Для чего применяются субд и сапр: САПР | это… Что такое САПР?

НОУ ИНТУИТ | Лекция | Системы автоматизированного проектирования (САПР) РЭС

< Лекция 21 || Лекция 7: 12

Аннотация: В лекции приводятся основные определения, назначение и принципы систем автоматизированного проектирования (САПР). Даются сущность и схема функционирования САПР. Показано место САПР РЭС среди других автоматизированных систем. Рассматриваются структура и разновидности САПР.

Ключевые слова: ПО, САПР, проектная организация, автоматизация, работ, очередь, опыт, проектная операция, объект автоматизации проектирования, объект проектирования, технологический процесс, операции, средства автоматизации, эскизный проект, процесс управления, компоновка, интерактивный режим, мощность, имитационное моделирование, Макетирование, критерий эффективности, АСУТП, связность, информационное согласование, технические характеристики, контроль, ветвь, интегральная схема, страта, MCAD, CAE, CAD, CAM, software, hardware, конструирование, ACI, логическое проектирование, VHDL-T, MathCAD, функциональная схема, топология, проектная процедура, проектирующие подсистемы, обслуживающие подсистемы, аппаратные средства, периферийное устройство, линия связи, математическое обеспечение, этап жизненного цикла, технологическая подготовка производства, минимизация, удобство эксплуатации, автоматизированная система, АС, координация, component, supplier, SCM, ERP, MRP, MES, покупатель, e-crm, t-commerce, управление данными, PDM

intuit.ru/2010/edi»>Основное назначение лекции — показать сущность процесса проектирования РЭС, основные принципы проектирования. Особенное внимание уделяется системному подходу к проектированию конструкции и технологии производства РЭС.

7.1. Определение, назначение, цель

По определению САПР — это организационно-техническая система, состоящая из совокупности комплекса средств автоматизации проектирования и коллектива специалистов подразделений проектной организации, выполняющая автоматизированное проектирование объекта, которое является результатом деятельности проектной организации.

Из этого определения следует, что САПР — это не средство автоматизации, а система деятельности людей по проектированию объектов. Поэтому автоматизация проектирования как научно-техническая дисциплина отличается от обычного использования ЭВМ в процессах проектирования тем, что в ней рассматриваются вопросы построения системы, а не совокупность отдельных задач. Эта дисциплина является методологической, поскольку она обобщает черты, являющиеся общими для разных конкретных приложений.

Идеальная схема функционирования САПР представлена на рис. 7.1.

Эта схема идеальна в смысле полного соответствия формулировке согласно существующим стандартам и несоответствия реально действующим системам, в которых далеко не все проектные работы выполняются с помощью средств автоматизации и не все проектировщики пользуются этими средствами.

Рис. 7.1. Схема функционирования САПР; КСА — комплекс технических средств

Проектировщики, как следует из определения, относятся к САПР. Это утверждение вполне правомерно, т. к. САПР — это система автоматизированного, а не автоматического проектирования. Это значит, что часть операций проектирования может и всегда будет выполняться человеком.

При этом в более совершенных системах доля работ, выполняемых человеком, будет меньше, но содержание этих работ будет более творческим, а роль человека в большинстве случаев — более ответственной.

Из определения САПР следует, что целью ее функционирования является проектирование. Как уже было сказано, проектирование — это процесс переработки информации, приводящий, в конечном счете, к получению полного представления о проектируемом объекте и способах его изготовления.

В практике неавтоматизированного проектирования полное описание проектируемого объекта и способов его изготовления содержит проект изделия и техническую документацию. Для условия автоматизированного проектирования еще не узаконено название конечного продукта проектирования, содержащего данные об объекте, и технологии его создания. На практике его называют по-прежнему «проектом».

Проектирование — это один из наиболее сложных видов интеллектуальной работы, выполняемой человеком. Более того, процесс проектирования сложных объектов не под силу одному человеку и выполняется творческим коллективом. Это, в свою очередь, делает процесс проектирования еще более сложным и трудно поддающимся формализации. Для автоматизации такого процесса необходимо четко знать, что в действительности он собой представляет и как выполняется разработчиками. Опыт свидетельствует, что изучение процессов проектирования и их формализация давались специалистам с большим трудом, поэтому автоматизация проектирования всюду осуществлялась поэтапно, охватывая последовательно все новые проектные операции. Соответственно, поэтапно создавались новые и совершенствовались старые системы. Чем на большее число частей разбита система, тем труднее правильно сформулировать исходные данные для каждой части, но тем легче провести оптимизацию.

Объектом автоматизации проектирования являются работы, действия человека, которые он выполняет в процессе проектирования. А то, что проектируют, называют объектом проектирования.

Человек может проектировать дом, машину, технологический процесс, промышленное изделие. Такие же объекты призвана проектировать САПР. При этом разделяют САПР изделия (САПР И) и САПР технологических процессов (САПР ТП).

