4.7.7. Классификация и обзор ядер
геометрического моделирования
Ядро геометрического моделирования (в англоязычной лите
ратуре Geometric modeling kernel, Graphics kernel) является сердцем
каждой компьютерной системы ЗD-моделирования. Вычисли
тельную часть компьютерных систем в периодической литерату
ре иногда так и называют «Солвер» (Geometric solver, от англий
ского solve — решать).
Ядро, включенное в состав САПР, воспринимает и обраба
тывает команды прикладных программ, сохраняет результаты
в виде файлов графических форматов и даже может осуществлять
вывод изображения на технические устройства отображения ин
формации.
Архитектура программного обеспечения САПР должна иметь
безукоризненную интеграцию между всеми ее подсистемами
и низкоуровневыми компонентами ядра, обеспечивая поддерж
ку всех функций приложения, устойчивость к ошибкам и высо
кое быстродействие.
224
ядро - это объектно-ориентированная библиотека, реали-
зуюшая взаимосвязанный набор функций, составляющих ма-
матический аппарат определенного метода геометрического
моделирования, предназначенная для разработки прикладного
программного обеспечения САПР.
Возможности геометрического ядра должны позволять разра
ботчикам прикладного программного обеспечения оперировать
на уровне подпрограмм следующими основными функциями:
- созданием плоских (2D) базовых примитивов (точек, ли
ний, фигур) и выполнением операций преобразования с ними;
- созданием объемных поверхностей (3D) и набором опера
ций отсечения и преобразования поверхностей;
- созданием объемных (3D) базовых элементов формы (па
раллелепипеды, шары, конусы и т.д.);
- созданием плоских и объемных объектов на основе кинема
тических операций;
- описанием каркасных, поверхностных и твердотельных
объектов;
- поддержкой обобщенной технологии гибридного модели
рования;
- нахождением пересечения, соприкосновения и удаленно
сти плоских и объемных поверхностей и тел;
- операциями сопряжения и сшивки поверхностей;
- операциями сопряжения граней твердого тела;
- булевыми операциями над твердотельными объектами;
- преобразованием объемного тела в тонкостенное (эквиди-
станта твердых тел);
- расширенным набором операции для автоматизации мо
делирования (автоматические построения сечений, скруглений,
aасок, создание литейных уклонов, симметричное отражение,
копирование и создание массивов графических элементов и т.д.);
- листовым моделированием (Shit metal);
- автоматическим проецированием и созданием ассоциатив
ных видов;
- вычислением массово-инерционных характеристик;
- записью и сохранением моделей на электронных носителях
d Различных геометрических и графических форматах;
225
Раздел 4. Компьютерная графика и геометрическое моделирование^
- интерфейсом, позволяющим импортировать данные из
других геометрических систем;
- генерацией сеточного (топологического) описания поверх
ностей;
- операцией компьютерной графики и визуализации моделей
(моделирование цвета, отражения, теней, фактуры, рендеринг
и т.д.).
Операции интерактивного человеко-машинного диалога
реализация проектных процедур и алгоритмы параметризации
геометрических моделей чаще всего в ядро не входят и выполня
ются разработчиками САПР.
Можно выделить три типа ядер геометрического моделиро
вания:
- коммерческие, распространяемые по договору (лицензи
руемые) ядра;
- свободно распространяемые, доступные в исходном коде
(открытые) ядра;
- закрытые, практически нераспространяемые (частные),
ядра.
Лицензируемые ядра геометрического моделирования разраба
тываются профессиональной командой специалистов по ком
пьютерному геометрическому моделированию и поддержива
ются одной коммерческой компанией, которая лицензирует их
(полностью уступает все права или передает на временное ис
пользование) другим компаниям для разработки собственных
CAD-систем.
Геометрическое ядро Parasolid (Parasolid graphics kernel) при
надлежит фирме SPLMS (бывшая Unigraphics PLM Solutions —
UGS) [163]. По сведениям разработчиков, Parasolid используется
более чем в 200 различных программных продуктах. Со времени
приобретения этой технологии у компании Shape Data в 1988 г. UGS
обеспечивает непрерывное развитие и перенос ядра на новые ап
паратные и системные платформы. Например, с 2005 г. Parasolid
v 16.1 стал доступен и в среде 64-битной операционной системы
х86 Linux.
Геометрическое ядро Parasolid обеспечивает реализацию тех
нологии твердотельного моделирования, интегрированные по
верхности свободной формы и гибридное моделирование. Име-
226
4.7. прикладное программное обеспечение геометрического моделирования
ются возможности генерации сеточного описания поверхностей
решения САМ- и CAE-задач, а также функции визуализации
моделей.
Разработчики Parasolid были пионерами так называемой «тех
нологии прямого моделирования», которая позволяет пользова
телям интуитивно модифицировать непараметризованные моде-
или, как будто бы они имеют параметры.
Parasolid один из первых стал поддерживать SMP (многопро
цессорное аппаратное обеспечение), что позволило увеличить про
изводительность вычислений при наличии мультипроцессорной
или многоядерной компьютерной системы.
Parasolid включает более чем 600 объектно-ориентированных
функций для приложений, работающих в различных операцион
ных системах (Windows, начиная с NT и выше, UNIX и его раз
новидности Solaris, LINUX и пр.).
Прежде всего, все новинки ядра Parasolid внедряются, конеч
но, в основные программные продукты самой фирмы, принад
лежащие SPLMS (UGS) - Unigraphics и Solid Edge.
На этом ядре разработано много CAD/CAM/CAE систем
в том числе и другими компаниями, к примеру, CADMAX Corp.
(True Solid/Master) и SolidWorks Corp. (SolidWorks), Parametric
Technology Corp. (Pro/DESKTOP), Top Systems (T-Flex CAD),
Bentley Systems (MicroStation Modeler), Visionary Design Systems
(IronCAD), Ansys Inc. (ANSYS), Mechanical Dynamics (Adams),
MSC.Software (NASTRAN).
Parasolid позволяет сохранять геометрические модели в соб
ственном формате ParaSolid (расширение *.x_t) и ParaSolid Binary
(двоичный файл с расширением *.х_b). В дополнение к формату
обмена XT ядро позволяет организовать трансляцию и восста
новление данных из других систем моделирования с помощью
специальной технологии Tolerant Modeling. В 2000 г. был выпу
щен основанный на международном стандарте XML (формат
еХТ) для расширения возможностей обмена данными с другими
программными продуктами.
Дополнительное преимущество использования одинаковых
лицензированных ядер Parasolid заключается в том, что различ
ные автоматизированные системы могут иметь прямую совме
стимость через форматы обмена *.x_t, *.x_b.
227
