3d-моделирование

Перфорационные очки (очки с дырочками) идеальный вариант для тех, кому лень делать гимнастику для глаз. Я почувствовала, что в последнее время понижается острота зрения и решила не покупать тренажёры за 1000 рублей, а смоделировать и распечатать на 3d-принтере. Интересно было проверить действительно это работает или нет.

На пике популярности этих чудо-очков маркетологи неустанно убеждали народ, что они помогают улучшить зрение и избавиться от некоторых видов заболеваний глаз. Однако, это не совсем так. Есть большая разница между понятиями профилактика, коррекция и лечение.

Зачем мне перфорационные очки?

Недавно я писала, что начала изучать 3D-моделирование в Компас 3Д. Статью о моих салфетницах можно посмотреть ТУТ. Этот проект завершен. Результат меня очень порадовал и вдохновил к следующим действиям. Встал вопрос, что же эдакое смастерить. Безделушки печатать на 3D-принтере не особо хочется, поэтому решила создать что-то полезное. На момент написания данного поста я ношу свои очки-тренажеры уже 5 дней и эффект ощущаю явный. Но обо всем по порядку.

Итак, почему именно перфорационные очки:

1. Моделировать гайки и болты, а также простейшие конструкции надоело. Было решено взяться за что-то более сложное. Это был мой второй проект. На деле моделирование очков оказалось до безобразия простым, но к итоговому результату я пришла через слёзы и боль))) Ниже расскажу, почему.

2. В последнее время заметила, что от частого напряжения глаза устают, вижу все хуже и хуже. Работаю за компьютером, сижу в соцсетях, еще и в игрушки на телефоне рублюсь. Все это дает о себе знать. Пора принять меры.

3. Я терпеть не могу делать гимнастику для глаз. Ну, не моё это. Всякий раз, как начинала, меня хватало на 1,5 занятия. Может тренажёры как раз и помогут? Решила проверить свою теорию об эффективности перфорационных очков, о которой не перестают спорить знатоки и обыватели с момента появления продукта на рынке. Если не изменяет память, бум был в годах 90-х.

Принцип работы перфорационных очков

Устройство этих тренажёров для глаз очень простое. Представляют они собой темные пластины с дырочками диаметром 12 мм, расположенными в определенном шахматном порядке. На самом деле, есть мнение, что отклонения в диаметре дырочек и порядке их расположения особого значения не имеют, так как принцип работы единый. Заключается он в том, что через мелкие отверстия на сетчатку глаза пучки видимого света поступают точечно, а не рассеянно, как обычно. Сжатые компактные световые лучи быстрее обрабатываются головным мозгом, который перерабатывает их в более четкую картинку. Именно поэтому в этих очках возникает ощущение, что видишь мир вокруг более четко.

Если говорить о механизме действия, то все завязано на аккомодационном аппарате органа зрения. А конкретнее, на цилиарной мышце глаз.

Она парная, кольцевидная, состоит из гладкомышечных волокон. Отвечает за изменение кривизны хрусталика глаза, вследствие чего меняется его оптическая сила, а соответственно, и фокусировка. Когда человек носит перфорационные очки, пространство перед глазами затемняется, так как нет рассеянного света, и цилиарной мышце приходится напрягаться, чтобы подстроить кривизну хрусталика для правильной фокусировки. Когда очки снимаются, все возвращается к прежнему. Таким образом, цилиарная мышца учится быстрее адаптироваться к изменению интенсивности световых потоков, за счет чего увеличивается скорость фокусировки. А это способствует меньшему уставанию глаз.

PS: я не профессор, у меня всего лишь среднее медицинское образование (фельдшер). А строение органа зрения очень и очень сложное. Поэтому объяснила, как смогла.

Как я моделировала свои перфорационные очки

Сначала я поискала уроки в интернете. Не нашла ничего про очки. Затем решила, что модель довольно простая, опыт небольшой есть, справлюсь и так. Цель, как и в случае с салфетницами, создать модель максимально простым способом, без лишних сложностей. Именно поэтому я решила отказаться от петлевого крепления дужек и взяла на вооружение шип-пазовый метод. Проблемы со слабой пространственной ориентацией решила с помощью готовых очков взяла солнечные очки сына. По размеру сидят нормально, форма устраивает как раз плотно прилегают и не пропускают лишний свет в отличие от моих собственных. С расчетом размеров в этот раз проблем было меньше.

Процесс моделирования:

1. Нарисовала схему очков на бумаге и обозначила нужные размеры. Будет как подсказка.

2. Создала в Компасе деталь. Нарисовала прямоугольник размерами 140х46 мм. Выдавила на 12 мм, так как форма пластины должна быть вогнутой и будем вырезать нужную толщину из имеющейся массы. Дело в том, что моя попытка выдавить пластину из дуги изначально вогнутой формы провалилась не удалось корректно вырезать даже дырочки.

3. Вырезала по нужным размерам область переносицы. Для этого сначала установила вспомогательные линии, так как на определенной длине отрезка нужно было высокое скругление. Прорисовала контур основной линией и вырезала выдавливанием. Высота проёма = 2,5 см, длина основания = 3 см.

4. Дальше придала желаемую форму пластинам очков. Рисуем нужный контур основной линией и вырезаем выдавливанием. Можно и скруглить, но мне больше нравится геометрическая форма.

5. Дальше прорисовала пазы по бокам, куда будут вставляться дужки очков. От верха располагаются на расстоянии 7 мм, от бокового края 2 мм (лучше сделать 3). Высота отверстия = 10,3 см, толщина = 2,3 мм (чтобы шип высотой 10 мм и толщиной 2 мм вставился свободно).

6. Прорисовала дырочки. Изначально хотела диаметром 1 мм, но решила, что лучше 1,5 мм для более корректной печати на 3d-принтере. Расстояние между перфорациями = 1 мм (но, когда моделировала, идеальное совмещение Компас мне показал на значении 7 так и не поняла, почему, но ориентировалась по схеме визуально). Чтобы быстро размножить отверстия, сначала прорисовала одну начальную и вторую в шахматном порядке во втором ряду. Выделив две окружности, скопировала по сетке, определила количество элементов и расстояние между ними. Затем удалила лишние отверстия, которые располагаются слишком близко к краям или выходят за них. Отзеркалила сетку для другой пластины. Чтобы убедиться в правильности размеров и расстояний между дырочками, открыла фото перфорационных очков, схожих по форме с моими, и посчитала вручную, сколько их там. Все оказалось в порядке.

7. Дальше дело оставалось за малым из толщи вырезать вогнутую платину. И вот тут я дошла до слёз и чуть не бросила это занятие) Причем, по своей же глупости. Этот вариант у меня уже был последним, я подкорректировала размеры и учла ошибки предыдущих 5 попыток. Но две дуги и отрезки, соединяющие их, никак не хотели совмещаться и замыкаться в контур. Как так-то? Я ж до этого делала, проблем не возникалоПросидела 1,5 часа, пытаясь совместить точки начала дуги и отрезков. Проступили слезы))) Решила, что не нужны мне эти очки и не буду я заниматься моделированием. Через 15 минут отошла. Убедила себя, что я сильная, что я справлюсь и дойду до конца. Обозначила начало и конец каждой точки вручную, долго и аккуратно. Вуаля получилось! Контур замкнулся. А дальше, на каком-то этапе, когда я прорисовывала дужки, поняла, что у меня тупо были отключены привязки((( Но результат есть, дело пошло дальше.

8. Прорисовать форму дужек очков после такого стресса было уже проще некуда))) Выдавила на 3 мм. Кстати, создала их не в сборке, а как отдельную деталь.

9.Скруглила "на глазок" углы. Ребра трогать не стала.

10. Вспомнила, что у пластин я не скруглила ничего, доработала. Добавила фаску по верхним углам (для более удобной печати). Скруглила ребра, чтобы не царапали, когда буду носить.

11. Теперь осталось сделать шипы на дужках, которые будут вставляться в пазы на пластине. НО! Пластина изогнутая, а дужка очков должна вдеваться к ней перпендикулярно. На данном этапе я тоже долго промучилась, но была готова, поэтому боли было меньше))) Я этот нюанс заметила заранее, но не стала скашивать паз, а решила сделать шип под уклоном для большей прочности крепления. Процесс такой: создала сборку, совместила по осям две детали. Пока дужку поставила под прямым углом. Далее на дужке в эскизе рисуем прямоугольник и выдавливаем его до внешнего края объекта (пластин). На этом этапе я еще научилась ловчить с инструментом ориентация.

12.Еще пришлось редактировать дужку прилегающий край ровный, под прямым углом, а пластина скошена, соответственно остается небольшое пространство. Отредактировала деталь, изменив выдавливание до ближней поверхности объекта (пластины) в сборке.

13.На завершающем этапе обнаружила, что дужка у очков тоже не прямо-горизонтальная, а изогнута примерно под углом 30 градусов. Здесь уже было проще действовала как с пластиной. Отредактировала эскиз дужек, выдавливание поставила на 10 мм, а не 3. Нарисовала нужные формы и вырезала лишнее.

Вторую дужку рисовать не надо, так как ее можно отзеркалить в слайсере при настройке печати.

Вот и все. Печатаем три детали и собираем перфорационные очки.

На печать пластины ушло 3,5 ч, дужек 1 ч 20 мин. Сопло поставили 1,4. Пластик - АБС. Печатали вертикально, причем пластину верх ногами.

Рада, что решила смоделировать очки самостоятельно с нуля

На весь процесс моделирования с попытками 1-6 у меня ушло в общей сложности около 10 часов в несколько подходов. Сейчас я их могу нарисовать меньше чем за час в лёгкую) Но за это время наработала навыки в Компас 3Д, научилась ловчить с разными инструментами, изучила лучше интерфейс и возможности. Улучшилась и пространственная ориентация. Именно так приходит опыт и совершенствуются навыки, которые не потеряются со временем. Многие вещи, которые я смотрела в видеоуроках, забывались сразу после того, как вставала из-за компа) А как моделировала свои первые очки, я не забуду никогда)

Немного об эффективности перфорационных очков

В интернете много пишут о том, что перфорационные очки показаны при миопии (зрение минусовое), астигматизме, начальных стадиях помутнения роговицы, для предотвращения прогрессирования различных патологий и т. д. Я позволю себе не согласиться с этим. У каждого состояния и заболевания есть свои причины, которые выявлены или не выявлены (от нехватки витаминов до нарушения иннервации и деструкции тканей). И если причина не устранена, прогрессирование будет продолжаться в любом случае. А об излечении таким методом и речи не может быть.

Но эффект эти очки в определенных ситуациях могут дать:

1. Снижение остроты зрения вследствие перенапряжения глаз. Не стоит путать с общим ухудшением зрения. Разницу можно понять так: долго сидели за компом, читали книгу, играли в телефон перед глазами образуется некая пелена, кажется, что стали видеть плохо. Но после отдыха все возвращается в норму. Однако, если это происходит изо дня в день, то постепенно острота зрения становится все хуже и хуже. В данном случае перфорационные очки помогут предотвратить ухудшение.

2. Предотвращение прогрессирования медикаментозными средствами. Если врач выявил причину, назначил лечение и получилось остановить дальнейшее прогрессирование, то перфорационные очки могут выступать в качестве дополнительного средства для поддержания стабильного состояния.

3. Профилактика. Здоровым людям эти очки никакого вреда нанести не могут. И чтобы в будущем не получить проблем, особенно если вы часто сидите за компьютером, телефоном, занимаетесь мелкой кропотливой работой, можно для профилактики носить эти тренажеры для глаз. Но если приносят дискомфорт экспериментировать не нужно.

У меня была миопия -4 и -4,5. Делала в 2014 году лазерную операцию на глаза. Но за последние полгода напряженной работы заметила, что зрение стало по-тихоньку падать. И в этих очках я вижу мир намного четче и ярче. Надеваю их, когда смотрю телевизор или фильмы на компе (играть в них, делать домашние дела, читать не рекомендуется, да и неудобно). И глаза реально отдыхают. Сейчас уже через 5 дней заметила, что меньше устают. Совпадение? Самовнушение? Или реальный эффект? Я склоняюсь к последнему варианту. Как бы там ни было, ношу их и результатом довольна. В итоге получился полезный опыт в моделировании и нужная для меня вещица)

В заключение

Я не стала делать видеоурок, как в прошлый раз. И не озвучила все параметры своей модели досконально. Дело в том, что форма лица у каждого индивидуальная, и моделировать нужно под себя. В завершение статьи расскажу о нюансах и своих ошибках:

1. В качестве ориентира нужно было все же брать взрослые солнечные очки. Детские мне подошли в реале, а смоделированные тренажеры поначалу казались чуть маловаты. Но к этому я привыкла. Следующий раз буду делать длину прямоугольника на 10 мм больше.

2. Выгнуть пластину нужно было сильнее. Оригинал детских очков не пропускал свет от слова совсем, а тут по бокам все же остался просвет.

3. Пластик для печати мне выделяют не самый дорогой, но дарёному коню в зубы не смотрят) Я очень благодарна и за эту помощь. Если есть возможность, лучше печатать на более дорогом и качественном пластике. Если приглядеться, на моих очках заметны неровности и шершавость (пришлось даже немного пошкурить некоторые места).

4. После печати каждую дырочку нужно тщательно проработать тонким острым предметом. Я это сделала маникюрными ножницами.

5. Когда надеваешь первый раз такие очки-тренажёры, непривычно. Но потом быстро привыкаешь и чувствуешь, что реально все стало не только четче, но и ярче.

6. Крепление типа "шип-паз" не даёт складывать очки. Можно только разобрать. Но цель стояла сделать все как можно проще, поэтому в следующий раз я буду применять этот же метод крепления. На практике он себя оправдывает, ничего не болтается.

По прошлым статьям мне в комментариях давали много ценных советов и свежих идей. Если есть предложения - с удовольствием все учту, так как все равно собираюсь переделать модель и распечатать себе новый экземпляр перфорационных очков. На этом у меня всё, спасибо за внимание!