Следовательно, объекты проектирования не являются объектами автоматизации проектирования. В производственной практике объектом автоматизации проектирования является вся совокупность действий проектировщиков, разрабатывающих изделие или технологический процесс, или то и другое, и оформляющих результаты разработок в виде конструкторской, технологической и эксплуатационной документаций.

Разделив весь процесс проектирования на этапы и операции, можно описать их с помощью определенных математических методов и определить инструментальные средства для их автоматизации. Затем необходимо рассмотреть выделенные проектные операции и средства автоматизации в комплексе и найти способы сопряжения их в единую систему, отвечающую поставленным целям.

При проектировании сложного объекта различные проектные операции многократно повторяются. Это связано с тем, что проектирование представляет собой закономерно развивающийся процесс. Начинается он с выработки общей концепции проектируемого объекта, на ее основе — эскизного проекта. Далее приближенные решения (прикидки) эскизного проекта уточняются на всех последующих стадиях проектирования. В целом такой процесс можно представить в виде спирали. На нижнем витке спирали находится концепция проектируемого объекта, на верхнем — окончательные данные о спроектированном объекте. На каждом витке спирали выполняют, с точки зрения технологии обработки информации, идентичные операции, но в увеличивающем объеме. Следовательно, инструментальные средства автоматизации повторяющихся операций могут быть одни и те же.

Практически решить в полном объеме задачу формализации всего процесса проектирования очень сложно, однако если будет автоматизирована хотя бы часть проектных операций, это себя все равно оправдает, т. к. позволит в дальнейшем развивать созданную САПР на основе более совершенных технических решений и с меньшими затратами ресурсов.

В целом, для всех этапов проектирования изделий и технологии их изготовления можно выделить следующие основные виды типовых операций обработки информации:

• поиск и выбор из всевозможных источников нужной информации;
• анализ выбранной информации;
• выполнение расчетов;
• принятие проектных решений;
• оформление проектных решений в виде, удобном для дальнейшего использования (на последующих стадиях проектирования, при изготовлении или эксплуатации изделия).

Автоматизация перечисленных операций обработки информации и процессов управления использованием информации на всех стадиях проектирования составляет сущность функционирования современных САПР

.

Каковы основные черты систем автоматизированного проектирования и их принципиальные отличия от «позадачных» методов автоматизации?

Первой характерной особенностью является возможность комплексного решения общей задачи проектирования, установления тесной связи между частными задачами, т. е. возможность интенсивного обмена информацией и взаимодействие не только отдельных процедур, но и этапов проектирования. Например, применительно к техническому (конструкторскому) этапу проектирования САПР РЭС позволяет решать задачи компоновки, размещения и трассировки в тесной взаимосвязи, которая должна быть заложена в технических и программных средствах системы.

Применительно к системам более высокого уровня можно говорить об установлении тесной информационной связи между схемотехническим и техническим этапами проектирования. Такие системы позволяют создавать радиоэлектронные средства, более эффективные с точки зрения комплекса функциональных и конструкторско-технологических требований.

Вторым отличием САПР РЭС является интерактивный режим проектирования, при котором осуществляется непрерывный процесс диалога «человек-машина». Сколь ни сложны и изощренны формальные методы проектирования, сколь ни велика мощность вычислительных средств, невозможно создать сложную аппаратуру без творческого участия человека. Системы автоматизации проектирования по своему замыслу должны не заменять конструктора, а выступать мощным инструментом его творческой деятельности.

Третья особенность САПР РЭС заключается в возможности имитационного моделирования радиоэлектронных систем в условиях работы, близких к реальным. Имитационное моделирование дает возможность предвидеть реакцию проектируемого объекта на самые различные возмущения, позволяет конструктору «видеть» плоды своего труда в действии без макетирования. Ценность этой особенности САПР заключается в том, что в большинстве случаев крайне трудно сформулировать системный критерий эффективности РЭС.

Эффективность связана с большим

числом требований различного характера и зависит от большого числа параметров РЭС и внешних факторов. Поэтому в сложных задачах проектирования практически невозможно формализовать процедуру поиска, оптимального по критерию комплексной эффективности решения. Имитационное моделирование позволяет провести испытания различных вариантов решения и выбрать лучший, причем сделать это быстро и учесть всевозможные факторы и возмущения.

Четвертая особенность заключается в значительном усложнении программного и информационного обеспечения проектирования. Речь идет не только о количественном, объемном увеличении, но и об идеологическом усложнении, которое связано с необходимостью создания языков общения проектировщика и ЭВМ, развитых банков данных, программ информационного обмена между составными частями системы, программ проектирования. В результате проектирования создаются новые, более совершенные РЭС, отличающиеся от своих аналогов и прототипов более высокой эффективностью за счет использования новых физических явлений и принципов функционирования, более совершенной элементной базы и структуры, улучшенных конструкций и прогрессивных технологических процессов.

7. 2. Принципы создания САПР конструкции и технологии

При создании САПР руководствуются следующими общесистемными принципами.

