядро Баранова), потом на ACIS), ANSYS. Также используется машиностроительными компаниями Boeing, General Electric, Mitsubishi Motors и др.)

В 2001 году стала продавать лицензии на свое ядро компания PTC – система Pro/Engineer.