Хотела пепельницу-череп, а получила пепельницу-терминатор. И она оказалась намного лучше, чем я себе представляла. С этим проектом пришла к выводу, что необязательно пыхтеть над программой Компас 3Д в попытках изобрести уникальную модель. Иногда можно отступиться от своих идей во благо красоты и стиля. Хотя первоначальная задумка создать функциональную пепельницу реализовалась. Расскажу обо всем подробнее.

Откуда взялась идея пепельницы

Я не курю, но решила заняться моделированием пепельницы, так как для меня это следующий этап по сложности (после салфетниц и очков). Как человек практичный, изобрела у себя в голове функциональную пепельницу. По конструкции они все однообразные, а курящие люди то и дело теряют/оставляют/ищут свои пачки, зажигалки, спички. Я подумала, почему бы не сделать такую пепельницу, чтобы все аккуратно лежало в одном месте?

Задачу для моделирования усложнила тем, что объект будет с черепом тема вроде актуальная, хотя я сама любовью к ним не пылаю. Такая штука мне дома не нужна, ее придётся кому-то подарить, поэтому собственные вкусовые предпочтения оставила на заднем плане. А вот подружка очень любит черепа и всё такое.

Как я разрабатывала собственную конструкцию

Опыт работы в Компас 3Д уже есть. Продумать каркасную часть не составило труда. Как обычно, нарисовала схему, определила размеры. Правда, размеры определяла примерные, потому что под рукой не было пачек, чтобы точно измерить их длину, ширину, высоту.

Но задумка была такая: круглая пепельница сверху на макушке черепа. Внизу отсек для пачек предполагалось, что туда можно будет даже 2 вместить. Еще нужно место для зажигалки. Для неё придумала сделать отсек сбоку в виде кармашка, а лучше с двух сторон. Ну и на самой чашке пепельницы должны быть выемки для того, чтобы ставить незатушенную или недокуренную сигарету. А еще неплохо было бы добавить крышку.

Сам череп сначала думала вырезать вектором из рисунка, приложить на переднюю панель и выдавить объемы. Потом поразмышляла и решила, что это будет выглядеть слишком просто. Лучше лицо черепа вырежу из готовой модели, так как до скульптурных дизайнерских фигур мне еще далеко. Да и сомневаюсь, можно ли такое вообще в Компасе смастерить. В процессе поиска подходящей модели для 3Д-печати на https://www.thingiverse.com/ вся моя задумка рухнула

Рождение пепельницы-терминатора

Пока просматривала подходящие модели, наткнулась на очень крутую и интересную фигуру терминатора. И тут подумалаа почему бы и нет? Череп в принципе, избитая темаа этот терминаторон выглядит действительно классно.

Скачала. Сразу скажу, что модель очень сложная и требовательная к ресурсам компьютера. Повертела, посмотрела вырезать лицо как раз можно. Но тут вижу да это ж практически готовая пепельница под мою задумку! И размеры практически идеальны! В итоге было решено просто переделывать эту модель. Такой опыт тоже полезен, и признаюсь честно, мне с этим помогли. В процессе я научилась новым фишкам в Компасе.

Этапы переделки:

1. Вырезали основной объём, оставили подставку и лицевую часть.

2. Удлинили элемент выдавливания под свои размеры, чтобы в итоговом варианте ничего не выходило за пределы подставки. Потом замкнули элементом вращения область под чашу. Удлинили выдавливание до нужных размеров вниз под углом, чтобы чаша не проваливалась.

3. Прорисовали бортики высотой 10 мм с толщиной стенок 2 мм.

4. Далее в сборке создали деталь чаши. Она, к сожалению, получается не круглой, а овальной. Тут, в принципе, моделить несложно. Глубина стенок до дна = 1,5 см. Потом удлинили нижнюю часть, чтобы вставлялась в отверстие на макушке терминатора. Не пришлось даже придумывать никаких боковых поддержек. Ну и выемку решили сделать одну, так как чаша получилась маленькая и две сигареты туда не влезут. Вот что в итоге получилось.

Печаталась эта модель долго. Основной корпус 16 часов (на пластике PLA со скоростью 30-45 мм/сек), чаша 3 часа (на пластике ABS). Но результат того стоит. В слайсере задали принудительные поддержки.

Вживую пепельница-терминатор выглядит очень круто, на фото передать не получается.

Чтобы снимки получились в более или менее нормальном качестве, фотографировала на фронтальную камеру телефона, она у меня лучше. Поэтому надпись Т-800 отразилась неправильно.

Неожиданно нашлось даже место для зажигалки. Она встала в выемку идеально.

Глаза покрасила акриловой краской в 2 слоя.

Справедливости ради, не забывая свою основную задачу учиться моделировать в 3Д Компасе, я все ж создала первоначально задуманную конструкцию. Но даже доделывать не стала не идет ни в какое сравнение с той красотой, которая получилась.

Про безопасность

Модель, конечно, выглядит неплохо, и мне даже её жалко было бы использовать под пепельницу. Здесь вопрос вот в чём пластик легоплавкий и стряхивать туда напрямую пепел или оставлять сигареты небезопасно. Решить проблему можно с помощью гипса, хотя вид, мне кажется, уже будет не тот. Мне обещали распечатать пластиком контур для отлива (в слайсере есть такая функция) и сделать точно такую же чашу из гипса. Далее её можно отшлифовать и покрасить чёрной краской. И тогда с безопасностью всё будет нормально.

Итоги проекта

Не буду скрывать, эта модель понравилась не только мне, но и всем, кто её увидел. Причем, для терминатора уже придумали кучу переделок. Кто-то в офисе посмотрел и сказал: Да это же карандашница!. А ведь оригинал как раз и сделан как органайзер. А еще в эту выемку на макушке идеально вмещается мой телефон хорошая подставка.

Единственное, при печати была допущена досадная ошибка забыли уменьшить температуру, из-за чего поддержки намертво прилепились к поверхности подставки. Я, конечно, отскребла это канцелярским ножом, но след остался. Однако, это ошибка не модели, а печати.

Кстати, оставлю ссылки на скачивание. Может, кому-то пригодятся.

Оригинал карандашница.

Переделка пепельница.

Что я извлекла из этого опытаРаньше считала нечестным брать чужие модели и переделывать их. Но если недостаточно навыков, а идея своя собственная, то почему бы и нет? Заодно закрепила навыки работы со скаченными моделями. Редактировать тоже не особо просто, так как нужно пространственное понимание (раньше были проблемы с этим, а сейчас уже более или менее все понимаю, куда привязываться, что выдавливать и т. п.).

Этот терминатор скоро перекочует на новое место жительства, а я продолжу изучение Компас 3Д. И теперь, там, где требуется красивый дизайн, не буду стесняться заимствовать готовые модели, они ведь для того в бесплатном доступе и выложены. Но пока дальнейшие проекты предполагают техническое исполнение, а не художественное, поэтому разработки и модели будут полностью своими. На этом у меня пока все, спасибо за внимание!

Новая версия SOLIDWORKS 2021 опять радует пользователей новыми функциями и улучшениями в привычных командах все для того, чтобы помочь инженерам разрабатывать продукцию не только быстрее, но и эффективнее. На этот раз разработчики поставили перед собой задачу оптимизировать стандартные рабочие процессы, улучшить быстродействие программы и надежность проектных процедур. Рассмотрим подробнее, где произошли изменения.

SOLIDWORKS CAD

Проектирование сборок

В режиме оформления, который впервые появился в SOLIDWORKS 2020, насыщенные графикой чертежи открываются за считанные секунды, но пользователи при этом не ограничены только средствами просмотра. Можно, например, выполнять такие стандартные задачи, как добавление и редактирование размеров и примечаний. Модель при этом полностью не загружается; тем не менее, в ней сохраняется информация, добавленная на видах чертежа. Стало удобнее наносить условные обозначения отверстий, а также добавлять выносные элементы, виды с разрывами и обрезанные виды. Благодаря ускорению операций с файлами, переключению конфигураций и автоматической установке сокращенного режима, работа даже с самыми сложными сборками не вызывает затруднений.

Сохранение упрощенных моделей в виде конфигураций позволяет быстро переключаться между моделями с полной и пониженной детализацией. Для сокращенных компонентов сборки реализован новый метод получения полной конструкторской информации: нужно просто развернуть узел или деталь в дереве, и соответствующий компонент будет динамически загружен и решен. Это исключает задержки в работе, связанные с загрузкой тяжелых сборок.

Функция поиска пространственных коллизий мощный инструмент для быстрого выявления проблем в конструкции изделия. В SOLIDWORKS 2021 появилась возможность сохранять найденные коллизии в электронной таблице. Вы можете сфотографировать коллизию на экране и приложить снимок к отчету, чтобы затем вместе с коллегами установить причину возникновения пространственной ошибки и наметить шаги к исправлению.

В SOLIDWORKS всегда поддерживалось гибкое изменение конфигурации отдельных экземпляров компонентов в массивах. Иногда нужно, чтобы все компоненты ссылались на исходный экземпляр. Это может оказаться утомительной процедурой, поскольку выполняется для каждого компонента отдельно. Одна из новинок в SOLIDWORKS 2021 это опция, синхронизирующая конфигурации всех экземпляров компонентов в массиве. Она помогает избежать непреднамеренного изменения любого из этих компонентов через быстрое меню, блокируя изменения в диалоговом окне свойств компонента. Это также гарантирует корректность распространения изменений, вносимых в конфигурацию корневого компонента массива. Кроме того, массивы цепочек теперь могут строиться по траектории с заданием длины кривой (а не только длины хорды).

Метод Силуэт, впервые анонсированный в инструменте Defeature в SOLIDWORKS 2019, позволяет создать упрощенное представление сборки с целью защиты проектных данных от несанкционированного распространения, снижения визуальной загроможденности модели и улучшения производительности. Новинкой в SOLIDWORKS 2021 является возможность сохранять упрощенное представление в виде конфигурации в той же сборке, для которой оно было создано. Это избавляет от необходимости управлять отдельным файлом, содержащим упрощенную модель. Для использования упрощенного вида в сборках более высокого уровня достаточно щелкнуть правой кнопкой мыши на компоненте и выбрать Defeatured.

Конструирование деталей

В SOLIDWORKS 2021 представлено множество новинок, открывающих широкие возможности конструирования деталей. Это, в первую очередь возможность повтора для более чем 60 элементов и команд работы с деталями, фланцы на неплоских касательных кромках из листового металла, выполнение раскроя для составных фланцев, перенос материалов при создании производных и зеркально отраженных деталей, формулы в свойствах файлов и свойствах списков вырезов, а также повсеместное использование цветовой палитры.

Повышение производительности

Улучшена производительность при выполнении таких операций, как открытие, сохранение и закрытие сборок, обнаружение циклических ссылок и создание отчетов о них, а также добавление файлов в хранилище SOLILDWORKS PDM. Ускорено выполнение операций выбора, панорамирования и зумирования. При удалении скрытых объектов и формировании кромок силуэта в чертежах задействовано больше ресурсов графического процессора.

Пользовательский интерфейс

Инженеры давно ценят интуитивно понятный и настраиваемый пользовательский интерфейс SOLIDWORKS. Однако разработчики не успокаиваются на достигнутом! В SOLIDWORKS 2021 интерфейс стал еще более наглядным и удобным. Улучшена цветовая палитра, которая теперь может ссылаться на другие приложения, такие как веб-браузер. Поиск команд в диалоговом окне настройки позволяет легко компоновать панели инструментов. Диспетчер команд можно сворачивать, чтобы получить на экране больше места для работы, а благодаря полупрозрачным размерам упрощается выбор объектов.

В SOLIDWORKS 2021 больше не нужно искать компромисс между универсальностью интерфейса и быстротой вызова команд. Просто настройте рабочее пространство под свои предпочтения, и после этого ничто не помешает вам сосредоточиться на выполняемом проекте.

Взаимодействие на платформе 3DEXPERIENCE

Подключенная комплексная среда проектирования и производства, компоненты которой связаны через облако, дает возможность конструкторам и технологам взаимодействовать в реальном времени. При этом участник коллектива может физически находиться где угодно: ему нужно лишь устройство, имеющее выход в Интернет.

SOLIDWORKS 2021 предоставляет новые функциональные возможности для перехода от проектирования к производству. Конвертер производных форматов позволяет формировать обладающую высокой точностью геометрию для использования на всех стадиях разработки и выпуска продукции. Пользователи могут управлять режимами открытия данных, полученных из платформы 3DEXPERIENCE, и конфигурациями, сохраняемыми в этой платформе.

Комплексные рабочие процессы, применяемые при проектировании и производстве, могут легко быть расширены с помощью новых инструментов по мере роста бизнес-потребностей.

SOLIDWORKS Simulation

Новые возможности имитационного моделирования в SOLIDWORKS Simulation 2021 позволяют добиться еще более высокого качества проектов. Процесс инженерного анализа упрощен и сделан более гибким, улучшены точность и скорость расчетов.

Значительно ускорены расчеты при моделировании контактов. Оптимизированы параллельные вычисления, загрузка процессора, расчет жесткости и обработка данных о контактах. Благодаря стабилизации контактов улучшена сходимость расчета.

По умолчанию предлагается новый режим сетки: общие узлы принудительно не формируются, и сетка строится гораздо быстрее, не уступая по точности сеткам с общими узлами между деталями. Кроме того, новые средства диагностики позволяют выявлять в сетках проблемные элементы и исправлять их. Автоматический выбор алгоритма решения уравнений делает имитационное моделирование точным и быстрым.

В SOLIDWORKS Flow Simulation 2021 расширен круг решаемых задач CFD и продолжает совершенствоваться обработка результатов. Для моделирования вращающихся потоков жидкости служит мощная функция Rotating Region. Теперь в Flow Simulation вращающиеся области можно комбинировать со свободно движущимися поверхностями. Это идеально подходит для задач моделирования смешивания и может быть использовано для анализа поведения изделий в эксплуатации.