1. Принцип включения состоит в том, что требования к созданию, функционированию и развитию САПР определяются со стороны более сложной системы, включающей в себя САПР в качестве подсистемы. Такой сложной системой может быть, например, комплексная система АСНИ — САПР — АСУТП предприятия, САПР отрасли и т. п.
2. Принцип системного единства предусматривает обеспечение целостности САПР за счет связи между ее подсистемами и функционирования подсистемы управления САПР.
3. Принцип комплексности требует связности проектирования отдельных элементов и всего объекта в целом на всех стадиях проектирования.
4. Принцип информационного единства предопределяет информационную согласованность отдельных подсистем и компонентов САПР. Это означает, что в средствах обеспечения компонентов САПР должны использоваться единые термины, символы, условные обозначения, проблемно-ориентированные языки программирования и способы представления информации, которые обычно устанавливаются соответствующими нормативными документами. Принцип информационного единства предусматривает, в частности, размещение всех файлов, используемых многократно при проектировании различных объектов, в банках данных. За счет информационного единства результаты решения одной задачи в САПР без какой-либо перекомпоновки или переработки полученных массивов данных могут быть использованы в качестве исходной информации для других задач проектирования.
5. Принцип совместимости состоит в том, что языки, коды, информационные и технические характеристики структурных связей между подсистемами и компонентами САПР должны быть согласованы так, чтобы обеспечить совместное функционирование всех подсистем и сохранить открытую структуру САПР в целом. Так, введение каких-либо новых технических или программных средств в САПР не должно приводить к каким-либо изменениям уже эксплуатируемых средств.
6. Принцип инвариантности предусматривает, что подсистемы и компоненты САПР должны быть, по возможности, универсальными или типовыми, т. е. инвариантными к проектируемым объектам и отраслевой специфике. Применительно ко всем компонентам САПР это, конечно, невозможно. Однако многие компоненты, например, программы оптимизации, обработки массивов данных и другие, могут быть сделаны одинаковыми для разных технических объектов.
7. Принцип развития требует, чтобы в САПР предусматривалось наращивание и совершенствование компонентов и связей между ними. При модернизации подсистемы САПР допускается частичная замена компонентов, входящих в подсистему, с изданием соответствующей документации.

Приведенные общесистемные принципы являются чрезвычайно важными на этапе разработки САПР. Контроль над их соблюдением обычно осуществляет специальная служба САПР предприятия.

Сущность процесса проектирования РЭС заключается в разработке конструкций и технологических процессов производства новых радиоэлектронных средств, которые должны с минимальными затратами и максимальной эффективностью выполнять предписанные им функции в требуемых условиях.

В результате проектирования создаются новые, более совершенные РЭС, отличающиеся от своих аналогов и прототипов более высокой эффективностью за счет использования новых физических явлений и принципов.

Дальше >>

< Лекция 21 || Лекция 7: 12

Система ведения конструкторско-технологических баз данных IMBASE

Николай Кожемякин

Выбор архитектуры

Интерфейс программы

Организация базы данных

Компьютеры значительно облегчают нашу жизнь, но чем больше мы требуем от ПК, тем сложнее создать ему «условия для работы». Сегодня каждый квалифицированный инженер знает, что такое базы данных и для чего они применяются.

Система IMBASE, созданная в НПП «ИНТЕРМЕХ», специально предназначена для хранения и использования информации, необходимой для работы конструктора и технолога. Крепеж, инструмент, заготовки, основные и вспомогательные материалы и многое другое из того, что применяется в процессе проектирования, можно с легкостью ввести в базу данных IMBASE, после чего эти данные станут доступны для различных программ. Не изменив своей политике поставлять законченные решения, компания «ИНТЕРМЕХ» не только разработала удобный инструмент для ведения баз данных, но и поставляет вместе с IMBASE широкий набор стандартных изделий и материалов (более 700 ГОСТов). Иерархическая структура данных IMBASE, а также возможность ведения составных индексов позволяет быстро находить и использовать нужные данные. IMBASE на самом деле не является СУБД, а представляет собой связующее звено между СУБД и пользователем.

Выбор архитектуры

В первой версии IMBASE для хранения данных использовался оригинальный формат файлов, позволяющий до минимума сократить размер таблиц, что в то время было очень важно в связи с ограниченными ресурсами компьютерной техники у конечных пользователей. К тому же развертывание сети даже на крупном предприятии было делом дорогостоящим.

Но время идет, и все меняется. Резкий рост производительности компьютеров и соответствующее снижение цен на них привело к тому, что мощные ПК стали по карману всем предприятиям, сетевая плата уже является неотъемлемой частью любого компьютера, а всякая уважающая себя компания обзавелась сетью. Все эти причины и объективные условия и определили новую стратегию развития продукта.

Вопрос о переводе IMBASE на платформу SQL-сервера не вызывал никакого сомнения. Основное внимание было уделено выбору такой архитектуры приложения, которая, с одной стороны, обеспечила бы надежную и бесперебойную работу большого количества пользователей, а с другой — при высокой загрузке сети не вызывала бы у них раздражения, связанного с неизбежными в таком случае задержками на отклик системы.

