Володимир Малюх
Протягом останнього року в нашій галузі активно обговорюється технологія т.зв. прямого редагування геометрії. З'явилися такі цікаві продукти як SpaceClaim, цілком заснований на цій парадигмі, такі гранди як Siemens PLM Software і Dassault Systems також оголосили про використання цієї технології в своїх продуктах шостого (який збіг!) Покоління. У спеціалізованій пресі досить багато публікацій про те, що ця технологія дає, яку функціональність додає, проте у пересічних читачів і користувачів САПР нерідко виникає питання - а що ж це таке «зсередини»?
Мова на ділі йде про досить відомому методі параметризації геометрії, званому в професійному колі варіаційним, що приходять або на зміну, а вірніше на додаток до звичного в сучасних САПР підходу, заснованого на історії (дереві) побудови моделі (history-based-design). Цей метод параметризації моделей знайшов собі широке застосування в останні 15-20 років завдяки високій ефективності і достатній простоті в програмній реалізації. Суть його проста - кожен новий конструктивний елемент завданням своїх параметрів однозначно позиціонується щодо раніше побудованих елементів. Модифікація елементів відбувається шляхом зміни значення їх параметрів. При зміні значення параметра одного елемента відбувається перерахунок (оновлення) його форми, а також перерахунок форми всіх елементів, побудованих на його основі (наприклад, при зміні плоского профілю відбувається перерахунок форми побудованої на його основі криволінійної призми).
Однак, проблема до даного підходу виникає тоді, коли у користувача з'являється потреба позиціонувати один щодо одного два і більше раніше побудованих елемента. В цьому випадку доведеться повернутися до побудови одного з цих елементів і змінити спосіб його параметризації, що далеко не завжди представляється можливим. Ситуація стає ще гірше, якщо користувач спробує поставити циклічні залежності між елементами. У цьому випадку більшість традиційних систем, заснованих на історії побудови, просто відмовляться мати справу з такими моделями, адже процедура їх перестроювання при зміні значень параметрів виявиться зацикленої. Нарешті, третій недолік традиційного параметричного підходу на основі історії побудови полягає в тому, що користувачеві постійно доводиться мати справу з повністю певної геометричною моделлю без внутрішніх ступенів свободи, що обмежує можливості її редагування (можна лише редагувати параметри кожного елемента по черзі).
На противагу підходу, заснованого на історії побудови моделі, була запропонована концепція варіаційного підходу до проектування, основною ідеєю якого є можливість зв'язування конструктивних елементів і визначають їх параметрів за допомогою обмежень. Обмеження - це декларативна (тобто призначається) специфікація, що задає зв'язок між геометричними елементами моделі та їх параметрами. Такий зв'язок може бути як логічної (паралельність двох відрізків, дотик площині і сфери), так і параметричної (довжина відрізка, радіус заокруглення, кут сполучення граней). Накладаючи і видаляючи такі обмеження, а також змінюючи значення їх параметрів, користувач може змінювати геометричну форму виробу. В цьому випадку система автоматизованого проектування автоматично підбирає такі значення параметрів конструктивних елементів, які забезпечують задоволення всіх заданих користувачем обмежень на їх взаємне розташування. Вигідним відмінністю варіаційного підходу від підходу, заснованого на історії побудови, є повне розкріпачення творчої думки проектувальника, який отримує потужний інструмент для редагування геометричних форм. У будь-який момент побудови між елементами моделі можна задати або видалити обмеження, а також поміняти значення їх параметрів. Свобода в завданні обмежень дозволяє мати справу з циклічними залежностями і не цілком визначеними моделями (залишилися ступеня свободи користувач може використовувати для інтерактивного редагування моделі). Розуміти і редагувати такі декларативні специфікації (на основі обмежень) набагато простіше, ніж історію побудови моделі, що робить легким роботу кількох проектувальників над однією моделлю. Коротко ключові відмінності двох підходів до параметричного проектування представлені в таблиці.
Сам по собі варіативний підхід не є новинкою і вже більше десятиліття широко використовується в системах геометричного моделювання та в САПР зокрема, наприклад в створенні двовимірних ескізів для подальшої побудови тривимірних тіл, або в системах моделювання кінематики. Існували й експериментальні реалізації повністю параметричних моделлер. Однак «провязка» всієї моделі геометрії, починаючи від первинних елементів і закінчуючи складними збірками в реальних САПР і на практичних промислових проектів був важко реалізуємо 10 років тому, коли закладалися основні архітектурні принципи тих САПР, які ми використовуємо на практиці зараз. Потрібно пам'ятати, що цикл створення нового покоління продукту в САПР вельми довгий, і становить близько п'яти років. І те, що ми бачимо зараз в з'являються системах прямого редагування геометрії на ділі задумано 3-5 років тому.
Замінює чи синхронне моделювання традиційний підхід з історією побудов? Швидше - доповнює. Саме по собі наявність інформації про історію побудови часом є цінним, наприклад з точки зору технолога. Синхронна технологія дозволяє, зберігши цю інформацію, редагувати геометрію більш вільно, не обмежуючись жорсткими рамками послідовності побудов.
При використанні варіаційної технології все, що буде потрібно зробити - змінити значення призначеного розміру - відстані між осями отворів. Все інше буде зроблено автоматично, тому що система врахує умова концентричности між зміненими отворами і циліндричними поверхнями на кінцях підстави, умова дотичності бічної твірної до цих поверхонь і перевичісліт нову довжину підстави.