SOLIDWORKS Plastics

В узлах дерева Plastics Manager более упорядоченными и логичными стали процессы, относящиеся к выбору материала, указанию рабочей области, заданию параметров процесса и другим ключевым задачам моделирования литья пластмасс. Для системы охлаждения добавлена новая функция, которая разделяет поток на две половины путем вставки пластины в канал (в барботерах роль такой пластины исполняет внутренняя трубка меньшего диаметра). Мы установили партнерские отношения с ведущими мировыми поставщиками пластмасс, чтобы обеспечить нашим клиентам самые точные данные о свойствах материалов и помочь им повысить качество моделирования.

SOLIDWORKS Electrical

Производительность трассировки проводов, кабелей и жгутов в 3D значительно улучшена. Теперь в траекториях наряду с отрезками и дугами также поддерживаются сплайны, что значительно повышает качество трассировки в геометрически сложных изделиях. Добавлены средства расчета массовых свойств системы электрических проводов, кабелей и жгутов внутри 3D-модели разрабатываемого изделия. Несколько проводов/кабелей могут быть закреплены зажимом. Сращивание проводов выполняется с помощью соединительного компонента или без него. В таблицах соединителей и библиотеке аксессуаров поддерживается конечная заделка.

В проектах часто бывает, что несколько кабелей, подключенных к одному и тому же разъему, идут к различным частям электрической системы. Трассировка такой группы кабелей в виде единой сборки не обеспечивает конструкторам достаточной гибкости в принятии решений. В SOLIDWORKS Electrical Schematic 2021 к свойствам кабеля добавлено новое поле, позволяющее отделять один кабель от других. Этот же параметр можно контролировать в команде трассировки кабелей SOLIDWORKS.

SOLIDWORKS PDM

Те, кто работает с SOLIDWORKS PDM, наверняка согласятся, что скорость работы в значительной степени определяется эффективностью базы данных. Благодаря улучшениям производительности в новой версии намного ускоряется выполнение большинства стандартных файловых операций и рабочих процессов. Стали быстрее работать такие функции, как добавление и возврат файлов в PDM-систему, изменение состояния, открытие, сохранение и удаление файлов.

SOLIDWORKS PDM 2021 позволяет анализировать и документировать ссылки с помощью вида Treehouse на вкладках Содержит и Где используется. Значки рабочих процессов визуально информируют участников проекта о работе коллег. Стандартные PDM-операции выполняются быстрее, чем в предыдущей версии.

Одной из самых полезных функций SOLIDWORKS PDM уже давно является интеграция с Проводником Windows. В 2021 версии расширена поддержка таких интерфейсных элементов Windows 10, как лента.

Вид Details это место, где проявляется вся широта возможностей PDM. При работе на этом виде в столбцах определяются наборы свойств, которые видны пользователям. SOLIDWORKS PDM 2021 предоставляет больше возможностей для настройки столбцов и, что самое главное, позволяет работать с несколькими наборами столбцов.

Все новые функции и улучшения невозможно даже кратко описать в одной статье, поэтому мы затронули здесь только самые важные из них. По мере накопления материала мы будем знакомить читателей с подробностями. Следите за нашими публикациями!

Предлагаем вам также ознакомиться с новшествами SOLIDWORKS 2021, посмотрев серию вебинаров:

• SOLIDWORKS 2021. Повышение производительности и новый подход к проектированию.

• SOLIDWORKS Plastics 2021. Новый взгляд на процессы литья полимеров под давлением

• SOLIDWORKS CAM 2021. Нововведения в моделировании механической обработки

• Интеграция Treehouse в SOLDIWORKS PDM 2021 и как это повлияет на работу со структурой изделия

• SOLIDWORKS Simulation и Flow 2021. Новые возможности подготовки проекта к расчёту и повышение точности результатов

Все вебинары на русском языке. Предварительная регистрация обязательна.

Учебные материалы для школы программирования. Часть7

На прошлом уроке мы затронули тему самостоятельного создания объектов для игр. В т.ч. была упомянута программа SketchUp, которую мы часто использовали, для создания простых строений.

Сегодня, мы создадим здание и перенесем его в Unity. Хочу обратить ваше внимание на то, что для импорта готового здания, необходимо, чтобы SketchUp стоял на том же ПК. Без программы Unity не сможет импортировать модель.

Порядок выполнения

Откроем SketchUp и выберем шаблон Simple Template - Meters.

Выберем инструмент фигуры и нарисуем на земле квадрат по форме дома.

Теперь, выдавим его с помощью инструмента выдавить/вдавить (push/pull).

Сделаем стены. Для этого используем инструмент Сдвиг (Offset).

Повторим операцию ещё раз.

Образовалась довольно узкая рамка, которую можно использовать для создания стен. На этом этапе стоит добавить все запланированные перегородки.

Лишние линии убираются инструментом Ластик (Erase).

Выдвигаем стены.

Прорежем двери и окна. Для начала по периметру дома создадим направляющую линию. Последней линией контур не замыкаем, иначе образуется новая плоскость.

Нарисуем на стене квадрат и выделим его.

Нажимая Ctrl+C и Ctrl+V, копируем его по стене, привязывая к линии.

После копирования окон лишнии линии стираем.

С помощью инструмента Вдавить/выдавить вдавливаем окно до состояния "На грани" (On Face).

Теперь, инструмент запомнил глубину и можно вырезать окна двойным кликом.

Вырежем дверь похожим образом.

Используем инструмент "Ведёрко" (Paint Bucket) для наложения текстур. Выберем подходящую текстуру и зальём пол с фундаментом.

Аналогично поступим со стенами.

Чтобы наложить текстуру на замкнутый контур, нажмём Shift, чтобы наложить на все плоскости, имеющие такую же текстуру Ctrl.

Текстура на стену легла не идеально. Перейдём в свиток Текстура-Позиция, и перетягивая красный ползунок мы изменим позицию текстуры, а зелёным её размер.

Сейчас текстура этой стены отличается от остальных стен. Используем клик левой кнопки мыши по этой стене с зажатым Alt на инструменте "Ведёрко", чтобы запомнить настройки текстуры на этой стене.

И красим инструментом "Ведёрко" остальные стены.

Перейдем к созданию крыши. Для этого нужно заблокировать данный участок от редактирования, чтобы ничего не испортить. Выделим дом и вызовем свиток меню "Сгруппировать".

На одном из торцов дома создадим плоскость для крыши.

Попрошу заметить, что мы вышли из группы кликом по пустому месту на экране. Если плоскость маленькая, её можно увеличить инструментом "Растянуть" (Scale).

Рисуем на плоскости очертания крыши. Лишние линии можно стереть.

Инструметом Выдавить/вдавить придаём объем.

Используем "Сдвиг" на крыше, чтобы добавить объёма.

И вдавим плоскость немного внутрь.

Окрасим всё подходящими текстурами и удалим человека. Домик готов для импорта в Unity!

В настройках импорта в Unity надо выставить галочку Generate Colliders, а во вкладке Material Use External Materials.

При этом, импортируются все материалы и создадутся папки.

Теперь, у вас есть своя собственная модель дома, для использования в играх!

MeshLab является довольно популярной программой для манипуляции и визуализации трехмерных моделей, предоставляющий широкий набор инструментов. Он среди прочего предоставляет возможности по восстановлению и устранению проблем и ошибок в 3D моделях. О некоторых таких возможностях я бы хотел рассказать в статье. Кого заинтересовало, прошу под кат.

Довольно популярной проблемой при работе с 3D моделями является возникновение отверстий (holes, gaps). Такие проблемы возникают из-за несовершенной процедуры реконструкции сцены или недостаточной точности и качества 3D камер типа Microsoft Kinect.

Мы можем восстановить поврежденные поверхности моделей и закрыть дыры в программе Meshlab. Meshlab включает специальный фильтр для задачи закрытия отверстий в 3D моделях.

В начале откроем Meshlab и импортируем модель: File > Import Mesh.

Здесь показан пример модели с отверстием

Применим фильтр. Откроем в верхнем меню Filters > Remeshing, Simplification > Close Holes

Откроется диалог настройки параметров

Введем значение для параметра Max size to be closed и нажмем Apply. В моем случае хороший результат дало значение 210.

Результат применения фильтра

Выглядит неплохо, не правда ли?

Как мы видим не нужно писать специальный скрипт для закрытия отверстий. Все работает "из коробки".

Решение проблемы с дубликат вершины в модели

После применения фильтра Close Holes при экспорте модели в obj файл могут возникнуть вершины-дубликаты, т.е. вершины с одинаковыми координатами. Это может привести к некорректной обработке модели при использовании библиотек типа OpenMesh.

Давайте создадим obj файл со следующим содержимым:

v 0 0 0
v 1 0 0
v 0 1 0
v 1 1 0
f 0 1 2
f 1 2 3

Создадим скрипт test_duplicates.py с использованием библиотеки OpenMesh (туториалы по ней можно посмотреть здесь)

import openmesh as om import numpy as npmesh_3 = om.read_trimesh('duplicate_vert_test.obj')print('Test duplicate vertices')for i, vh in enumerate(mesh_3.vertices()):    print('Vertices adjacent to vertex ', i)    for vh_n in mesh_3.vv(vh):        print(vh_n.idx())

Запустим его

Vertices adjacent to vertex  021Vertices adjacent to vertex  102Vertices adjacent to vertex  210Vertices adjacent to vertex  3Vertices adjacent to vertex  4

Добавим дубликат вершины

v 0 0 0
v 1 0 0
v 0 1 0
v 1 1 0
v 1 0 0
f 0 1 2
f 4 2 3

Здесь мы добавили еще одну вершину с координатами 1 0 0.

Запустим скрипт еще раз

Vertices adjacent to vertex  0Vertices adjacent to vertex  132Vertices adjacent to vertex  213Vertices adjacent to vertex  321Vertices adjacent to vertex  4

Сейчас мы видим, что для вершины 0 нет соседних вершин, зато для вершины 3 появились две соседние вершины 2 и 1. Кажется, что вершина 4 перетянула к себе всех соседей вершины 0, с которой имеет одинаковые координаты.

Попробуем удалить дубликаты вершин на модели из примера выше. Импортируем модель

Здесь мы видим множество цветных граней.

Применим специальный фильтр для удаления дубликатов вершин

Filters -> Cleaning and Repairing -> Remove duplicate Vertices

Результат применения фильтра

Если мы применим фильтр на нашей первоначальной простой модели после экспорта модели мы получим obj файл следующего содержания

vn 0.000000 -nan(ind) 0.000000
v 0.000000 0.000000 0.000000
vn 0.000000 0.000000 -0.785398
v 1.000000 0.000000 0.000000
vn 0.000000 0.000000 -0.785398
v 0.000000 1.000000 0.000000
vn 0.000000 0.000000 -1.570796
v 1.000000 1.000000 0.000000
# 4 vertices, 0 vertices normals
f 4//4 2//2 3//3
# 1 faces, 0 coords texture

На этом все. Удачи в использовании MeshLab для манипуляции с 3D моделями и до новых встреч.

Поговорим об одном интересном методе восстановления 3D лица человека, которое почти не отличить от фотографий.

На хабре уже 2 года не появлялись статьи про лицевую 3D реконструкцию, и в Twin3D мы хотим постепенно заполнять этот пробел и регулярно выкладывать обзоры интересных статей, методов и наших собственных результатов на тему 3D digital human в целом.

Сначала пара слов о том, кому и зачем эти 3D лица и тела нужны (вообще об этом можно отдельную статью написать). Изначально 3D сканирование человека использовалось в кино для спецэффектов, где с лицом героя должно произойти что-то мало желаемое в реальности (например, взрыв) или невозможное. С увеличением требований к графике в компьютерных играх появилась потребность создавать всё более реалистичных персонажей и гораздо проще отсканировать живого человека, чем лепить/рисовать с нуля по фотографиям. Теперь же к этому прибавляется желание людей оказаться в виртуальном мире или самим быть персонажами игр и для этого, естественно, тоже нужны 3D модели.

Стоит отметить, что предыдущие статьи на хабре фокусировались на методах легкого создания 3D моделей лиц. Как обычно, тут есть trade-off между качеством и простотой получения 3D модели. В нашем цикле статей мы расскажем про 3 метода в порядке убывания сложности процесса сканирования: от специального сетапа с 24 камерами и 6 вспышками (об этом методе поговорим сейчас) до фотографии со смартфона.

Исторически реконструкция лица начиналась со стандартных методов multi-view stereo (об этом можно почитать в википедии, а также есть классная брошюра от Google), и понятно, что для таких методов требуется большое число фотографий с разных ракурсов. Эти методы основаны на математической оптимизации.

Терминология

Результатом базовой 3D реконструкции лица является следующее сочетание: геометрия + текстура альбедо + отражаемость и нормали (картинки будут ниже).

• Геометрия это просто меш, т.е. упорядоченный набор связанных между собой точек в 3D.

• Текстура альбедо это по сути набор пикселей, которые покрывают этот меш, настоящий цвет кожи.

• Отражаемость и карта нормалей информация про каждый пиксель о том, как он отражает падающий свет (как сильно и в каком направлении).

Только при наличии всех эти трех компонент можно получить качественную фотореалистичную 3D модель лица.

Пара слов о методе

Метод реконструкции лица, о котором мы сейчас поговорим, описан в статье "Near-Instant Capture of High-Resolution Facial Geometry and Reflection", которая написана G. Fyffe, P. Graham, B. Tunwattanapong, A. Ghosh, P. Debevec и представлена на Eurographics 2016. Ее можно почитать здесь (дальше все картинки взяты оттуда). Эта работа примечательна тем, что авторам впервые удалось получить качество восстановления с точностью до пор кожи при почти мгновенном сканировании (66 мс). На заставке вы увидели результаты именно этой статьи. Статье уже 5 лет, но она стала своего рода классикой, да и авторы у нее широко известны в узких кругах (тот же Дебевек из Google). Статья написана довольно специфичным языком и с опусканием многих неочевидных деталей, так что пришлось немного поломать голову, чтобы ее понять и написать этот текст.