Главное окно IMBASE на фоне проводника Windows

В прессе уже давно обсуждается архитектура приложений, реализованных на сервере. Причем на сервере предлагается хранить не только данные, но и бизнес-правила, определяющие целостность и правила хранения и обработки этих данных. Поскольку компании обычно склонны рассматривать затраты на покупку сервера баз данных как инвестиции в инфраструктуру, они охотнее будут приобретать аппаратуру и программное обеспечение, которые гарантируют оптимальную работу сервера. Еще совсем недавно в том случае, если реализация бизнес-правил на сервере сильно снижала его быстродействие, предприятие скорее соглашалось приобрести дополнительные ресурсы для решения этой проблемы, чем купить высокопроизводительные рабочие места для пользователей, даже если стоимость сервера превышала стоимость всех компьютеров пользователей. Но в последнее время ситуация с рабочими местами пользователей, особенно в области САПР, стала очень быстро меняться. Помогли в этом и Microsoft с Intel: Microsoft выпускает свои продукты с повышенными запросами к быстродействию, а Intel производит новые модели процессоров, которые эти потребности удовлетворяют. Тут ничего не поделаешь — бизнес есть бизнес. В этой ситуации возникает справедливый вопрос: почему при обработке данных за всё должен отвечать сервер, который к тому же иногда слабее некоторых рабочих станций?

Главное окно IMBASE

Мастер создания новой таблицы

Проанализировав все эти тенденции развития, разработчики IMBASE выбрали в качестве архитектуры системы модель с «толстым клиентом». Суть этой модели обработки данных сводится к тому, что рабочая станция получает от сервера, на котором выполняется СУБД, например Oracle или InterBase, «сырые» данные и производит их обработку уже непосредственно на рабочей станции. Часть данных после обработки сохраняется на рабочей станции, и если пользователю понадобилось выбрать из базы какой-нибудь объект, уже полученный от сервера, то в первую очередь проверяется, изменялся ли этот объект на сервере. Если нет — то используется локальная копия данных.

В качестве базовой СУБД был выбран сервер базы данных InterBase одноименной фирмы, известный в России под названием IBDataBase. Такое решение было принято как минимум по трем причинам, хотя на самом деле их гораздо больше. Это, во-первых, небольшой объем инсталляции сервера. Во-вторых, простота инсталляции, которая сводится к вводу кода авторизации и выбора папки, где будет находиться сервер. После перезагрузки компьютера сервер начинает работать. Все!!! Больше ничего делать не нужно. Думаю, те, кто устанавливал Oracle или Sybase, понимают, что это значит. И в-третьих, что немаловажно, сервер InterBase в том же объеме работает на локальном компьютере в качестве локального сервера.

Как показала практика, СУБД InterBase обеспечивает достаточную производительность при количестве пользователей до 80. Для корпоративных заказчиков, которые планируют применять большее число одновременно работающих станций, НПП «ИНТЕРМЕХ» рекомендует в качестве сервера СУБД использовать Oracle или MS SQL.

Интерфейс программы

Со временем техника и программное обеспечение становятся все мощнее, повышается квалификация, а следовательно, и запросы пользователей. Если раньше их интересовали только функциональные возможности программ, то сейчас при выборе программного обеспечения большое внимание уделяется удобству интерфейса и простоте освоения.

Иерархическое представление каталога технологической оснастки

Редактирование макроподстановки для составного поля

При разработке интерфейса мы в первую очередь постарались максимально скрыть от пользователя все тонкости работы с базой данных за привычным интерфейсом проводника Windows, то есть наиболее часто используемой программы: то же дерево в левой части окна, тот же список файлов и папок в правой его части, те же кнопки на панели инструментов. В IMBASE пользователь будет работать в привычной для него среде.

Если провести аналогию с файловой системой компьютера, то каталоги IMBASE соответствуют логическим дискам, иерархия представляет собой набор папок с неограниченным уровнем вложенности, а таблицы соответствуют файлам. От других систем управления данными IMBASE отличают:

• удобный и привычный интерфейс. При создании интерфейса особое внимание уделялось удобству пользования системой и реализации всех тех возможностей, к которым пользователь привык, работая в Windows. Это контекстно-зависимые меню, перетаскивание при помощи мыши, работа с буфером обмена и многое другое;

• мастера. При выполнении сложных действий, например при создании новых таблиц, можно прибегнуть к помощи мастеров, которые в пошаговом режиме проводят по нужному пути и не дают ошибиться;

• естественное представление иерархических структур. Специальная организация данных и форма визуального представления позволяют отображать данные в виде иерархической структуры и ускоряют поиск нужной информации;

• создание составных полей. Данные в полях могут включать ссылки на данные из других полей. Это позволяет генерировать поля из значений других полей. Например, можно одновременно использовать поля «Диаметр» и «Длина» в расчетных программах и для формирования поля «Обозначение». При изменении формы записи поля «Наименование» достаточно переопределить правило его формирования, не меняя данные в составляющих полях;

