Раздел 4, Компьютерная графика и геометрическое моделирование

Геометрическое ядро ACIS 3D Geometric Modeler (The АСIS

Modeling Kernel) разработано специализированной программист­

ской фирмой Spatial Corporation [154].

ACIS - это объектно-ориентированная геометрическая би­

блиотека, написанная на профессиональном алгоритмическом

языке «С++», которая включает процедуры каркасного, по­

верхностного и твердотельного моделирования. Ядро дает раз­

работчикам программ богатый выбор геометрических опера­

ций для конструирования и манипулирования сложными 2D

и ЗD-моделями, а также полный набор булевых операций. Его

математический интерфейс Laws Symbolic и основанное на ши­

роком применении NURBS представление объектов позволяют

интегрировать в одной модели поверхностное и твердотельное

описание. ACIS содержит более чем 50 подпрограмм, реализу­

ющих все основные геометрические преобразования, включая

пространственное изменение масштаба, средства работы с по­

верхностями, генерацию сточного описания поверхностей (яче­

истую топологию), фасеточное представление и интерактивный

рендеринг VISMAN (Visualization Manager) для визуализации

моделей.

Коммерческая политика Spatial основывалась на том, что раз­

работчики получали геометрическое ядро для изучения и опыт­

ной эксплуатации как открытую систему и не платили за ли­

цензирование до момента выпуска ими готового программного

продукта на этом ядре.

Ядро ACIS стало осуществлять вывод геометрических моделей

в собственный формат файлов SAT (расширение *.sat), который

большинство САПР могло читать напрямую.

На базе ядра ACIS реализовано геометрическое модели­

рование в системах Bravo (Applicon), Cimatron (Cimatron Ltd),

MasterCam (CNS Software inc.), CADKEY (Kubotek), Power Mill

(Delcam Ltd), AutoCAD, Autodesk Mechanical Desktop и Autodesk

Inventor (Autodesk).

В 2000 г. независимая коммерческая фирма Spatial Corporation

была куплена мощной корпорацией Dassault Systemes (DS) [95],

известным производителем полномасштабных PLM-решений

на базе тяжелой машиностроительной САПР САTIА, чем был

дан новый поворот в судьбе этого ядра. В рамках DS образовано

228

Прикладное программное обеспечение геометрического моделирования

автономное подразделение Spatial и дочерняя компания, под на­

званием PlanetCAD Inc.

После поглощения Spatial геометрическое ядро ACIS 3D про-

должает лицензироваться на коммерческой основе. Кроме того,

DS заявила о переходе новой разработки CATIA V5 на абсолют-

новое геометрическое ядро. Нетрудно предположить, что это

"новое" ядро CATIA имеет совершенно определенные близко-

оодственные связи с ACIS.

Геометрическое ядро Granite One для своего программного

продукта Pro/ ENGINEER использует один из мировых лидеров

в разработке машиностроительных САПР - американская фир­

ма РТС [147].

Первоначально в РТС не раскрывали информацию о сво­

ей системе геометрического моделирования. Однако в 2001 г.

компания объявила о распространении лицензий на свое гео­

метрическое ядро для обеспечения совместимости с другими

САПР и выпустила сервисный пакет, упрощающий работу

с API-интерфейсом Granite, который позволил реализовать вза­

имодействие с объектами посредством Java, СОМ, а также С + + .

Преимущества заключаются в том, что у открытой системы по­

является целый шлейф приложений, выполненных сторонними

разработчиками, а значит, возрастает и ее популярность. Granite

One включает в себя библиотеки, обеспечивающие возможности

ассоциативного моделирования, а также среду разработки для

быстрого создания и отладки приложений.

Фирменной отличительной особенностью ядра Granite яв­

ляются так называемые «объекты-фичерсы» (от английского

features - особенность, свойство). Фичерсы являются частью

объектной модели Granite. При этом каждая моделирующая опе­

рация связана с использованием какого-либо объекта. В каж­

дом фичерсе содержится вся информация о геометрии, а также

история ее создания, с операциями Rollback (прокрутить на­

зад), Undo (отменить) и Redo (вернуть). Таким образом, коман­

ды Управления историей операций могут быть доступны в любое

время на уровне модели, а не только во время текущего сеанса

моделирования. Все изменения конкретной модели сохраняют-

ся непосредственно в ней самой, а следовательно — не нужда­

й с я в регенерации при последующей загрузке модели из файла.