Как это работает

Для начала, авторы собрали весьма интересный риг из камер и вспышек. В нем 24 DSLR камеры CanonEOS 600D и 6 профессиональных вспышекSigma EM-140. Вспышки эти включаются последовательно, а вместе с ними одновременно фотографируют какое-то подмножество камер, так что в итоге каждая камера фотографирует ровно один раз. Камеры установлены и разбиты на группы так, чтобы оптимально покрыть всю область лица и для каждой точки увидеть хотя бы 3 разных отражения (дальше увидим, зачем). Реализована съемка с помощью микроконтроллера 80MHz Microchip PIC32. Авторы отдельно продумали, что весь этот процесс должен занимать меньше скорости моргания человека (~100 мс), так что от первой до последней фотографии проходит 66 мс, согласно статье.

Алгоритм на вход получает 24 фотографии и информацию про вспышки, на основе этого создает базовый меш, а далее с помощью небольшой магии и математики делает по две карты альбедо и нормалей (диффузную и спекулярную), на основе чего получается детализированный меш с точностью до пор и морщинок.

Исходный меш получается через обычный multiview stereo (например, Metashape). Но его качество довольно низкое (+- 2 мм), так что на основе карты нормалей этот меш в конце уточняется.

В основе алгоритма лежит photometric stereo набор методов компьютерного зрения, при котором используются не только сами фотографии, но и информация о падающем свете: интенсивность и направление света. Этот подход позволяет понять, как конкретный пиксель текстуры отражает свет в разных условиях, что для кожи человека особенно важно. Как я упомянул выше, алгоритм выдает две карты нормалей. Первая диффузная соответствует матовому отражению лица, то есть отражениям от глубинных слоев кожи. Вторая спекулярная нужна для рендеринга мельчайших деталей поверхности кожи.

А получаются эти нормали для каждого пикселя по сути через решение систем линейных уравнений

где L матрица направлений света для всех видов камер, \beta искомая нормаль (3-мерный вектор), P условные значения пикселей для этих точек и видов камер. После пристального взгляда на эту систему становится понятным, зачем нужно видеть точку хотя бы с трех ракурсов в противном случае систему однозначно не решить. Если хочется иметь карту разрешения 4096x4096, то соответственно нужно решить 16 млн таких систем, так что эффективное использование GPU здесь must have. Параллелизация таких вычислений отдельная нетривиальная задача.

Эти уравнения решаются в рамках ламбертового приближения для диффузных нормалей, потому что как раз это нужно для описания матового отражения кожи от ее глубинных слоев. Для спекулярных нормалей решаются более сложные уравнения в приближении Blinn-Phong, чтобы учесть возможность зеркальных отражений кожи, но суть остается той же.

Результаты

При наличии уточненного меша, альбедо, освещаемости и карт нормали можно зарендерить 3D модель лица под произвольным ракурсом и освещением.

Для начала сравним кусок щеки фотографии и рендеринга под тем же ракурсом и освещением. Как видим на картинке ниже, результаты очень точные вплоть до мельчайших пор и отражений света.

Если же мы посмотрим на рендеринг под новым ракурсом и освещением, то тут тоже всё весьма прилично.

Итоги

При всей крутости результата и метода, конечно, в результате не получается супер-идеальный аватар человека. Тут никак не обрабатываются несколько ключевых элементов:

• Волосы на всех результатах люди просто в шапочках, ни у кого нет щетины

• Отдельные артефакты уши, ноздри носа и другие слабо видимые места никаким специальным образом не процессятся

• Глаза они, конечно, не подойдут для игр или кино :)

В Twin3D мы тоже работаем над алгоритмами фотореалистичной реконструкции лица и тела человека; собрали свой риг, в котором можем отсканировать лицо и по классической фотограмметрии, и по фотометрик стерео . Мы верим, что такими подходами можно и нужно вдохновляться, но в конечном итоге для получения фотореалистичных цифровых людей без артефактов нужен элемент обучения на данных, ибо классический подход не понимает, что ноздри и глаза нужно как-то иначе обрабатывать, чем кожу. О подходах с элементами обучения мы расскажем в будущих статьях.

При разработке конвейерных систем, промышленных роботов, строительного оборудования и других механизмов с крупными узлами, производители промышленного оборудования сталкиваются со специфическими проблемами. Дело в том, что электромеханические системы становятся сложнее. Большие сборочные узлы замедляют темпы проектирования и увеличивают вероятность пространственных ошибок и других конструкторских и технологических проблем. А поскольку большинство сложных систем проектируются на заказ, в каждом проекте эти проблемы повторяются вновь и вновь.

SOLIDWORKS решает проблемы машиностроителей, предлагая эффективные цифровые инструменты для ускорения разработки высококачественной продукции. В этой статье мы хотим затронуть одну из самых распространенных проблем конструкторов и технологов: как быстро и эффективно моделировать большие (и чаще всего сложные) сборки и получать из них рабочие чертежи.

Быстрота работы с большими чертежами

В новом SOLIDWORKS 2021 разработчики улучшили процедуры, связанные с чертежами больших сборок.

Возьмем режим Оформление. Этот режим появился в SOLIDWORKS 2020 как ответ на пожелание значительно ускорить подготовку больших листов чертежей со множеством видов. По сути, режим Оформление это специальное упрощенное представление чертежей. Файл даже большого чертежа открывается за несколько секунд. В новом SOLIDWORKS 2021 режим Оформление получил дальнейшее развитие. Разработчики добавили возможность располагать на листе местные виды, виды с разрывом, обрезанные виды, наносить условные обозначения отверстий.

Параметр Повышенная производительность графики тоже впервые появился в SOLIDWORKS 2020. Благодаря этому параметру ресурсозатратные графические задачи перекладываются на высокопроизводительную видеокарту. В SOLIDWORKS 2021 этот параметр стал доступен и в среде оформления чертежей.

На сайте SOLIDWORKS есть видео, на котором показано параллельное сравнение быстродействия среды черчения в версии 2020 и в новой версии 2021. Выводы делайте сами.

Усовершенствования затронули и другие области, например, процедуры масштабирования и панорамирования, выбора и перемещения надписей, динамическое выделение. В новой версии ускорены и другие процедуры: открытия чертежа, сохранения в формате .dwg, создания и обновления больших разрезов и сечений, генерации местных разрезов, импорта резьбы в вид и сортировки позиций внутри спецификации.

Многие наши клиенты используют SOLIDWORKS. Эта система дала нужную нам скорость и гибкость, благодаря которым мы сумели воспользоваться возможностями, которые открываются на рынке 3D-печати деталей крупного и сверхкрупного формата.

Джонатан Шредер, президент, 3D Platform

Автоматическая загрузка компонентов в упрощенном представлении

Другое направление улучшений, на котором сфокусировались разработчики нового SOLIDWORKS 2021, это эффективность работы с большими сборками. Повышение скорости становится особенно заметным, когда вы открываете большую сборку в упрощенном представлении, когда в сборке имеется большое количество конфигураций, когда вы обновляете сборку с большим количеством наложенных зависимостей или закрываете сборку без сохранения.

Когда вы разворачиваете элемент в дереве окна FeatureManager, то в сборках, открытых в упрощенном представлении, компоненты верхнего уровня загружаются автоматически. При этом компоненты нижестоящих уровней остаются в упрощенном представлении до тех пор, пока вы не развернете узел. Этот механизм предотвращает полную загрузку больших сборок, а отдельные компоненты вы загружаете только когда они вам понадобятся.

Геометрические зависимости

Поначалу столь огромный ассортимент зависимостей, которые предлагает SOLIDWORKS, сбивает с толку. Но именно зависимости дают возможность ускорить моделирование крупных сборок.

В SOLIDWORKS 2021 вы увидите обновленное окно Property Manager, в котором зависимости рассортированы по логическим группам на четырех вкладках.

Кроме того, при моделировании шпоночных канавок SOLIDWORKS 2021 позволяет выбирать тип позиционирования геометрических элементов. Это экономит время и устраняет вероятность случайного выбора неправильной зависимости.

Мы оказались правы в своем предположении, что только SOLIDWORKS отвечает нашим требованиям: наличие интеллектуального механизма наложения зависимостей, открытый интерфейс API и большое сообщество пользователей.
Кевин Могер, президент, Glide-Line

Синхронизация компонентов

SOLIDWORKS всегда отличался гибкостью в тех случаях, когда конструктору нужно было поменять конфигурацию отдельного компонента в сборке. Однако бывают случаи, когда нужно, чтобы все компоненты ссылались на некоторый исходный экземпляр. Выполнять переконфигурирование вручную, а потом проверять за собой, все ли сделано правильно слишком затратная по времени задача.

В SOLIDWORKS 2021 есть возможность синхронизировать конфигурации всех экземпляров компонентов за один раз. Кроме того, в новой версии предусмотрен механизм блокировки конфигурации от случайного изменения компонентов.

Этот механизм гарантирует, что любые изменения в конфигурации правильно обрабатываются в масштабе всей модели.

Устранение пространственных коллизий

Обнаружение коллизий мощный инструмент, который ускоряет проектирование. В SOLIDWORKS 2021 появилась возможность организовать процесс устранения коллизий с помощью электронных таблиц.

Для наглядности в ячейку таблицы можно поместить миниатюрное изображение коллизии. Эти таблицы могут открывать члены проектной команды, которые задействованы в исправлении замечаний. Из таблицы видно, какие пространственные пересечения сделаны конструктором намеренно (например, если этого требует посадка), а какие являются проектными ошибками, которые нужно устранить.

Сохранение модели с упрощенной геометрией как отдельной конфигурации

Отличный способ ускорить работу с большими сборками удалить излишние элементы, которые перегружают модель несущественными деталями. Если для удаления элементов вы используете метод Силуэт, то из полученной упрощенной сборки можно создать отдельную конфигурацию. После этого можно быстро переключаться между упрощенной и полной моделью!

Когда важна скорость конструкторско-технологической подготовки производства

SOLIDWORKS, как интегрированная система разработки промышленной продукции, повышает эффективность взаимодействия конструкторов и технологов. Улучшения в новой версии SOLIDWORKS 2021, направленные на ускорение операций с большими сборками, особенно пригодятся разработчикам промышленного оборудования, которые ежедневно работают с крупными узлами и деталями.

Есть вопросы? Узнайте больше о новых возможностях SOLIDWORKS 2021

Хотите живую демонстрацию системы? Обратитесь к реселлеру SOLIDWORKS.

Хотите узнать, как машиностроительным предприятиям удается сократить и удешевить цикл разработки продукции?

Скачайте брошюру, в которой рассказывается о средствах имитационного моделирования в программном комплексе SOLIDWORKS Simulation.

Подробно ознакомиться с функционалом и новшествами SOLIDWORKS 2021 предлагаем вам, посмотрев видео наофициальном канале Dassault Systemesв России:

1. SOLIDWORKS 2021 | Повышение производительности и новый подход к проектированию

2. Что нового в SOLIDWORKS SIMULATION 2021

3. SOLIDWORKS CAM 2021 | Нововведения в моделировании механической обработки

4. SOLIDWORKS PLASTICS 2021 | Новый взгляд на процессы литья полимеров под давлением

5. SOLIDWORKS PDM 2021 | Обмен данными с внешними системами

Существуют сотни различных бесплатных программных инструментов для 3D-моделирования для новичков, желающих создать свои собственные 3D-модели. Пользователи могут экспортировать свои модели и либо напечатать их на 3D-принтере, либо разместить в интернете, чтобы другие могли загрузить их бесплатно или за деньги.

Эти программы варьируются от простых в использовании для новичков до профессиональных, на изучение которых могут уйти годы. Поэтому мы создали свой список лучших бесплатных программ для 3D-моделирования, чтобы помочь вам сделать выбор.

Некоторые бесплатные онлайн-программы работают полностью в браузере, другие нужно загрузить. Но все они, по крайней мере в краткосрочной перспективе, бесплатны.

Список лучших бесплатных программ для 3D-моделирования в 2021 году:

1. TinkerCAD лучшая программа для начинающих

2. 3D Slash простая программа для начинающих

3. FreeCAD бесплатная программа с открытым исходным кодом

4. SketchUp

5. Blender расширенная бесплатная программа

6. MeshMixer

7. Fusion 360

8. Vectary

9. SelfCAD

10. BlocksCAD

11. OpenSCAD

12. Wings 3D

Критерии, которые использовались для оценки:

• Простота использования. Бесплатными программами часто пользуются новички, поэтому это важно.

• Наличие хорошо проработанного набора инструментов для создания профессиональных 3D-моделей.

• Наличие новых инструментов, которые дают возможность использовать совершенно новый подход к созданию 3D-дизайнов.

1. TinkerCAD лучшая бесплатная программа для начинающих

Страна разработчика - США. Доступна к работе в браузере.

Это одна из многих программ 3D CAD-гиганта Autodesk, TinkerCAD. Инструмент обманчиво выглядит примитивным, прост в использовании, но снова и снова попадает в топ лучших бесплатных программ.

TinkerCAD позволяет создавать детализированные 3D-модели, используя базовые формы, соединяя их вместе. Процесс обучения намного проще, чем в других программах. Она идеально подходит для новичков и детей, для обучения детей 3D-печати. Ее чаще других используют в школах и классах по всему миру. Можете начать работу за считанные минуты в браузере без загрузки. Более того, можно скачать приложение TinkerCAD и поиграть с моделями на смартфоне или планшете!

Autodesk производит множество программ для различных отраслей. TinkerCAD идеально подходит для начинающих в 3D-дизайне, позволяет сделать что-то классное. Вы можете экспортировать модель в STL и любом другом формате и отправить на печать на 3D-принтере. Как только вы приобретете необходимый опыт, вам может понадобиться более сложная программа, например AutoCAD. Но при этом TinkerCAD остается отличной программой для начала вашей карьеры 3D-дизайнера.