• вычисляемые поля. Больше нет необходимости пользоваться калькулятором, чтобы вычислить данные, которые зависят от других полей таблицы, например объем изделия. Нужно просто сделать соответствующее поле вычисляемым по формуле, например: ширина Ѕ высота Ѕ длина. Все вычисления система выполнит сама;

• графические изображения . Все элементы IMBASE (каталоги, справочники, папки, таблицы) могут иметь графическое изображение, связанное с ними. Это облегчает выбор элементов из таблиц и папок, а также позволяет создавать на их основе иллюстрированные справочники и слайдовые меню. Поддерживается работа с графическими изображениями в форматах EMF, WMF, ICO, BMP, JPG, JPEG, SLD и SLB.

Организация базы данных

Система IMBASE позволяет организовать удобную и наглядную иерархическую структуру данных, которая естественным образом отображает содержащуюся в базе информацию.

База данных IMBASE логически организована как двухуровневая система с раздельным хранением данных и состоит из двух частей. На верхнем уровне находятся каталоги. Каталог содержит набор папок и ссылок на таблицы. В записи каталога для каждой таблицы хранятся данные, которые являются общими для всех или для группы записей, например наименование, обозначение, ГОСТ, материал, покрытие и др. Каждый каталог имеет свой набор полей.

Выбор крепежных изделий из базы данных

Редактирование структуры каталога

На втором уровне находятся таблицы типоразмеров конкретных изделий. Например, для винтов хранятся данные о диаметре резьбы, длине винта и т.д. Данные по каждому виду изделия представлены в отдельных таблицах.

Каталог содержит множество записей, каждая из которых ссылается на конкретную таблицу базы, что позволяет рассматривать каталог как справочник по всем таблицам, хранящимся в базе данных. Иногда на одну таблицу базы могут ссылаться несколько различных записей каталога, например винты одного ГОСТа могут иметь различные покрытия, материал или исполнение. В этом случае в каталоге будет столько записей, сколько имеется вариантов изделия, причем все эти записи будут ссылаться на одну таблицу типоразмеров.

Такая структура позволяет хранить общую часть данных в одном месте и существенно облегчает изменение и сопровождение данных.

База данных, созданная в IMBASE, может использоваться всеми программными продуктами НПП «ИНТЕРМЕХ». Комплекс программ включает конструкторскую систему CADMECH, работающую в AutoCAD, Autodesk Inventor 10, Unigraphics NX3, Solid Edge v18, SolidWorks 2005, Pro/ENGINEER; систему ведения архива технической документации и информации о составе изделия Search; систему автоматизации технологической подготовки производства TechCard и другие продукты.

В настоящей публикации автор решил ограничиться вводной информацией о системе IMBASE и в цикле последующих статей собирается детально рассмотреть функциональные возможности системы, ее адаптируемость и применение в различных САПР, вопросы импорта и экспорта данных и многое другое.

Несмотря на то что система IMBASE является связующим звеном и информационным сервисом комплекса программных продуктов НПП «ИНТЕРМЕХ», она может выступать и как абсолютно самостоятельный продукт, и легко интегрироваться с различными CAD-системами. Развитой API-интерфейс позволяет широко применять IMBASE в различных областях компьютерного проектирования и обработки данных. Автор уверен, что вопрос создания и ведения иерархических баз данных стандартных элементов, материалов и других объектов, применяемых при проектировании узлов и изделий на предприятиях, очень актуален и заинтересует многих читателей, а инвариантность системы IMBASE привлечет к ней особое внимание.

САПР и графика 1`2006

Введение в моделирование подразделений от эксперта по САПР Мэтта Ломбарда

Дэвид Чедвик • 17 июня 2022 г. • ЧТЕНИЕ 2 МИНУТЫ

Мэтт Ломбард создал новое обучающее видео о том, как использовать моделирование подразделений в Solid Edge. Мэтт — известный автор и блогер в области CAD-моделирования, а также ведущий CADForum.net. Что важно для этой темы, опыт Мэтта включает в себя работу в качестве независимого подрядчика, проектирующего сложные пластиковые компоненты.

В приведенном ниже 18-минутном видеоролике Мэтт представляет концепцию моделирования подразделения и сравнивает ее с более традиционным моделированием граничного представления (b-rep), которое дизайнеры используют последние 50 лет. Моделирование подразделений было впервые реализовано в Solid Edge в 2020 году (версия 2021).

Потянув за клетку управления, чтобы создать «хвост» резиновой утки

Наследие Pixar в области моделирования подразделений

Встроенные возможности моделирования подразделений в Solid Edge основаны на OpenSubDiv, наборе библиотек с открытым исходным кодом для высокопроизводительного подразделения поверхностное моделирование. OpenSubDiv также используется собственной анимационной системой Pixar и постоянно совершенствуется с использованием опыта, полученного при создании отмеченных наградами анимационных фильмов.

