Синхронная технология Solid Edge

В 2008 году впервые выходит версия продукта Solid Edge® от Siemens PLM Software с приставкой ST, что означает Synchronous Technology . Синхронная технология является одним из главных преимуществ продукта, позволяющего значительно сократить время проектирования изделий и ускорить вывод их на рынок. Что же такое синхронная технология и в чем ее особенности?

Синхронная технология является способом моделирования, сочетающим в себе преимущества прямого и параметрического моделирования и компенсирующим их недостатки.

При параметрическом моделировании основой геометрии модели являются параметры ее конструктивных элементов, а также связи между этими параметрами. Связи между конструктивными элементами задаются иерархически и обычно отображаются в так называемом дереве модели. Таким образом, конструктивные элементы оказываются взаимозависимыми и связываются отношениями "родитель–потомок", т.е. изменения родительского элемента также затрагивают производные от него элементы.

Преимуществом такого подхода является предсказуемость поведения модели при изменении ее параметров. Однако в сложных моделях такую предсказуемость можно обеспечить, лишь тщательно продумав стратегию ее построения. Зачастую, при не значительных на первый взгляд ошибках, малейшие изменения могут привести к краху модели, и проектировщику оказывается проще перестроить модель заново с новыми параметрами.

Прямое моделирование подразумевает непосредственную работу с гранями, ребрами и вершинами модели (перемещение и вращение), без жесткого задания связей между ними. Такой подход является более гибким для редактирования, однако не позволяет в полной мере контролировать модель.

С учетом перечисленных преимуществ и недостатков, компанией Siemens PLM Software был разработан подход, сочетающий в себе элементы прямого и параметрических моделирования и получивший название "синхронная технология".

В Solid Edge с синхронной технологией конструктивные элементы являются независимыми и сохраняются не в дереве модели, а в Навигаторе (рис. 1).

Рис. 1. Навигатор модели, содержащий конструктивные элементы.

Элементы по сути являются наборами граней, поэтому их редактирование или удаление влечет лишь локальный пересчет модели, а не ее перестроение в целом. Поэтому редактирование и пересчет элемента будет занимать одинаковое количество времени вне зависимости от того, создан этот элемент в модели первым или последним.

В синхронной технологии реализован принцип создания двухмерных эскизов прямо в среде трехмерного моделирования (рис. 2), что позволяет пользователю экономить время на переходе в среду отдельную редактирования эскиза, как это реализовано в параметрических CAD.

Рис. 2. Процесс создания прямоугольного выступа: а) выбор плоскости эскиза; б) создание прямоугольного эскиза; в) задание размеров эскиза; г) выдавливание эскиза на заданное расстояние; д) результат. 

После создания конструктивного элемента, размеры эскиза мигрируют в этот элемент, а сам эскиз переходит в категорию "Использованные эскизы" Навигатора. Изменение конструктивного элемента теперь осуществляется редактированием не эскиза, из которого этот элемент был создан, а размеров, перешедших в него их этого эскиза и ставших управляющими (рис. 3).

Рис. 3. Редактирование конструктивного элемента с помощью управляющего размера.

Задавая одни управляющие размеры фиксированными, а другие – свободными, и указывая базу для размера при его изменении, можно гибко редактировать модель. Пример такого редактирования приведен на рис. 4. В первом случае габаритный размер и размер выступа (200 мм и 50 мм) являются фиксированными и выделены красным (рис. 4, а). При изменении габаритного размера с 200 до 250 мм размер выступа не изменяется (рис 4. б). Если размер выступа является свободным (рис. 4, в), то при изменении габаритного размера размер выступа также изменяется (рис. 4, г). Грань, выделенная красным цветом, является базовой при изменении габаритного размера в обоих случаях.

Рис. 4. Управление геометрией с помощью базовых и фиксированных размеров.

Задавать управляющие размеры при необходимости можно прямо на 3D-модели, а не на эскизе (рис. 5).

Рис. 5. Задание размера на модели.

Редактирование граней в синхронной среде Solid Edge также можно осуществлять с помощью элемента "Рулевое колесо" (рис. 6), с помощью которого можно перемещать и вращать выбранные грани.

Рис. 6. Инструмент "Рулевое колесо".

Поведение модели при этом определяется так называемыми "Текущими правилами" – технологией автоматического распознавания и поддержания геометрических связей модели (рис. 7)

Рис. 7. Панель "Текущие правила".

Например, если текущее правило "Сохранить симметрию относительно базовой плоскости ZX" включено, то при повороте одной из граней другая грань, симметричная относительно плоскости ZX, будет поворачиваться на тот же угол (рис. 8).

Рис. 8. Поворот грани при включенном текущем правиле "Сохранить симметрию относительно базовой плоскости ZX".

Если это текущее правило отключено, будет поворачиваться только одна грань (рис. 9).

Рис. 9. Поворот грани при выключенном текущем правиле "Сохранить симметрию относительно базовой плоскости ZX". 

Изменение достаточно сложных конструктивных элементов (отверстия, массивы, скругления, тонкостенные оболочки – так называемые процедурные элементы) осуществляется редактированием их первоначальных параметров, а не перемещением/вращением соответствующих этим элементам граней (рис. 10).

Рис. 10. Изменение параметров отверстия с цековкой.

Управляющие размеры, текущие правила и процедурные элементы являются элементами параметрического моделирования, которые позволяют редактировать модель предсказуемо и точно.

Благодаря независимости конструктивных элементов, геометрию модели можно редактировать с помощью знакомых инструментов "Копировать", "Вырезать" и "Вставить", что ускоряет процесс проектирования путем использования существующих наработок (рис. 11).

Рис. 11. Копирование и вставка конструктивного элемента. 

Поскольку модель в синхронной среде Solid Edge представляет собой набор граней, а не строится на основе дерева модели, то для работы с геометрией, созданной в сторонних САПР, не требуется конвертации данных в "родной" для Solid Edge формат. Редактирование импортированной геометрии будет осуществляться с помощью тех же инструментов, что и для геометрии, созданной непосредственно в Solid Edge. На рис. 12 приведен пример редактирования детали, импортированной из формата STEP.

Рис. 12. Редактирование импортированной геометрии: а) вид исходной модели; б) перемещение грани; в) изменение уклона; г) выдавливание верхней грани с сохранением угла наклона. 

Достаточно сложные модели проектировщик может создавать в привычной параметрической среде, которая в Solid Edge называется обычной средой (рис. 13).

Рис. 13. Навигатор модели, содержащий синхронные и обычные конструктивные элементы. 

Возможна конвертация элементов из обычной среды в синхронную (рис. 14).

Рис. 14. Перемещение конструктивного элемента из обычной среды в синхронную. 

Таким образом, сочетая в себе элементы прямого и параметрического моделирования, синхронная технология позволяет реализовать замысел пользователя с помощью удобных инструментов, во много раз сокращая процесс проектирования.

Павел Демидов
продакт-менеджер, ЗАО "Нанософт"