2. 3D Slash простая бесплатная программа для начинающих

Основная версия бесплатная, премиум версия требует оплату $2 в месяц.

Идеально подходит для новичков. 3D Slash не похожа на обычную программу, больше похожа на дружественный, интерактивный 3D-мир, где вы можете создавать, что угодно. Команда разработчиков четко продумала, как сделать пользовательский интерфейс максимально естественным, понятным не дизайнерам, без сложного процесса обучения. Функционал интуитивно понятен и удобен.

В то же время вы не ограничены только базовыми формами. Можете создавать впечатляющие и более сложные объекты. Стандартная версия бесплатная, премиум - с небольшой ежемесячной оплатой. Также доступны школьные и профессиональные тарифные планы.

3. FreeCAD бесплатная программа с открытым исходным кодом

FreeCAD была выпущена еще в 2002 году, и несмотря на то, что все еще находится в стадии бета-тестирования, ее разработка значительно продвинулась. Она предназначена для того, чтобы сделать процесс создания 3D-версий реальных объектов максимально эффективным и простым.

Очень полезная функция - возможность начать со статического 2D-эскиза, из которого затем можно построить конечную 3D-модель. FreeCAD хорошо работает в Windows и Mac, можно легко экспортировать модель в виде файлов STL, OBJ или даже DXF, например, для ЧПУ.

Хотя FreeCAD была разработана в основном для станков, ее можно использовать и для 3D-печати. Более того, FreeCAD - программа с открытым исходным кодом, поэтому можно работать с Python.

FreeCAD идеально подходит для пользователей с некоторым опытом проектирования, так как часть инструментов может оказаться сложной для начинающих. Но в целом это очень мощный бесплатный инструмент для 3D-моделирования.

4. SketchUp

Основная версия бесплатная, версия Pro стоит $299 в год. Страна разработчика США.

Программа - ветеран индустрии программного обеспечения для 3D-моделирования, была создана в 2000 году компанией Lastsoftware. В 2006 году ее выкупил Google, чтобы внедрить этот универсальный и мощный инструмент в свои сервисы. С тех пор она была продана Trimble Inc., которая и предложила бесплатную версию. SketchUp - отличный выбор для начинающих дизайнеров. Ее, как и TinkerCAD, освоить легче, чем большинство других 3D-программ. Содержит практически все инструменты, которые могут понадобиться.

Несмотря на то, что SketchUp пользуются в основном архитекторы, она приобретает все большую популярность в 3D-печати. Инструменты удивительно хорошо подходят создателям 3D-CAD-файлов. Вы можете загрузить расширение SketchUp STL, чтобы создавать файлы в STL.

SketchUp имеет простой интерфейс, не перегруженный информацией. Вы можете легко разобраться в нем за несколько часов и в первый же день создать очень реалистичную 3D-модель.

5. Blender расширенная бесплатная программа

Страна разработчика Нидерланды.

Возможно, это самое популярное программное обеспечение для 3D-дизайна. Blender имеет огромное активное сообщество, которое делится своими STL-файлами и 3D-моделями, а также информацией в интернете. Быстрый поиск Google и YouTube выдаст тысячи ссылок, где пользователи демонстрируют свои 3D-проекты и обмениваются опытом работы в Blender 3D. Такая популярность обусловлена прежде всего тем, что программа на 100% бесплатная и с открытым исходным кодом. В ней можно создать практически все, что угодно. Выбор инструментов огромен.

Процесс обучения более сложный, чем у предыдущих программ. Однако благодаря своему набору инструментов Blender универсальная программа для 3D-моделирования. Она используется в различных областях, начиная от создания VFX для фильмов, видеоигр, дизайна 3D-моделей, заканчивая 3D-печатью. Кроме того, Blender поставляется с интегрированным игровым движком, а также детализированными инструментами для моделирования и возможностью редактирования видео. Это невероятное бесплатное программное обеспечение идеально подходит для разработчиков игр и опытных 3D-моделистов.

6. MeshMixer

Страна разработчика США.

Meshmixer уникальная программа, не вписывающаяся ни в одну конкретную категорию. Еще одна разработка Autodesk, Meshmixer выгодно отличается от конкурентов тем, что позволяет редактировать существующие модели с помощью различных инструментов, включая анимацию, выгибание/заполнение, восстановление. Meshmixer хорошо подходит для модификации конструкций и обеспечения качества. Полезна как для начинающих, так и для экспертов. Позволяет улучшать и готовить свои модели к 3D-печати.

Еще одно важное преимущество программы возможность ее использования в топологической оптимизации. Благодаря простым инструментам, детали можно сделать легче и экономичнее. Это особенно полезно для последующей 3D-печати в таких отраслях, как аэрокосмическая и автомобильная промышленность, где очень важен вес модели.

В целом, Meshmixer - универсальный вариант для тех, кому нужно улучшить 3D-модель. Новички могут изменять свои модели, эксперты - оптимизировать промышленные проекты.

7. Fusion 360

Программа бесплатна для личного пользования в течение года, Pro версия стоит около $500 в год.

Страна разработчика США.

Очередная разработка Autodesk для школ и академических институтов. Это, несомненно, инструмент для экспертов, однако достаточно удобный в использовании для образованного новичка. Fusion 360 - программа для совместного использования, позволяет обмениваться файлами STL через облако для совместного редактирования и оптимизации моделей.

Обладает мощными инструментами для работы практически над любым промышленным 3D-дизайном. Имеет встроенные функции для оценки нагрузки, с которой столкнутся компоненты 3D-модели. Это позволяет дизайнерам находить потенциально слабые места перед печатью. После создания можно легко экспортировать модель в STL-файл или любой другой формат. Программа недавно стала бесплатной для студентов, стартапов и многих других. Если у вас есть некоторый опыт, или вы хотите повысить свои навыки в 3D-дизайне, это 3D-программное обеспечение идеально подойдет.

8. Vectary

Бесплатная программа с премиальными функциями за $12 в месяц.

Vectary появилась в 2014 году и называет себя самой доступной платформой 3D- и AR-дизайна. Это бесплатная веб-программа для 3D-моделирования. Vectary предлагает шаблоны с предварительно отрисованными и освещенными экранами, перед которыми вы можете разместить свои 3D-модели для съемки продукта и других художественных целей. Простой рабочий интерфейс с необходимым набором инструментов делает работу с освещением и моделированием легкой. Вы можете легко экспортировать готовый дизайн или сцену в виде AR-модели.

Бесплатный пакет включает в себя доступ к Vectary Studio для создания и проектирования моделей, а также возможность экспортировать ваши творения в форматы OBJ или STL. Для других форматов вам потребуется обновление. Бесплатно можно создать до 25 проектов, а также получить доступ к библиотеке 3D-активов, материалов и иконок Vectary. Платное обновление дает доступ к инструментам предварительного просмотра AR, а также к функциям совместного использования проектов и командам для лучшей и быстрой обратной связи между несколькими людьми.

9. SelfCAD

Бесплатная программа для сферы образования. Для остальных стоит $4,99 в месяц.

Страна разработчика США.

SelfCAD фокусируется на том, чтобы быть лучшей браузерной бесплатной программой для 3D-моделирования для студентов по всему миру, которую не надо скачивать. Она популярна в американских школах, обучающих студентов 3D-дизайну. Простая и удобная в использовании, требующая короткий период обучения, SelfCAD имеет все необходимые инструменты для создания моделей. Также в ней есть инструменты нарезки для подготовки файлов STL или G-кода к 3D-печати.

SelfCAD - простая программа для 3D-дизайна с очень понятным интерфейсом, подходит новичкам.

10. BlocksCAD

Программа предоставляется бесплатно. Есть платные учебные версии для школ.

Страна разработчика США.

BlocksCAD ориентирована на обучение и была создана для учащихся по модели STEM с 3-го по 8-й классы. Это облачное бесплатное программное обеспечение для 3D-моделирования, которое способствует изучению математики, вычислительного мышления, концепций кодирования и проектирования моделей для 3D-печати.

В свободной галерее имеется широкий выбор проектов, которые можно использовать в личных и классных работах, начиная от снеговиков, ювелирных колец, рыб и даже печально известного кафетерия. Отлично взаимодействует с OpenSCAD, предназначена для простой, веселой и удобной работы для детей. 3D-модели можно создавать с помощью красочных, простых в управлении блоков, и экспортировать либо в виде STL-файлов, либо в виде файлов для открытия и редактирования в OpenSCAD. Для новичков BlocksCAD предлагает обширные учебные пособия по основам 3D-моделирования и использованию 3D-программного обеспечения.

11. OpenSCAD

OpenSCAD бесплатная загружаемая программа. Выглядит устрашающе, поскольку окутывает кодами и скриптами. Это мощный инструмент. Но имейте в виду, что он для тех, кто привык к кодированию. Программа была создана еще в 2010 году Мариусом Кинтелем и Клиффордом Вольфом. Регулярно выходят новые обновления и патчи. OpenSCAD любят 3D-дизайнеры, которые предпочитают скриптовый, а не художественный метод проектирования. Стоит также отметить, что 3D-деталь в OpenSCAD можно создать использую лишь мышь, но это не единственная фишка программы.

В целом, мы впечатлены OpenSCAD: она предлагает что-то новое и бесплатно. Однако необходимо, по крайней мере, промежуточное знание языков сценариев. В противном случае лучше использовать один из других вариантов из нашего списка.

12. Wings 3D

Wings 3D - полностью открытое и бесплатное программное обеспечение для 3D-моделирования, которое активно разрабатывается и совершенствуется с 2001 года. Программа не такая современная и удобная в использовании, как Vectary или TinkerCAD, но очень хорошо работает с персонажами, настольными моделями и другими проектами по созданию 3D моделей. Довольно легко работать с функциями по настройке моделей, например, лепкой, соединением, резкой, сгибанием - просто даже для начинающих.

Каждый пункт меню контекстный, поэтому, когда вы щелкаете правой кнопкой мыши, появляются различные опции в зависимости от того, что вам может понадобиться. Этот продвинутый инструмент экономит время и делает программу отличным инструментом для 3D-моделирования для начинающих и экспертов.

Перевод с сайта 3DSourced https://www.3dsourced.com/rankings/best-free-3d-software/

На предприятиях и в конструкторских бюро делают все для того, чтобы участники процесса разработки продукции действовали в едином ключе. Но заносить данные, поступающие из отделов, в единую среду CAD с одновременной их синхронизацией сложно и дорого. Обмен данными становится еще более сложным, если в компании применяется несколько разных CAD-систем а ведь такая схема распространяется все шире.

Роли Collaborative Designer в платформе 3DEXPERIENCE позволяют управлять проектными данными и документацией в облачной среде. Проекты можно хранить в глобальной сети, использовать повторно и безопасно управлять ими. Данные при таком способе работы нельзя случайно потерять или удалить.

Платформа 3DEXPERIENCE не только поддерживает работу внутренней команды конструкторов, но также открывает возможности защищенного доступа к данным для ключевых клиентов, поставщиков и руководителей проектов. Роль Collaborative Designer позволяет всем, независимо от того, в какой системе проектирования они работают, вносить вклад в единую структуру изделий, устраняя необходимость в независимом управлении ее фрагментами.

Блок-схема процесса корректировки данных, созданных в Creo Parametric.

Новые роли Collaborative Designer

Благодаря введению новых ролей подключаться к платформе 3DEXPERIENCE могут еще больше CAD-пользователей. Компании, в которых используются Creo Parametric от PTC, Inventor от Autodesk или Solid Edge от Siemens, получили возможность управлять своими проектными данными и предоставлять их в общий доступ в облачной платформе 3DEXPERIENCE. Роли добавлены к уже существующим для SOLIDWORKS, CATIA V5, AutoCAD и DraftSight.

Новые роли Collaborative Designer обеспечивают прямую интеграцию изнутри CAD-системы, обеспечивая беспрепятственное взаимодействие с платформой 3DEXPERIENCE. Как только данные попадают в платформу, они становятся доступны пользователям всех решений 3DEXPERIENCE для проектирования, моделирования, производства и управления. Роли это инструмент для реализации следующих целей:

• совместная работа участников команды, где бы они ни находились;

• общий доступ к моделям и чертежам через браузерное приложение;

• разработка комплексного 3D-определения изделия в различных CAD-системах.

Даже если выполняющие проект специалисты находятся в разных местах, эффективность разработки остается на высоком уровне.

Люди и данные: работа в связке

Благодаря новым ролям Collaborative Designer проектные данные становятся частью полного определения изделия, в основе которого лежит модель. Подключение к платформе комплекса приложений, используемых различными специальностями, повышает качество проектирования. Все специалисты-разработчики работают с одной и той же моделью. Посредством ролей реализуется поддержка широкого набора приложений платформы 3DEXPERIENCE, и это делает совместную работу чрезвычайно продуктивной.

Подключившись к платформе, конструкторы могут продолжать проектировать в привычных им системах. Формируемые ими данные становятся частью всестороннего определения изделия. Ускоряется процесс разработки, повышается точность. По мере внесения изменений в конструкцию данные автоматически обновляются. Это и есть настоящая синхронизация.

Централизованное размещение проектов

Совместная работа становится проще, когда вся команда, в том числе сторонние партнеры, находится в единой программной среде. Платформа позволяет без задержек обращаться к 3D-моделям с любых устройств. Коммуникации между специалистами автоматически отслеживаются, а если возникают проблемы, то они незамедлительно решаются.

Проекты можно передавать коллегам и поставщикам через виртуальную среду разработки, нисколько не проигрывая в точности данных.

Единый источник достоверной информации

Когда инженеры вносят изменения в конструкцию, платформа 3DEXPERIENCE автоматически активизирует расширенные возможности управления данными, такие как контроль версий, стадия проекта, разрешения на доступ и многое другое. Платформа предоставляет технологическую инфраструктуру для управления проектными данными и документацией к изделиям.

Благодаря тому, что все данные хранятся централизованно, каждый участник проекта имеет доступ к единому источнику достоверной информации. Это помогает застраховаться от риска рассинхронизации версий модели и конфигураций сборок.

