Универсальная технология доступна существующим и новым клиентам компании с апреля 2006 года. На данный момент испытать технологию в работе вы можете приняв участите в программе предварительного доступа (EAP), после регистрации на сайте.

Интеграция параметрического ядра с геометрическим: универсальный подход от ЛЕДАС

Подавляющее большинство современных САПР и систем трёхмерного моделирования от самых простых до самых сложных построены вокруг геометрического ядра. Геометрическое ядро — это тот набор объектов, интерфейсов и внутренних структур данных, который позволяет всем пользовательским функциям и приложениям в рамках САПР работать с общей моделью. Более того, эта модель зачастую может средствами ядра быть сохранена или передана как пользователям этой же САПР, так и в другие приложения (CAM и CAE системы и даже в другие САПР). Модель содержит геометрические и топологические свойства разрабатываемого изделия — форму, размеры, относительное расположение, связи вида часть-целое между его конструктивными элементами и сборками. Ядро отвечает за внутреннее представление модели, её создание, изменение (включая достаточно сложные геометрические преобразования) и отображение.

Геометрическое ядро — достаточно сложный программный компонент и на его создание могут уйти сотни человеко-лет и потому всё чаще разработчики САПР выбирают ядра сторонних производителей, таких как Spatial (ядро ACIS), UGS (ядро Parasolid) или PTC (ядро Granite). Существуют даже геометрические ядра с открытым кодом, например OpenCASCADE (сейчас принадлежит Principia Research & Development). Покупное ядро даёт разработчикам САПР возможность сосредоточиться на функциях собственно САПР не думая над сложными алгоритмами вычислительной геометрии и графического рендеринга. Кроме того, поставщики ядер поддерживают самое последнее оборудование, и использует новейшие алгоритмы в области компьютерной геометрии, что позволяет разработчикам САПР идти в ногу со временем, с минимальными затратами создавая системы, которые используют максимум мощности современных компьютерных систем. Справедливости ради, надо отметить, что существует и немало САПР, построенных на собственных ядрах. Обычно это разработки с солидной историей и в ядро вложены годы работы. Собственное ядро даёт ряд преимуществ: во-первых в нём всегда можно реализовать то, что нужно именно для данной системы, во-вторых оно даёт доступ к модели на очень низком уровне, что позволяет реализовывать многие функции проще, ну и в-третьих сопровождение и развитие собственного ядра на порядок оперативнее и точнее, ведь не надо обращаться в службу поддержки другой компании, объяснять проблему и ждать очередного обновления.

Рост вычислительной мощности современных компьютеров приводит к тому, что многие функции, ранее доступные только в больших САПР, теперь становятся фактически стандартными даже в средних и настольных системах. Ярким примером может служить параметрическое проектирование — возможность наложения параметрических связей между объектами модели: если, например, раньше длины на чертеже применялись как инструмент, то теперь они становятся частью модели и изменение одного размера приводит к изменению других параметров чертежа, чтобы все наложенные ограничения остались выполнены (ну или, если не повезёт, к диагностике противоречия). Большинство геометрических ядер не поддерживают параметрическую функциональность совсем или поддерживаю её в ограниченном объёме. Для полномасштабной поддержки нужно другое ядро — параметрическое. На рынке таких ядер не много, из самых известных — DCM британской компании D-Cubed (была куплена компанией UGS) и LGS российской компании ЛЕДАС. О параметрических ядрах мы достаточно подробно писали в предыдущих своих публикациях и здесь мы на их описании останавливаться не будем.

Оба упомянутых ядра универсальны и могут быть использованы с любым геометрическим ядром, как лицензируемым, так и собственным. Однако, понятно, что UGS выгоднее развивать и распространять DCM вместе со своим геометрическим ядром Parasolid. Компания ЛЕДАС была и остаётся независимым разработчиком и в подтверждение этого компания выпускает универсальную технологию для встраивания LGS в системы, построенные на любых геометрических ядрах.

Для интеграции параметрического ядра с геометрическим в рамках одного приложения необходимо реализовать следующие интерфейсы:

• Вызов функций параметрического ядра из приложения для пересчёта координат объектов;
• Передачу данных из геометрического ядра в параметрический решатель: данные включают объекты и ограничения модели, а также параметры этих объектов и ограничений.
• Поддержку топологических связей между объектами модели для сохранения её целостности.
• Возврат данных обратно в геометрическое ядро. Возвращаются только параметры и статусы объектов и ограничений.
• Отображение ограничений в графическом представлении модели. Часть визуальных средств может быть переиспользована (например, расстояния и углы), а часть надо делать специально (например, отображение параллельности или концентричности).