229

4.7. Прикладное программное обеспечение геометрического моделирования

ной эры. И сейчас многие компании придерживаются такого

же подхода. могут «видеть» фичерсы и использовать их историю построения'

В их числе Dassault Systemes [95], разработчики си-

стем среднего класса - thinkЗ [162] и VX Corporation, отечествен-

ные фирмы - «АСКОН» (КОМПАС) [100], НПЦ «Гемма» (ГЕМ-

МА 3D) [128], НИЦ АСК (КРЕДО) [143], СПРУТ-технологии

(SprutCAD) [155] и др.

чиков, использование такого приема значительно упрощает ра­

боту по созданию прикладных программ для моделирования.

Возможности Granite включают представления вспомогатель­

ной геометрии, а также граничные представления твердотель­

ных моделей. Эти представления оптимизированы для решения

задач моделирования, характерных для процесса инженерной

разработки продукции. Granite поддерживает определения раз­

личных типов кривых и поверхностей. Кривые могут быть лини­

ями, дугами, эллипсами, параболами, гиперболами, сплайнами,

B-сплайнами и композитными кривыми. Типы поддерживаемых

поверхностей — плоские, цилиндрические, конические, торы,

поверхности вращения, сплайновые и и-сплайновые поверхно­

сти. Все кривые и поверхности, хранящиеся в Granite, являются

непроцедурными, причем всегда, когда это возможно, использу­

ется аналитическая геометрия.

Файлы, содержащие геометрические модели Granite, ассо­

циативны, т.е. каждый раз, когда в приложении, написанном на

Granite, осуществляются изменения модели, соответствующие

изменения происходят и в последующих связанных приложе­

ниях; при этом нет необходимости в дополнительной процедуре

экспорта данных.

Для обмена данными с другими системами предусмотрены

двусторонние трансляторы в форматах IGES, STEP, VDA и ACIS

SAT.

Закрытые(частные)ядрагеометрическогомоделированияразраба-

тываются и поддерживаются самими фирмами-производителями

прикладного программного обеспечения САПР для использова­

ния исключительно в своих системах. Эти ядра обычно не рекла­

мируются и не документируются, а иногда считаются «ноу-хау»

фирмы разработчика.

Программирование всей системы «с нуля» должны были ве­

сти создатели первых САПР, появившихся еще на заре компью-

230

Преимуществом «своих собственных» ядер является более глу­

бокая интеграция с интерфейсом приложения. Как результат это­

го - большие возможности управления системой-пользователем,

например, неограниченное число шагов отмены (отката, undo)

и повтора (возврата, redo) выполненных команд. Собственное

ядро даёт доступ к модели на самом низком уровне, что позво­

ляет более гибко реализовывать многие проектные процедуры и

сценарий диалога с пользователем. Сопровождение и развитие

уникального ядра хоть и обходится дороже, чем покупка тиражи­

руемого продукта, но оправдывается оперативностью развития,

модификации и обновления.

В эпоху глобализации и перехода на промышленные техно­

логии программирования выдерживать чистоту и самодостаточ­

ность программного продукта достаточно сложно. Так, например,

мы уже обсуждали поглощения, выполненные корпорацией DS,

одним из ведущих производителей геометрических ядер. Более

того, Dassault Systemes не скрывает, что тесно сотрудничает в об­

ласти разработки решателей с российской фирмой ЛЕДАС [132].

Геометрическое ядро Thinkdesign kernel является основой CAD-

системы «ThinkЗ» компании THIN КЗ Inc.

Его архитектура дает возможность разработчикам фирмы ис­

пользовать параметризированные твердые тела, расширенные

средства по моделированию поверхностей, каркасные структуры

и 2D-черчение в одной CAD-системе.

Топология ядра thinkdesign делает возможным смешивать по­

верхности и твердые тела, импортировать и использовать несовер­

шенную ЗD-геометрию, полностью интегрировать 2D-чертежи

в трехмерные базы данных и обеспечивает диагностическую ин­

формацию на событие, когда операция твердотельного модели­

рования не может быть завершена. Ядро также может назначать

переменные допуски к различным геометрическим примитивам

[162].

231