Таким образом, та же базовая технология, которая используется для поддержки 3D-моделей ваших любимых персонажей, таких как Базз Лайтер, Эластика и Молния МакКуин, доступна в программном обеспечении Solid Edge 3D CAD от Siemens.

Моделирование подразделений отлично подходит для быстрого создания сложных форм. Это новый навык, которому вы должны научиться, и вы научитесь, только делая это.

Matt Lombard, CAD Blogger

Примеры резиновой утки, джойстика и шлема

Мэтт использует несколько замечательных примеров, чтобы помочь представить концепцию моделирования подразделений: модели резиновой утки, джойстика и шлема. Резиновая уточка может показаться странным примером, но она сочетает в себе как гладкие органические формы, так и более четкие края. Вместе все эти примеры полностью демонстрируют гибкость моделирования подразделений.

Примеры включают поворот каркаса управления в качестве шага в создании джойстика и добавление инженерных функций, таких как бобышки, в модель sub-d.

Опыт моделирования подразделений в действии

используйте рулевое колесо для управления клеткой управления в Solid Edge и других команд, таких как масштабирование, скручивание, изгиб и разделение. Он также демонстрирует, как добавлять инженерные элементы, такие как бобышки, которые используются для выравнивания и соединения различных компонентов пластиковой сборки.

Видео создано Мэттом Ломбардом (@mattatdesignstuff)

Будьте в курсе новостей Siemens Software, которые вам нужны больше всего. Начать

Программное обеспечение для моделирования подразделений | Dassault Systèmes

Что такое моделирование подразделений?

От дизайнеров часто требуется создавать формы, имитирующие органические объекты с плавными линиями. Создание этих форм требует другого подхода, чем использование предварительно определенных параметрических моделей. В то время как параметрические модели имеют свое место, их жесткие конструкции не подходят для изображения такого объекта, как корпус лодки , крыло автомобиля или эргономичный стул. Для создания подробного, реалистичного представления этих типов объектов многие дизайнеры предпочитают использовать моделирование подразделения.
 
 

Ознакомьтесь с решениями для моделирования подразделений в магазине Dassault Systèmes

Создавайте подробные 3D-модели с помощью 3D Sculptor, инновационного программного обеспечения для 3D-моделирования, доступного через предложение SOLIDWORKS Cloud.
 
3D Sculptor позволяет создавать сложные формы произвольной формы без необходимости использования локальной ИТ-инфраструктуры.

Предложение SOLIDWORKS Cloud

Приготовьтесь к следующему поколению дизайнерских решений, разработанных той же командой, которая представила вам SOLIDWORKS 3D CAD

SOLIDWORKS 3D Sculptor

Быстро и легко создавайте трехмерные органические формы с помощью моделирования подразделений в браузере

Свяжитесь с нашей командой

Если вам нужна дополнительная информация о наших продуктах или услугах, или вы хотите спросить о существующем заказе, мы здесь, чтобы помочь . Пожалуйста, заполните нашу форму поддержки. Наша команда быстро ответит, чтобы предложить поддержку.

Отправьте нам сообщение

Как работает моделирование подразделений?

Хотя моделирование поверхности подразделения является сложным процессом, полезно понимать основные принципы моделирования подразделения. Основной концепцией разделения поверхностей является акт разделения областей на более мелкие , более детализированные области .

Сабдив-моделирование позволяет дизайнеру придавать простой модели сетки любую форму, которую он хочет. Например, если у дизайнера есть сетчатая модель круга, он может щелкнуть точку, где сетка соединяется, а затем перетащить или потянуть эту точку, чтобы изменить форму модели. Это позволяет создавать конструкции произвольной формы, которые могут более точно отображать естественные изгибы.
 
Когда дизайнер толкает или тянет контрольную точку, специализированное программное обеспечение 3D CAD автоматически подразделяет полигоны в существующей модели . Это увеличивает количество вершин (соединяющих точек на сетке) и делает кривизну модели более плавной, округлой и реалистичной.
 
Это позволяет добавить в модель больше деталей. По мере увеличения подразделения каждая грань модели разбивается на четыре новых грани. Для этого программное обеспечение для трехмерного моделирования подразделения использует математический процесс , основанный на алгоритме Катмулла-Кларка.

Контент, связанный с моделированием подразделений

Параметрическое моделирование

Понимание возможностей параметрического моделирования

программное обеспечение для 3D-моделирования

Почему программы для 3D-моделирования так прочно вошли в нашу жизнь?

САПР

Почему САПР, система автоматизированного проектирования, является таким мощным инструментом

программное обеспечение для 3D-скульптуры

Раскройте свой творческий потенциал с помощью программного обеспечения для цифрового 3D-моделирования

Твердотельное моделирование

Почему программы для 3D-моделирования так прочно вошли в нашу жизнь?

Программное обеспечение для 3D CAD на основе браузера

Откройте для себя преимущества браузерной программы 3D CAD

Моделирование поверхности

Объяснение основ моделирования поверхностей

Каркасное моделирование

Что такое каркасное моделирование?