Проанализировав опыт интеграции LGS с OpenCASCADE и ACIS эксперты компании ЛЕДАС выяснили, что более 80% интеграционного кода не зависит от геометрического ядра и призвано смоделировать сложные объекты и функции геометрического ядра более простыми объектами и ограничениями ядра параметрического. Так, например, отрезок из геометрического ядра распадается в параметрическом ядре на две точки, прямую и два ограничения.

Интеграция геометрического и параметрического ядра. Подход ЛЕДАС

По результатам этих исследований была разработана библиотека для упрощения интеграции LGS с любыми геометрическими ядрами и целая технология на основе этой интеграционной библиотеки. Независимо от того, какое ядро лежит в основе той или иной САПР или системы трёхмерного моделирования, и какая версия LGS используется, технология позволяет максимально быстро и просто интегрировать LGS с геометрическим ядром и приложением. Библиотека как раз и содержит те 80% кода общего для интеграции с любым ядром будь то ACIS, Parasolid, Granite или вообще собственное ядро. Она содержит моделирование сложных объектов простыми, высокоуровневые функции работы с LGS, средства работы с пользовательскими объектами для передачи данных обратно в приложение. На основе библиотеки была разработана универсальная технология, позволяющая заметно упростить интеграцию: она позволяет разработчику сосредоточиться на кодировании только тех частей, которые существенно зависят от геометрического ядра и приложения. Из приведённых пяти интерфейсов она упрощает реализацию четырёх: лишь отображение ограничений никак не поддерживается, поскольку сильно зависит от конкретного приложения.

Опыт показывает, что в различных геометрических ядрах данные представляются существенно по-разному. Так в OpenCASCADE геометрические объекты — лишь элементы истории изменения топологических объектов и чтобы вернуть данные в приложение надо не модифицировать исходные объекты, а создать новые — они попадут в более высокоуровневый объект как элементы истории его изменения. В самом же приложении все ссылки идут на этот высокоуровневый объект. В других случаях геометрический объект может быть достаточно высокоуровневым и надо менять лишь его свойства, чтобы сохранились все ссылки на него в приложении. Чтобы поддержать всё многообразие представлений данных одной библиотеки было бы недостаточно. Потому частью технологии является настраиваемый генератор шаблона интеграционного модуля. Удобный в использовании помощник позволяет задать ряд параметров (включая и дисциплину использования объектов геометрического ядра, версию LGS, необходимость генерации тестового приложения) и выдаёт набор заготовок исходного текста для работы со структурами данных пользователя. В эти заготовки разработчик САПР должен будет вписать свои процедуры, семантика которых зафиксирована и чётко документирована. В результате получится интерфейсная библиотека, вызовы которой и будет использовать интеграционная библиотека для связи с геометрическим ядром.

Документация — важная часть описываемой технологии, позволяющая максимально упростить кодирование тех частей интеграционного модуля, которые нельзя сделать общими. Другой важной частью технологии является полнофукнциональный пример её использования — интеграционный модуль для приложения на ядре OpenCASCADE позволяет понять какие функции и как именно необходимо реализовать для полноценной интеграции. Как показывает практика, имея перед глазами работающий образец, написать код аналогичного программного модуля существенно проще. Кроме того, вместе с заготовкой для интерфейсной библиотеки может быть сгенерировано тестовое приложение. Оно позволяет загружать модели, описанные на специальном языке, и сохранять их в родном формате геометрического ядра, после чего эта модель может быть загружена в САПР и проанализирована. Само тестовое приложение использует интерфейсную библиотеку, а не работает напрямую с геометрическим ядром. Такая архитектура позволяет генерировать тестовые приложения для любых ядер, даже для тех о которых специалисты компании ЛЕДАС никогда не слышали.

Универсальная технология для интеграции LGS в приложения будет доступна клиентам и партнёрам компании ЛЕДАС уже в марте месяце. Об условиях распространения обращайтесь непосредственно к специалистам компании по адресу info@ledas.com.

Вам помогут не только получить доступ к интеграционному модулю, но и подобрать необходимую вам конфигурацию LGS и даже окажут консультации по интеграции LGS с наиболее распространёнными геометрическими ядрами: ACIS, Parasolid, Granite.