Используя Collaborative Designer, участники проекта безопасно управляют данными CAD и организовывают общий доступ к ним. Доступ возможен из любого места, где есть подключение к Интернету. Все заинтересованные стороны мгновенно получают актуальную информацию и могут в любой момент видеть текущий статус изделия и его компонентов.

Дополнительная информация

Вы действительно хотите упростить процесс совместной работы над проектами и повысить производительность? В CAD-среде есть все необходимое для эффективного проектирования и взаимодействия. Несколько команд конструкторов могут параллельно работать над одним определением изделия в реальном времени, а их проектные данные надежно защищены.

Свяжитесь в экспертом SOLIDWORKS, чтобы найти ответы на вопросы и обсудить любые Ваши потребности

А вы знаете, что многофункциональный модуль Simulation может решать задачи термического исследования? Он не только позволяет увидеть, как температура распространяется по деталям, но и дает возможность узнать, за какое время деталь нагревается. Обо всем этом и многом другом в нашей статье.

Введение

В качестве модели взята сборка микрочипа, которая состоит из теплоотвода (снизу) и собственно чипа (сверху) рис. 1.

Добавив модуль Simulation в интерфейс SOLIDWORKS, создаем Новое исследование и выбираем Термический анализ. У нас загрузилось дерево исследования, в котором мы можем задавать настройки для проведения анализа (рис. 2).

Сразу скажу, что если чтению учебных материалов вы предпочитаете просмотр уроков, добро пожаловать на наш YouTube-канал Школа SOLIDWORKS. По ссылке вы найдете видео, где мы учимся проводить термическое исследование в SOLIDWORKS Simulation и задавать различные термические нагрузки, такие как температура, тепловая мощность и конвекция

Задание материала

Первое, что нам необходимо сделать, это задать материал. Щелкаем правой кнопкой мыши по одной из деталей и нажимаем Применить/редактировать материал. В нашем примере выберем для теплоотвода алюминий, а именно Сплав 1060. Материалом для чипа пусть будет оцинкованная сталь. Потребуется указать теплопроводность такие обязательные параметры выделяются красным цветом в открывающейся таблице (рис. 3). Скопируем оцинкованную сталь в папку Настроенный пользователем материал и добавим материалу теплопроводность: 50.

Задание граничных условий

Для удобства задания граничных условий разнесем чип и теплоотвод друг от друга. Для этого переходим во вкладку Конфигурации (рис. 4) и, нажав правую кнопку мыши, добавляем Новый вид с разнесенными частями. Выбираем в настройках, что именно мы хотим сместить. Потянув за стрелку, выполняем смещение. И нажимаем кнопку Применить.

Следующим шагом зададим тепловую мощность микрочипа. Щелкнем правой кнопкой мыши по кнопке Термические нагрузки и перейдем в настройки тепловой мощности. Выберем в дереве сборки весь элемент Чип и укажем 15 ватт (рис. 5). Тепло будет выделяться из этого элемента.

Далее задаем набор контактов. Для этого щелкаем правой кнопкой мыши по кнопке Соединения, выбираем тип контакта Тепловое сопротивление и указываем грани, где чип и теплоотвод соприкасаются. Устанавливаем тепловое сопротивление равным 2,857е-6 К/Вт.

Теперь вновь соединим наши детали через вкладку Конфигурации и перейдем к определению конвекции этих деталей. По правой кнопке мыши выбираем Термические нагрузки, а затем открываем меню Конвекция. Выбираем грани теплоотвода, которые не касаются нагревающегося чипа.

Задаем коэффициент конвективной теплоотдачи: 200 Вт/м²К. Этот коэффициент характеризует интенсивность теплообмена между поверхностью тела и окружающей средой. Указываем массовую температуру окружающей среды, то есть температуру, которая окружает нашу модель. Для этого параметра установим 300 К (рис. 6).

То же самое сделаем и для чипа. Выбираем внешние грани чипа, задаем коэффициент конвективной теплоотдачи равным 90 Вт/м²К, а массовую температуру окружающей среды, как и в предыдущем случае, 300 К.

Результаты

Запустим исследование (рис. 7). По умолчанию сетка будет построена автоматически.

Исследование завершено, можно ознакомиться с распределением температуры. Для этого выберем параметр Ограничение сечения по плоскости справа (рис. 8).

Теперь мы видим, как температура распространяется от чипа по теплоотводу (рис. 9).

Задание переходного процесса

Если мы хотим узнать, за какое время нагревается теплоотвод, нужно задать переходный процесс. Для этого скопируем наше исследование (рис. 10).

Щелкнув по исследованию правой кнопкой мыши, зайдем в его свойства (рис. 11).

Изменим тип решения на Переходный процесс. Укажем общее время (например, 100 секунд) и установим пятисекундный временной интервал (рис. 12).

Теперь для выполнения нестационарного термического исследования требуется использовать начальную температуру. Выбираем температуру в Термических нагрузках и задаем начальную температуру для всех тел: 22C (рис. 13).

Запускаем решение. Получив результат, можем посмотреть распределение температуры и ее значение в выбранный момент времени (рис. 14).

Вывод

Инженерный модуль SOLIDWORKS Simulation позволяет проводить термический анализ, анализировать распространение температуры по деталям, исследовать изменение температуры с течением времени и многое другое. Если вы хотите смоделировать тепловые потоки, которые исходят из деталей, вам потребуется другой модуль: SOLIDWORKS Flow Simulation. Но о нем мы расскажем в следующий раз.

Автор: Максим Салимов, технический специалист по SOLIDWORKS, ГК CSoft. email: salimov.maksim@csoft.ru

В этой обзорной статье вы узнаете, что такое mesh denoising, какие методы использовались и используются для устранения шума на полигональных сетках (от классических фильтров до передовых графовых нейронных сетей), и получите общее представление о развитии направления.

Зачем нужен mesh denoising?

С помощью технологии трехмерного сканирования можно получить 3D-модель реального объекта. Но знаете ли вы, что почти всегда такие объекты содержат шумы и неточности? В Twin3d мы сканируем людей (и не только) и с помощью фотограмметрии получаем 3D-модели, которые дальше необходимо обрабатывать в зависимости от конечной цели их использования. Естественно, от шумов надо избавляться, чтобы применять виртуальную модель человека в кино/играх/рекламе. Нужно много чего еще делать, но об этом мы поговорим потом.

Сканирование объектов и получение их 3D-моделей используется не только для создания виртуальных людей. Это популярно в reverse engineering для получения CAD-деталей без чертежей, где нужна большая точность реконструкции и шумы недопустимы. Также как людей и CAD-детали, можно сканировать реальные объекты одежду, обувь, аксессуары, что сейчас очень распространено в связи с созданием виртуальных примерочных. В таких случаях тоже хочется сделать вещь визуально идеальной, поэтому отсканированный объект необходимо обрабатывать.

Процесс устранения шума с 3D-моделей, полученных после сканирования, получил название mesh denoising. Иногда можно встретить слово smoothing, что означает просто сглаживание. 3D-моделлеры пользуются профессиональным ПО для решения данной задачи, но при этом они тратят достаточно много времени, чтобы убрать все неровности и шероховатости поверхности вручную. А как это делается без вмешательства 3D-моделлера? С помощью методов, которые мы рассмотрим далее.

С чего все начиналось

Когда-то были фильтры Просто сглаживающие фильтры, которые берут координаты вершин меша и усредняют по соседним вершинам (Laplacian smoothing, Taubin smoothing).

В 2003 году появляется Bilateral mesh denoising расширение билатерального фильтра (который использовался для сглаживания шума на 2D картинках) на трехмерные полигональные сетки. Суть остается та же усредняются координаты вершин, но уже немного умнее: используются при этом как координаты вершин, так и нормали вершин. Еще через 7 лет придумали применять такой билатеральный фильтр не к вершинам, а к нормалям граней (Bilateral normal filtering for mesh denoising), что значительно увеличило качество сглаживания.

Итеративный процесс вычисления новой нормали с помощью Bilateral Normal Filtering заключается в следующем:

где набор соседних граней для грани , нормаль грани , площадь грани , центроид грани (точка пересечения медиан треугольника), гауссиана, оператор нормализации.

Билатеральный фильтр является средним взвешенным с весом, состоящим из нескольких частей. для грани определяет значимость грани в терминах удаленности друг от друга чем больше расстояние, тем меньше вес. Аналогично с , только на вес влияет не расстояние между гранями, а разница между векторами нормалей грани. Также учитывается значение площади грани

В 2015 году улучшают подход с билатеральными фильтрами с появлением Guided Mesh Normal Filtering, где используется направляющая нормаль для сглаживания.

Чего хотели добиться улучшением билатеральных фильтров? Чтобы не сглаживать все подряд, а оставлять достаточно резкими детали меша, которые должны быть резкими. При этом для каждой 3D-модели пользователю необходимо подбирать параметры алгоритмов, чтобы добиться удовлетворительных результатов.

Наряду с фильтрами развивались подходы mesh denoising, основанные на оптимизации. Так, например, в работе Mesh Denoising via L0 minimization авторы максимизируют плоские поверхности меша и постепенно устраняют шум, не сглаживая при этом углы. Данный подход хорош в случаях, когда все отсканированные объекты CAD-модели с правильными геометрическими формами.

Первые попытки обучения алгоритмов для mesh denoising

Настоящим прорывом в 2016 году стала работа Mesh Denoising via Cascaded Normal Regression, в которой впервые использовались данные для обучения алгоритма. Прежде всего, авторы создали соответствующий датасет из noisy и ground truth (GT) 3D-моделей с разным шумом (доступен по ссылке проекта).

Датасет состоит из синтетических данных (Synthetic) и полученных с помощью различных сканеров (Kinect v1, Kinect v2, Kinect Fusion). В Synthetic в качестве noisy моделей используются модели с искусственно сгенерированным шумом (используется небольшое случайное смещение координат). Отсканированные данные уже содержат шум, зависящий от параметров сканеров и используемых в них технологий. Для получения GT моделей для реальных сканов использовался сканер Artec Spider c порядком точности, превышающим Microsoft Kinect.

Основная идея работы для каждой пары граней noisy и ground truth мешей создать пару дескриптор и GT нормаль. Дескриптор одной грани это нормаль грани после применения билатеральных фильтров с разными параметрами. Далее такие дескрипторы необходимо разделить на отдельные кластеры, которые определяют принадлежность к той или иной геометрической форме. Для отдельного кластера обучается отдельная регрессия, после которой на выходе получается обновленная нормаль грани. Весь описанный процесс повторяется несколько раз, каскадами.

Почему эта работа является важной? Во-первых, был создан хороший датасет для обучения с синтетическими и отсканированными данными. Во-вторых, авторы наконец ушли от подбора параметров алгоритмов сглаживания для фильтров и позволили выбирать такие параметры нейронной сети. При этом вручную составленные признаки для обучения основываются лишь на билатеральных фильтрах, что значительно ограничивает возможности метода. Несмотря на это, данная работа запустила волну применения обучающих подходов для mesh denoising.

После этого появилась работа NormalNet: Learning based Guided Normal Filtering for Mesh Denoising. Основная идея обучать сверточную нейронную сеть для определения направляющей нормали, после применять Guided Mesh Normal Filtering. Для определения направляющей нормали происходит вокселизация локальной структуры каждой грани меша (voxel объемный пиксель), чтобы привести его к упорядоченному представлению и иметь возможность использовать CNN. Общий пайплайн работы представлен на картинке ниже.

Следующий рисунок иллюстрирует архитектуру сетки в NormalNet. На вход каждой CNN подаются 4-мерные массивы, полученные после вокселизации, содержащие информацию о координатах вершин набора граней и усредненной нормали этого набора. Наборы граней (патчи) в терминах данной работы это некоторое количество соседних граней для одной грани. При создании нейронной сети авторы вдохновлялись архитектурой ResNet, которая позволяет учитывать информацию, полученную с предыдущих слоев сетки. Для составления карты признаков для каждого патча входные данные обрабатываются тремя блоками с конволюциями. Выходные полносвязные слои преобразовывают карту признаков к трехмерному вектору, который является направляющей нормалью для одного патча.

Таким образом, итеративно получая с помощью вокселизации и CNN направляющие нормали, а после применяя Guided Normal Filtering, авторы строят процесс устранения шума. Грубо говоря, в данном подходе происходит очередное улучшение качества сглаживающего фильтра Guided Normal Filtering.

Наконец, от использования билатеральных фильтров решили отказаться в работе DNF-Net: a Deep Normal Filtering Network for Mesh Denoising и предоставили полное управление процессом фильтрации шума нейронным сетям. Это первая работа, которая делает end-to-end процесс фильтрации без ручного составления признаков. С помощью отдельных логических частей нейронной сетки на основе ResNet авторы формируют карты признаков для всего меша с шумом и отдельно для шума, а после их обработки получают обновленные нормали граней.

На вход DNF-Net принимает патчи граней: нормали и индексы соседних граней. С помощью блока multi-scale feature embedding unit составляется карта признаков для каждого патча. В этом блоке анализируется локальная геометрическая структура меша на разных масштабах. На трех уровнях (см. картинку ниже) составляются три разные локальные карты признаков , которые учитывают разное количество соседних граней (по возрастанию). После их конкатенации и прогона через полносвязные слои нейронной сети получается глобальная карта признаков F для каждой грани меша.

Впоследствии с помощью residual learning unit аналогичным образом извлекается карта признаков для шума. С помощью KNN (K-Nearest Neighbors) происходит поиск k похожих граней в представлении созданных признаков. Из продублированной k раз исходной карты признаков вычитаются карты признаков похожих граней. Аналогично используются полносвязные слои нейронной сетки формирования шумной карты признаков.

Финальная карта признаков, которая содержит в себе информацию о грани без шума, получается с помощью вычитания шумной карты признаков из исходной. Опять же, с помощью полносвязных слоев результат приводят к виду трехмерного вектора, который уже является окончательной нормалью грани без шума.