Прямое моделирование

Глубокое погружение в прямое моделирование

Нурб моделирование

Что такое NURBS-моделирование и почему оно так важно для программного обеспечения САПР?

Генеративный дизайн

Краткое руководство по основам генеративного дизайна

Онлайн 3D-моделирование

Почему онлайн-3D-моделирование — инструмент проектирования будущего

Каковы преимущества моделирования подразделений?

Больше контроля над формой модели

Использование моделирования подразделений в 3D-моделировании имеет ряд преимуществ. Моделирование подразделений можно использовать для быстрого и простого создания сложных форм и гладких поверхностей. Это позволяет дизайнеру лучше контролировать форму модели. Используя моделирование подразделений, дизайнер может создать невероятно детализированную 3D-модель, в которой плавные кривые сочетаются с острыми краями.

Интуитивно понятный процесс проектирования

Моделирование подразделений — это интуитивно понятный процесс, очень похожий на лепку фигурки из глины. Для создания 3D-модели с использованием методов разделения требуется очень мало времени, как только дизайнер привыкнет к используемому программному обеспечению. Изменения в дизайн можно вносить в режиме реального времени, что упрощает совместную работу с коллегами или клиентами.

Последний штрих для реалистичности

По сравнению с другими методами моделирования, такими как использование NURBS и полигональное моделирование сами по себе, моделирование подразделений выполняется быстрее и обеспечивает большую свободу проектирования. Это связано с тем, что он фактически сочетает в себе элементы обоих этих методов для создания 3D-моделей. Вы можете думать о полигональном моделировании как о грубой основе модели, о NURBS как об начальном уточнении базовой модели, а о моделировании подразделений как о последних штрихах, которые добавляют детали и реализм.

Каковы общие методы моделирования подразделений?

Подразделение Катмулла-Кларка

Алгоритм Кэтмулла-Кларка был изобретен Эдвином Кэтмуллом и Джимом Кларком в 1978 году. Он определяет поверхности рекурсивно, разделяя полигоны поверхности на меньшие области. Каждый раз, когда производится подразделение, алгоритм основывает новую область на ближайших вершинах. Алгоритм Кэтмулла-Кларка можно использовать для преобразования кубической формы в сферу, и он использовался во многих анимационных фильмах Pixar .0010 . Действительно, Эдвин Кэтмелл несколько лет возглавлял Pixar. Алгоритм Катмулла-Кларка лежит в основе всех инструментов трехмерного моделирования подразделений.

Подразделение Ду-Сэбина

Этот алгоритм был создан Дэниелом Ду и Малкольмом Сэбином в 1978 году. В то время как метод Кэтмулла-Кларка основан на бикубических однородных B-сплайнах, подразделение Ду-Сэбина использует биквадратичное однородное B- шлицы. Многие специалисты считают, что подразделение Ду-Сэбина проще в использовании, чем Катмулла-Кларка, при работе со сложными формами . Наряду с Кэтмуллом-Кларком это наиболее широко используемый метод подразделения.

Подразделение цикла

Метод подразделения цикла был создан Чарльзом Лупом в 1987 году и основан на алгоритмах, разработанных Кэтмуллом-Кларком и Ду-Сабином. Однако, в отличие от этих алгоритмов, метод Loop использует треугольные сетки вместо четырехугольных. Используя подразделение Loop, треугольные поверхности делятся на четыре треугольника. Метод подразделения Loop легко масштабируется и часто используется для изображения сложных, очень подробных природных объектов, таких как скалы.

Подразделение бабочки

Подразделение бабочки было изобретено в 1990 году учеными Дином, Левиным и Грегори и модифицировано Коббельтом, Зориным, Шредером и Свелденом в 1996 году. Метод подразделения бабочки — это метод интерполяции, который можно использовать для изображения объектов. с очень сложными жидкими поверхностями, такими как бассейн с водой.

Каков процесс создания моделей подразделения?

Процесс моделирования подразделений начинается с того, что дизайнер создает модель базовой сетки с использованием полигонов. Эта модель будет отображать самую основную топологию модели. Затем дизайнер применяет подразделение , предписывая программному обеспечению преобразовать базовую полигональную сетку в поверхность подразделения. Фактическое моделирование подразделения выполняется путем выталкивания и вытягивания вершин для изменения формы примитивной модели. Таким образом, дизайнер может усовершенствовать базовую модель от грубой примитивной формы до плавного, реалистичного изображения объекта.

Советы по созданию эффективных моделей подразделений

Одна из лучших практик для создания чистых и эффективных сабдивных сеток — избегать использования треугольников и полюсов, поскольку они могут вызывать артефакты сглаживания. При создании меша также следует позаботиться о том, чтобы вершины располагались равномерно и с большей плотностью в областях, требующих большей детализации.
 
Дизайнеры также должны помнить, что рабочий процесс моделирования подразделений должен имитировать естественные формы. Акцент должен быть сделан на достижении реалистичной формы, имитирующей естественную анатомию.