С таким подходом есть возможность использовать для обучения нейронной сети не только нормали граней и индексы соседей, а еще и другие пространственные признаки центроиды граней, координаты вершин граней и т.д. Но здесь все еще не учитывается глобальная топологическая структура меша, а понятие глобальности ограничивается лишь количеством соседей при изначальном преобразовании данных.

Deep learning и свертки на графах

Чтобы избавиться от ограничений в виде числа параметров и соседей, необходимо работать с целым мешем, а не отдельно составленными патчами. А для построения сложных архитектур нейронных сетей с хорошей обобщающей способностью, надо как-то привести нерегулярное представление меша к регулярному. Во всей области 3D DL существует несколько популярных подходов для этого: вокселизация меша и представление меша как графа.

Так, в работе Mesh Denoising with Facet Graph Convolutions был предложен еще один end-to-end pipeline для устранения шума с помощью представления мешей как графов, только вместо натурального представления графа полигональной сетки (вершины, связанные с вершинами) используется другое грани, связанные с гранями. Основная идея сгенерировать граф и запустить на нем сверточную нейронную сеть.

В основе этого метода лежит архитектура U-Net, которой на вход подаются координаты граней и соответствующих нормалей созданного графа, а на выходе получаются скорректированные нормали граней.

Графовое представление и U-Net позволяют учитывать геометрические особенности меша как в локальной структуре (как в предыдущих методах), так и в глобальной.

Заключение

Интересно наблюдать, как эволюционируют подходы обработки 3D моделей с развитием технологий. Когда-то обычные сглаживающие фильтры были пиком совершенства, сейчас же все по-другому: появляются интересные статьи, в которых ручная обработка мешей заменяется автоматической с помощью нейронных сетей и глубокого обучения.

На данный момент в задаче mesh denoising, и, в общем, в задачах обработки полигональных сеток, все большую популярность приобретают подходы с графовым представлением мешей, с помощью которого можно учитывать как локальную (в пределах одной грани), так и глобальную структуру меша.

В Twin3d мы занимаемся разными задачами, и mesh denoising входит в их число. В будущих статьях будем рассказывать уже о своих разработках, не пропустите ;)

В своей работе мы много общаемся с клиентами, и в результате у нас собрался целый пул часто задаваемых вопросов по линейке SOLIDWORKS. Тогда мы решили записать серию коротких видеороликов с ответами. Новые вопросы поступали, количество роликов росло В итоге мы решили организовать свой YouTube-канал Школа SOLIDWORKS, чтобы пользователи могли быстрее получать интересующую их информацию.

В этой заметке мы ответим на некоторые наиболее актуальные вопросы. Минимум воды, максимум пользы. Итак, начинаем наш краткий ликбез.

1. Как установить существующую библиотеку материалов

Файлы с расширением .sldmat содержат сведения о механических и физических свойствах материалов. Если вы скачали библиотеку с сайта i-tools.info, следующие 5 шагов помогут вам ее установить. Для добавления библиотеки необходимо открыть любую деталь в SOLIDWORKS:

1. В дереве конструирования FeatureManager нажимаем правой кнопкой мыши на Материал.

2. Выбираем пункт Редактировать материал.

3. В левом поле открывшегося окна кликаем в любом месте правой кнопкой мыши и выбираем Открыть библиотеку.

4. Выбираем директорию, в которой находится файл .sldmat, либо копируем его в папку с пользовательскими материалами SOLIDWORKS. Уточнить папку, выбранную по умолчанию, можно в разделе Настройки пользователя Месторасположение файлов Отобразить папки для Базы данных материалов.

5. Выбираем файл с расширением .sldmat и нажимаем кнопку Открыть.

Библиотека установлена! Если она не отображается в окне, необходимо закрыть и вновь открыть окно редактирования материала.

2. Можно ли работать на любом компьютере с установленным SOLIDWORKS, используя лишь свою лицензию?

ДА! Это называется онлайн-лицензирование SOLIDWORKS Online Licensing. Вам потребуются лишь компьютер с доступом в интернет и SOLIDWORKS выше версии 2018 года.

Данная функция важна пользователям, которые сталкиваются с ошибками активации лицензий SOLIDWORKS или которым необходимо использовать одну лицензию SOLIDWORKS на нескольких компьютерах.

Можно сказать, это лицензия SOLIDWORKS, которая находится в облаке.

3. В чем отличие SOLIDWORKS Simulation Standard и пакета Simulation Standard, входящего в SOLIDWORKS CAD Premium?

a) В SOLIDWORKS CAD Premium нельзя строить диаграмму усталости, усталостные напряжения и получать количество циклов до разрушений.

b) В SOLIDWORKS Simulation Standard доступен анализ тенденций, то есть построение зависимостей в результатах различных повторов статического исследования. Например, меняя нагрузку, можно отслеживать напряжение, перемещение и т.д.

4. Как показать основные плоскости компонентов в сборке?

Для этого нужно включить Просмотр плоскостей:

А затем выбрать значок Скрыть / Показать основные плоскости:

5. Как выбирать спрятанные грани, не применяя функцию Скрыть деталь?

Например, вам нужно выбрать грань для создания сопряжений. Самый простой способ навести курсор мыши на спрятанную грань и нажать клавишу Alt (деталь, которая закрывает нужную вам грань, станет прозрачной), а если деталь спрятана глубже, нажмите Alt еще раз.

6. Как посмотреть на деталь из сборки, не открывая деталь отдельно?

Нажимаем правой кнопкой мыши на интересующую нас деталь и выбираем функцию Окно предварительного просмотра компонента.

Открывается отдельное окно с выбранной деталью, в котором можно выбирать грани для сопряжения с другими деталями из сборки. Кроме того, с помощью функции Синхронизировать ориентацию вида обоих графических окон мы можем вращать сборку и деталь синхронизировано, что поможет при выборе сопряжений.

Хотите узнать больше? Подписывайтесь на наш YouTube-канал и изучайте SOLIDWORKS самостоятельно. Нужно обучение с профессионалами? Переходите по ссылке и выбирайте курс.

Автор: Максим Салимов, технический специалист ГК CSoft, solidworks@csoft.ru

Травма

В 2008 году Шульц подписал контракт с новой командой. Во второй гонке Международной серии чемпионов (ISOC) по снокроссу он засиделся на старте и решил приложить все усилия, чтобы наверстать упущенное. Не рассчитав траекторию на пересеченной местности, Шульц потерял равновесие и вылетел из своего снегохода.

Он приземлился всей своей массой на левую ногу, которая в этот момент была полностью выпрямлена. Удара такой силы она не выдержала. Такое не приснится в страшном сне: моя нога оказалась у меня на груди, вспоминает Шульц. Я буквально ударил себя пальцем ноги по подбородку!

За свою гоночную карьеру Шульц перенес много повреждений, но эта травма не шла ни в какое сравнение с обычным переломом. Чтобы гонщик выжил, ему пришлось ампутировать левую ногу примерно на 7 сантиметров выше колена.

Только вперед

По словам отца Шульца, первое, что сказал его сын, отойдя от наркоза после операции, было: Надо жить и двигаться дальше. Весной 2009 года Шульц встал на свой первый протез. Несколько месяцев спустя он понял, что нужно кое-что получше, а именно такой протез, который позволил бы ему вернуться в спорт. Шульц был убежден, что сможет спроектировать его сам.

По своему гоночному опыту Шульц знал, как держать тело, чтобы успешно пройти трассу. Он также хорошо разбирался в подвеске и других механических компонентах своих снегоходов. Оставалось лишь применить это понимание для построения новой ноги.

Выжав максимум возможного из своей природной любознательности, вспомнив уроки черчения в девятом классе и потратив горы бумаги (а ластиков еще больше), Шульц вел разработку нового протеза ноги, с которым он вернулся бы к любимому делу. Чертежи, исправления, снова чертежи... и наконец, через полтора месяца проект был готов. Начались работы по изготовлению.

Через семь месяцев после травмы Шульц вышел на соревнования по суперкроссу Summer XGames и выиграл серебряную медаль на ноге, которую он сконструировал в своем гараже.

Помощь нужна многим

Именно в это время Шульц осознал, что его изобретение способно помочь не только ему самому, но и многим товарищам по несчастью.

Шульц видел, что вокруг много людей, перенесших ампутацию, но не потерявших тяги к езде на снегоходах, катанию на сноуборде и другим физическим активностям. Шульц начал раздумывать о том, как сделать изделие более универсальным. В начале 2010 года он основал компанию BioDapt, чтобы разрабатывать и производить высокоэффективные протезы ног для тех, кто не хочет отказываться от активного образа жизни и в том числе управлять автомототехникой.

Решение конструкторских проблем

Шульц готовит 2D-эскизы и передает их конструкторам, комментируя все неясные моменты. Дальнейшую проработку инженеры ведут в 3D CAD-системе.

SOLIDWORKS делает процесс намного проще и быстрее и позволяет нам добиваться гораздо большего, с энтузиазмом говорит Шульц. Компьютерные модели наших изделий мы испытываем в цифровом формате с помощью SOLIDWORKS Simulation, чтобы выявить все слабые места.

При разработке модели VF (Versa Foot) 2 перед инженерной командой стояла задача обеспечить компактность, не проиграв при этом в прочности, ведь в реальных условиях динамические нагрузки на протез могут превышать 2200 Н (225 кгс). Еще одна успешно решенная конструкторами задача это уникальная система опорных катков Moto Knee.

Рабочий ход амортизатора составляет 5 см, и нам нужно было сделать так, чтобы коленный шарнир за это время сгибался на 130 градусов, рассказывает Шульц.

SOLIDWORKS позволяет команде BioDapt работать не только вместе в офисе, но и дистанционно. Хотя сам Шульц регулярно выезжает на соревнования, он не теряет связей с коллегами и не отрывается от рабочего процесса. Шульц утверждает:

Возможность обмениваться проектными данными во время поездок ключ к постоянному прогрессу нашей компании.

Открывая двери для других

Супруга Шульца Сара была свидетелем того, как многие новые клиенты впервые надевали протезы BioDapt, и очень впечатлена их реакцией:

Их глаза светятся надеждой, к ним возвращается возможность заниматься любимым делом. Люди говорят Шульцу: Ты вернул меня к жизни.

В 2018 году на Паралимпийских играх 2018 года на пьедестал почета поднимались девять сноубордистов с протезами BioDapt. В общей сложности на их счету в этих соревнованиях 11 медалей.

Это был настоящий момент гордости для меня и всей моей компании, делится впечатлениями Шульц. Завоевать медаль самому это здорово, но еще большего стоит то, что ты можешь дать позитивный импульс многим другим людям.

Компания BioDapt продолжает развивать универсальность своих изделий. Идея Шульца в том, чтобы они позволяли заниматься как можно большим количеством видов спорта и других активностей. Сегодня систему Moto Knee можно использовать для катания на сноуборде, лыжах, велосипеде, внедорожных мотоциклах и квадроциклах, а также в силовых тренировках, верховой езде и водных видах спорта. Этот список продолжает расширяться: BioDapt ведет новые исследования и разработки, чтобы помочь тем, кто из-за ограниченных физических возможностей не мог раньше жить полноценной жизнью.

Свяжитесь с экспертом SOLIDWORKS, чтобы найти ответы на вопросы и обсудить любые Ваши потребности

Какой же успешный бизнес можно открыть с использованием 3D-принтеров? Оговорюсь сразу, что пока таких примеров немного. Расскажу о некоторых из них.

Студия 3D-печати

Первое, что приходит на ум, создание студии 3D-печати. Ее бизнес-модель строится на моделировании и печати моделей по заказу клиента. Главный фактор успеха обеспечение стабильно высокого уровня загрузки оборудования. Для подобного проекта важнее ориентироваться на массовое тиражирование, нежели на печать единичных экземпляров, пусть даже в больших объемах. Стоимость печати небольшой модели должна быть невысокой, а трудозатраты большие. Основные процессы производства заключаются в качественной разработке технологии печати под каждую конкретную деталь или проект, подбор нужного материала. Модель клиента проверяется на ошибки, выбирается и материал, и принтер. Остается согласовать цену и, собственно, напечатать модель. Необходимо утвердить ее у заказчика, а при необходимости, и доработать.

Строить такую студию можно практически с любым уровнем инвестиций: начинать с одного-двух принтеров, постепенно увеличивая парк оборудования или сразу инвестировать в парк 3D-принтеров. Можно также закупить промышленное оборудование для создания функциональных прототипов и мелкосерийного производства. Но в любом случае, самое важное это правильно выстроить бизнес-модель предприятия.

Мелкосерийное производство

Вторая по популярности бизнес-идея студия, ориентированная на мелкосерийное производство. В данном случае основная задача: не найти клиента, а понять, какой продукт будет пользоваться спросом. Примеров таких студий много, и их успех, прежде всего, зависит от качества и оригинальности предлагаемых продуктов. Для наглядности рассмотрим производство форм для изготовления кондитерских изделий. Их легко моделировать, кастомизировать, печатать и продавать. Целевая аудитория этого продукта понятна и устойчива, продукт легко продвигается в соцсетях, себестоимость низкая, и для производства подойдут самые бюджетные 3D-принтеры. Главное тут - оптимальное соотношение количества аппаратов с объёмами производства. Другой популярный пример: аксессуары для геймеров. Игровое оружие, маски, элементы костюмов из компьютерных игр для косплееров. Продукт не настолько массовый, но стабильно спросовый, и ценовая ниша его существенно выше. Больше времени уйдет на моделирование и печать, но взамен вы получаете рынки всего мира, так как студия не ограничена локацией вашего региона.

3D-печать медицинских изделий

Третий вариант студии 3D-печати медицинский. Сегодня он очень востребованный. Протезы, ортезы, ортопедические стельки, слуховые аппараты, временные коронки, элайнеры, оправы очков сложны в обычном производстве, но наши технологии кратно упрощают этот процесс. Оборудование здесь подбирается исходя из конкретной задачи. Обычно одна компания сосредоточена на печати конкретной линейки моделей. Накапливаемый опыт позволяет создавать продукт с уникальными свойствами максимально эффективно. В данном направлении бизнес идет в тандеме с наукой. Успех предприятия напрямую зависит от новаторских подходов в ортопедии и медицине в целом.

3D-печать арт-объектов

Четверное место отдадим искусству. 3D-печать скульптур еще один способ заработать на этой технологии. Создание арт-объекта большого размера задача не из легких, и уж точно не из дешевых. Тем не менее, многие интерьеры или общественные пространства нуждаются в эстетическом апгрейде. Современные скульпторы стали использовать новую технологию в своей работе именно для создания конечных изделий, а не прототипов или макетов, как можно было бы подумать. Для реализации подобной цели нужны крупноформатные принтеры, работающие по технологии FDM (модель формируется из расплавленного пластика). Обычно компьютерная модель делится на части и печатается на нескольких 3D-принтерах, после чего склеивается, шлифуется, грунтуется и красится в нужные цвета, иногда с добавлением фактуры. Это делает скульптуру практически неотличимой от выполненной из природных материалов.

Другим вариантом является демонстрация модели в натуральную величину, без постобработки, что дает возможность зрителям увидеть 3D-печатную модель на разных этапах ее создания.

Сложно вместить в короткую статью всё многообразие возможностей, которое предлагает 3D-печать энтузиастам этой технологии, но мы видим, что с каждым днем появляется все больше новых интересных историй ее применения. Она дает импульс для развития новых технологий и привносит инновации в, казалось бы, такие устоявшиеся сферы, как создание скульптур или пряников. Как сказал американский изобретатель Чак Халл, запатентовавший первый 3D-принтер: У меня нет хрустального шара, который расскажет мне, что должно произойти в будущем, но одно я знаю точно: когда умные люди работают над какой-то конкретной задачей, они постепенно продвигаются вперед.

Александр Корнвейц

Основатель и генеральный директор компании Цветной мир

Введение

О том, что готовится к выходу новая версия программы nanoCAD Механика, я знал еще в 2020-м. Разработчики пугали новым функционалом, но что это за функционал не говорили и просили немного подождать: Вот выпустим увидишь, понравится. Наступил 2021 год, кончились новогодние каникулы, а версии все нет. Ну а дальше закрутила работа и я даже немного подзабыл о готовящейся новинке, пока в почту не упало письмо с анонсом долгожданного выпуска. Буквально на следующий день разработчики программы прислали свежий дистрибутив и краткое описание нововведений. Было предложено ознакомиться с абсолютно новым функционалом для работы с листовыми телами. Новое это всегда интересно и волнующе. К тому же незадолго до того мне поступило задание на разработку 3D-модели ременного привода вентилятора, в котором как раз присутствует парочка элементов из гнутого листа. По большому счету процесс создания именно этих элементов в версии 20 абсолютно понятен и ничего сверхъестественного собой не представляет, и так совпало, что к моменту начала изучения новых возможностей версии 21 я к ним еще не приступал, а занимался деталями с более сложными формами. Конечно, мне сразу стало интересно, что же даст новый функционал, как он упростит (или наоборот) процесс моделирования листовых элементов, какой результат я увижу на выходе. Но давайте оставим лирику и посмотрим, что же получилось в итоге.

Краткое описание моделируемого изделия

Как я уже упоминал, мне поступило задание разработать модель ременной передачи вентилятора. Этот узел, хоть и небольшой, сочетает в себе много разнообразных деталей, интересных с точки зрения применения инструментов программы: тела вращения, выдавливания, стандартные изделия, валы, гнутые пластины и т.д. (рис.1).

Модель привода состоит из 129 элементов. Часть из них одинаковые, но даже уникальных достаточно много, чтобы в этой статье рассказать о каждом. Собственно, такой цели и не ставится. Здесь я хочу поделиться опытом моделирования нескольких деталей, который, возможно, будет наиболее интересен читателю в контексте нового функционала для работы с листовыми 3D-телами.

Описание изготовления листовых элементов

В разрабатываемой модели передачи основная несущая деталь плита представляет собой гнутый лист с большим количеством отверстий различной формы (рис.2). Построим ее.

Для начала в плоскости XOY начертим эскиз детали. Пока это обычный прямоугольник произвольных размеров. Чтобы задать точные размеры, необходимо наложить зависимости. Переходим на соответствующую ленту, выбираем эскиз и нажимаем кнопку Автоналожение зависимостей. Программа выставит начальные геометрические зависимости между сегментами эскиза. При необходимости их можно будет откорректировать как добавлением недостающих, так и удалением лишних. Далее следует добавить параметрические размеры: длину и ширину пластины, а также привязки к началу координат, которое мы расположим по центру. Для этого выбираем Линейный размер и указываем соответствующие размеры. Длина пластины 530мм. Этот параметр сразу назовем L. Ширина, назовем ее W, 260мм. Здесь следует обратить внимание, что мы задаем ширину не развертки, а детали в плане. Привязки к началу координат зададим через связь с L и W (рис.3).

В итоге получаем запараметризованный эскиз пластины, у которой точка вставки всегда будет находиться по центру, независимо от размеров.

После этого переходим на ленту 3D Инструменты, включаем режим моделирования Листовое и в разделе Листовые тела нажимаем кнопку Листовое тело (рис.4), выбираем эскиз (рис.5) и задаем толщину пластины. Дальше при работе с листовыми телами я буду использовать команды из панели Листовые тела ленты 3D Инструменты, поэтому для краткости ограничусь только названиями команд.

В итоге получаем тело, аналогичное телу выдавливания (рис.6).

В чем же соль? А вот в чем я буду его гнуть! Выполняем команду Сгиб по ребру (рис.7) и указываем ребро со стороны сгиба. Программа сразу создала сгиб с параметрами по умолчанию.

В диалоговом окне видим довольно внушительное количество параметров сгиба, сгруппированных в шесть категорий. Я остановлюсь на тех, которые буду менять.

Категория Продолжение сгиба (рис.8). Здесь устанавливаем тип длины Внешний контур и значение длины согласно чертежу 50мм.

Кроме типа длины Внешний контур доступны и другие варианты (рис.9а-г):

Длина от внешней касательной длина от внешней касательной линии сгиба до края сгиба

Длина от внутренней касательной длина от внутренней касательной линии сгиба до края сгиба

Длина от внешнего контура длина от точки пересечения линий внешнего контура сгиба до края сгиба

Длина от внутреннего контура длина от точки пересечения линий внутреннего контура сгиба до края сгиба

В категории Угол и радиус (рис.10) меняем только радиус гиба. Он должен составлять 8 мм, тип радиуса Внутренний.

В категории Размещение сгиба (рис.11) задаем способ формирования сгиба Линия сгиба снаружи. По сути это выравнивание отогнутой части относительно края изначальной пластины. Таким образом мы помещаем сгиб в пределах требуемых габаритов детали.

Остальные параметры оставляем по умолчанию. Повторяем сгиб на противоположной стороне и получаем требуемую гнутую пластину (рис.12).

Продолжение следует...

Сергей Стромков
инженер первой категории
компания АркСофт
arcsoft.ru

Моделирование отверстий в пластинчатых элементах спараметризацией размеров

Создание отверстий в листовом теле (рис.13) не отличается от их создания в обычных телах, но я позволю себе еще раз показать, как это делается. Для начала построим предварительный эскиз отверстия.

Нажимаем кнопку Добавить эскиз и указываем внутреннюю грань пластины (рис.14).

Далее строим две окружности и соединяем их отрезками по касательной или с привязкой к квадрантам. Дополнительно строим отрезки, соединяющие центры окружностей и центр детали (рис.15).

Следующим шагом выполняем автоналожение зависимостей на все отрисованные элементы, включая перекрестье центра детали. В этот момент эскиз автоматически выравнивается по вертикали относительно центра пластины. Если этого не произошло, на отрезок от центра малой окружности к центру детали понадобится наложить дополнительную зависимость Горизонтальность. При необходимости добавляем недостающие геометрические зависимости. Мне не удалось привязать отрезки по касательной сразу к обеим окружностям, поэтому добавляю зависимость Касание между малой окружностью и отрезками (рис.16).

Отверстие в пластине выполняется одним эскизом. Это значит, что необходимо сформировать единое пространство, удалив лишние отрезки и сегменты внутри нашего эскиза, что приведет к сбросу части зависимостей. Повторно выбираем полученные элементы и повторяем автоналожение зависимостей (рис.17).

Добавляем параметрические размеры: радиус окружностей и расстояние между центрами. Последнее, что нужно сделать, правильно привязать отверстие к пластине. Добавляем один горизонтальный размер, а привязка по вертикали у нас уже есть (рис.18).

Выбираем команду Отверстие, указываем эскиз, и программа строит отверстие (рис.19).

Аналогично вырезаются остальные отверстия. В итоге получаем готовую деталь (рис.20).

Продолжение следует

Сергей Стромков
инженер первой категории
компания АркСофт
arcsoft.ru

Сборка с использованием инструментария 3D-зависимостей

Сборка готового изделия предполагает не просто совмещение деталей друг с другом. В платформе nanoCAD сборка представляет собой совмещение деталей с использованием 3D-зависимостей. Эти зависимости позволяют связать элементы друг с другом так, чтобы сборка стала одним целым, в то же время оставаясь набором деталей. Предусмотрены пять видов 3D-зависимостей:

Перед сборкой привода необходимо разместить детали в одном чертеже, где и будет осуществляться сборка. Делать это сразу не обязательно, нужные детали будем добавлять по мере необходимости.

Сборку ведем от плиты. Для начала фиксируем ее в модели командой Фиксация, открыв контекстное меню плиты в истории построения (рис.21). При этом иконка детали дополнится значком якоря: . Благодаря этой операции плита в процессе создания сборки будет оставаться неподвижной. Если потребуется, фиксацию детали можно в любой момент отменить командой Дефиксация в том же контекстном меню. .

Добавляем стакан одного из валов и крепеж: шайбы и болты. Поскольку стакан выполнен в отдельном файле, его надо вставить в текущий чертеж. Я уже начал было по привычке открывать файл со стаканом, чтобы скопировать его через буфер обмена, но вспомнил, что разработчик вскользь упомянул о новой возможности работы со ссылками. Закрываю файл с деталью, вставляю его как обычную внешнюю ссылку и в окне истории построения появляется нужная мне деталь (рис.22). Этот инструмент открывает абсолютно новые возможности проектирования сложных изделий, состоящих из множественных сборок, подсборок и т.п. При вставке компонента ссылкой все изменения в файле детали происходят и в файле сборки (если, конечно, не разорвана связь). Безусловно, это большое преимущество по сравнению с простым копированием. Но отложим подробный разговор на эту тему до другого случая и продолжим сборку.

Крепеж добавляем из базы элементов. Для этого переключаемся на вкладку базы данных и заходим в раздел Детали крепления Общее машиностроение Шайбы Пружинные для размещения шайб и в раздел Детали крепления Общее машиностроение Болты Сшестигранной головкой для размещения болтов (рис.23).

Прежде чем выбрать требуемый нормативный документ на деталь следует убедиться, что нажата кнопка Использовать 3D-модель при вставке стандартных деталей , поскольку база содержит как 3D-, так и 2D-представления деталей. Далее выбираем нормативный документ, размещаем элемент в пространстве и выбираем параметры элемента в окне параметров (рис.24).

Аналогично размещаем болт и копируем его по количеству комплектов (четыре) рис.25. После размещения в модели всех необходимых элементов можно приступать к сборке.

Плиту и стакан совмещаем с помощью зависимости 3D вставка. Последовательно указываем на совмещаемые ребра одной детали и второй (рис.26).

В результате обе детали соосно совмещаются (рис.27). При этом первоначальное положение деталей в пространстве не имеет значения, в чем можно убедиться на примере крепежных элементов.

Иногда, чтобы надежно связать детали, одной зависимости может оказаться недостаточно. Внашем случае, например, стакан вставился в отверстие плиты, отверстия для крепежа визуально также совместились. Но если попытаться повернуть плиту в пространстве вокруг оси стакана, отверстия под крепеж могут разбежаться (рис.28).

Чтобы этого избежать, понадобится наложить еще одну зависимость: 3D-cовмещение (рис.29). Достаточно совместить одно из отверстий, и детали надежно свяжутся. Теперь, как бы мы ни пытались переместить или повернуть одну из деталей, вторая будет следовать за ней.

Крепеж устанавливаем 3D-вставкой в такой последовательности: шайба к отверстию в плите, болт к шайбе (рис.30).

Как результат получаем сборку из двух деталей и крепежа (рис.31). В окне История 3D Построений каждая деталь отображается отдельной позицией, а при выборе детали она будет выделена в модели. В обратную сторону связь также работает.

Дальнейшая сборка привода осуществляется аналогичным образом деталь за деталью.

Выводы

В этой статье я постарался представить последовательность создания сборного изделия. Конечно, формат статьи не позволяет описать все нюансы рабочего процесса. Здесь не рассматривались перекрестная параметризация двух или более элементов сборки, создание фигур вращения, фасок, скруглений, резьб и много чего еще, что уже есть в программе. При этом я сфокусировал внимание на создании листовых 3D-тел. Мог ли я создать листовые детали в версии 20 имеющимися в ней инструментами? Безусловно, мог. Затратил бы на работу гораздо больше времени, но сделал. А вот получить из листового 3D-тела развертку, которая просто необходима для изготовления детали, точно не сумел бы. При этом в nanoCAD 21 я получил готовую развертку основной плиты привода вентилятора со всеми отверстиями в три клика мышкой (рис.32).

В представленном примере я задействовал лишь три команды для работы с листовыми телами из семнадцати возможных. Уверен, что при дальнейшем изучении 21-й версии nanoCAD с модулем "Механика" встречусь с другими не менее полезными новшествами.

Сергей Стромков
инженер первой категории
компания Арксофт
arcsoft.ru