Магазин 3DEXPERIENCE

Ознакомьтесь с решениями Dassault Systemes

Откройте для себя мощные решения для моделирования на основе браузера от Dassault Systemes. Вы можете создавать все, что пожелаете, где бы вы ни находились, с 3D EXPERIENCE.

Платформа 3DEXPERIENCE

Объединение данных и людей для развития инноваций

Платформа 3D EXPERIENCE в облаке дает вам доступ к различному набору приложений, которые позволяют вам проектировать, моделировать, информировать и совместно работать над проектом.

Для чего используется субдивизионное моделирование?

Моделирование подразделения используется как для низкополигонального моделирования , так и для высокополигонального моделирования . Эта техника берет свое начало в моделировании персонажей для анимационной индустрии, но теперь также используется для изображения персонажей в видеоиграх.
 
Моделирование подразделений также широко используется в авиационном и автомобильном конструировании для детализации плавных кривых и плавных линий современных транспортных средств . Поскольку моделирование подразделений может представлять реалистичные текстуры и естественные формы, это популярный метод создания архитектурных визуализаций.
 
Многие компании также используют моделирование поверхности подразделения в процессе проектирования продукта . Способность моделирования подразделений точно имитировать материалы означает, что компании могут демонстрировать продукты без необходимости создавать физические прототипы.

Есть ли недостатки в использовании моделирования подразделений?

Поскольку моделирование подразделений является в первую очередь методом органического моделирования, оно плохо подходит для моделирования твердых поверхностей или для создания геометрически точных моделей . Хотя процесс моделирования подразделений относительно прост, требуется крутая кривая обучения, чтобы по-настоящему овладеть этой техникой.
 
Также могут возникнуть проблемы с производительностью и эффективностью, связанные с моделированием подразделений, особенно со сложными моделями. Хотя моделирование подразделений позволяет дизайнерам экспериментировать с формами, оно не обладает такой точностью, как другие методы проектирования. Потому что нет дерева истории, может быть трудно воспроизвести или отменить изменения , внесенные в модель. Отсутствие непрерывности в рабочем процессе моделирования подразделений может затруднить процесс проектирования, поскольку итерации необходимо выполнять с нуля.

Моделирование подразделений — Заключение и перспективы

Моделирование подразделений — это метод проектирования, используемый для создания 3D-моделей с высоким разрешением, которые имеют органических кривых и реалистичные детали . Используется для сглаживания краев модели сетки , добавляя больше вершин и полигонов, сохраняя при этом целостность формы модели.
 
Используя приемы выталкивания и вытягивания произвольной формы для манипулирования моделью, моделирование с подразделениями является быстрым и интуитивно понятным , что позволяет дизайнерам экспериментировать с идеями и проявлять творческий подход, не беспокоясь о поломке модели или заданных параметров. Он обычно используется на концептуальных этапах проектирования продукта.
Цель моделирования подразделений состоит в том, чтобы создать реалистичные, естественно выглядящие формы из полигональных моделей с острыми краями. Впервые использованное в анимационной индустрии, моделирование поверхности подразделения теперь используется в автомобильной и авиационной промышленности, архитектурных фирмах и индустрии развлечений.
Любой, кто рассматривает возможность карьеры дизайнера или инженера, должен хорошо знать методы моделирования подразделений и ознакомиться с программным обеспечением для моделирования подразделений.

Почему стоит выбрать Dassault Systèmes для моделирования подразделений?

Получите доступ к превосходному программному обеспечению для моделирования подразделений

Платформа 3D EXPERIENCE представляет собой облачную цифровую среду, в которой дизайнеры могут хранить и обмениваться файлами, сотрудничать и общаться с коллегами, а также получать доступ к нескольким мощным ролям Dassault Systèmes CAD и PLM . Вы можете получить доступ к 3D ОПЫТНАЯ платформа на любом устройстве с доступом в Интернет, в любое время и в любом месте.
 
Вы можете получить доступ к нашему интуитивно понятному и гибкому инструменту моделирования подразделений 3D Sculptor через платформу 3D EXPERIENCE. 3D Sculptor имеет ряд функций, которые позволят вам создавать высокодетализированные, реалистичные 3D-модели. Если есть какие-либо другие роли, которые вас интересуют, вы можете приобрести их на столько времени, сколько пожелаете.

Приобретите надежного и опытного партнера по САПР в лице Dassault Systèmes

Компания Dassault Systèmes, обладающая более чем 40-летним опытом разработки передового программного обеспечения САПР, является настоящим первопроходцем и остается лидером отрасли.
 
Наша компания состоит из 11 брендов , которые предназначены для предоставления инженерам, создателям и дизайнерам инструментов, необходимых им для формирования будущего. От решений для управления проектами до программного обеспечения PLM до новейшего программного обеспечения 3D CAD — у Dassault Systèmes есть решения, которые вы искали.

Исследуйте вдохновляющий контент

Часто задаваемые вопросы

Моделирование подразделения используется для создания органичных форм из полигональных моделей с жесткими краями.