Решения для твердотельного моделирования

Решения для твердотельного моделирования
Промышленность	Программное обеспечение
Основан	Начало 1998 г.
Веб-сайт	https://smlib.com/

Solid Modeling Solutions — компания-разработчик программного обеспечения, специализирующаяся на программном обеспечении для 3D-геометрии.SMS была приобретена корпорацией NVIDIA из Санта-Клары, Калифорния, в мае 2022 года и была распущена как отдельное юридическое лицо. NVIDIA включает технологию SMS в свою платформу Omniverse и OpenUSD.

История [ править ]

Разработка Non-Uniform Rational B-Spline (NURBS) началась с плодотворной работы Boeing и SDRC (Structural Dynamics Research Corporation) в 1980-х и 90-х годах, компании, которая в те годы лидировала в области автоматизированного механического проектирования. ^[1] Участие компании Boeing в NURBS началось в 1979 году, когда они начали разработку собственной комплексной системы CAD/CAM TIGER для удовлетворения разнообразных потребностей своих авиационных и аэрокосмических инженерных групп. Три основных решения имели решающее значение для создания среды, благоприятствующей разработке NURBS. Во-первых, компании Boeing необходимо было разработать собственные возможности по геометрии. В частности, у Boeing были сложные требования к геометрии поверхности, особенно при проектировании крыла, которые нельзя было найти ни в одной коммерчески доступной CAD/CAM системе . В результате в 1979 году была создана Группа разработки геометрии TIGER, которая на протяжении многих лет пользовалась мощной поддержкой. Вторым решением, имеющим решающее значение для разработки NURBS, было устранение ограничения восходящей геометрической совместимости с двумя системами, использовавшимися в то время в Boeing. Одна из этих систем возникла благодаря итеративному процессу, свойственному конструкции крыла, в то время как другая лучше всего подходила для добавления ограничений, налагаемых производством, таких как цилиндрические и плоские области. Третье важное решение было простым, но важным: добавить букву «R» к «NURBS». Круги должны были быть представлены точно, без каких-либо кубических приближений.

К концу 1979 года в стране было пять или шесть хорошо образованных математиков (докторов наук Стэнфорда, Гарварда, Вашингтона и Миннесоты). У некоторых был многолетний опыт работы с программным обеспечением, но ни у кого из них не было опыта работы в промышленности, а тем более в САПР, в геометрии. Это были дни переизбытка докторов наук по математике. Задача состояла в том, чтобы выбрать представления для 11 требуемых форм кривых, которые включали в себя все: от линий и окружностей до кривых Безье и B-сплайнов.

К началу 1980 года сотрудники были заняты выбором представлений кривых и разработкой геометрических алгоритмов для TIGER. Одной из основных задач было пересечение кривой/кривой. Стало очевидным, что если общую проблему пересечений можно решить для случая Безье/Безье, то ее можно решить и для любого случая. Это связано с тем, что все, начиная с самого нижнего уровня, может быть представлено в форме Безье. Вскоре стало понятно, что задача разработки геометрии существенно упростится, если будет найден способ представить все кривые в одной форме.

Имея эту мотивацию, сотрудники начали двигаться по пути к тому, что стало NURBS. Конструкция крыла требует свободной формы, непрерывных кубических шлицев C2, чтобы удовлетворить потребности аэродинамического анализа, однако для изготовления круга и цилиндров требуются, по крайней мере, рациональные кривые Безье. Свойства кривых Безье и однородных B-сплайнов были хорошо известны, но сотрудникам пришлось понять, что такое неоднородные B-сплайны и рациональные кривые Безье, и попытаться объединить их. Для пересечения кривая/кривая необходимо было преобразовать окружности и другие коники в рациональные кривые Безье. В то время никто из сотрудников не осознавал важности работы, и ее сочли «слишком тривиальной» и «ничего нового». Переход от однородных к неоднородным B-сплайнам был довольно простым, поскольку математическая основа была доступна в литературе уже много лет. Просто он еще не стал частью стандартной прикладной математики CAD/CAM.Как только появилось достаточно хорошее понимание рационального Безье и неоднородных сплайнов, им все равно пришлось соединить их вместе. До этого момента сотрудники не написали и не увидели форму.

P(t)={\frac {\sum _{i}w_{i}P_{i}b_{i}(t)}{\sum _{i}w_{i}b_{i}(t)}}

использовался не только для конического сегмента Безье.

В поисках единой формы группа работала вместе, изучая узлы, а также множественные узлы, а также то, как хорошо сегменты Безье, особенно конические, можно встроить в B-сплайновую кривую с множеством узлов. К концу 1980 года сотрудники знали, что у них есть способ представить все необходимые формы кривых с помощью единого представления, теперь известного как форма NURBS. Но это новое представление могло легко умереть на этом этапе. Персонал уже находился на пути развития от 12 до 18 месяцев. Они разработали большое количество алгоритмов, используя старые формы кривых. Теперь им пришлось убедить менеджеров и другие технические группы, такие как группы по работе с базами данных и графикой, что им следует разрешить начать все сначала, используя единое представление для всех кривых. Поверхностная форма NURBS не представляла проблемы, поскольку они еще не разработали никаких поверхностных алгоритмов . Проверка этой новой формы кривой TIGER была проведена 13 февраля 1981 года. Проверка прошла успешно, и персоналу было разрешено начать все сначала, используя новую форму кривой. Именно в это время аббревиатура NURBS была впервые использована другой стороной проекта TIGER, то есть группами разработки программного обеспечения TIGER компании Boeing Computer Services. Руководство очень стремилось продвигать использование этих новых кривых и поверхностных форм. У них было ограниченное понимание математики, но они прекрасно осознавали необходимость передачи геометрических данных между системами. Таким образом, Boeing очень быстро подготовился предложить NURBS на августовском заседании 1981 года. заседания ИГЕС .

Есть две причины, по которым IGES так быстро приняла NURBS. Во-первых, IGES остро нуждался в способе представления объектов. До этого момента в IGES было, например, только два определения поверхности, а форма B-сплайна была ограничена кубическими сплайнами. Другая удивительно важная причина быстрого принятия заключалась в том, что компания Boeing, не являвшаяся поставщиком систем САПР, не представляла угрозы ни для одного из крупных поставщиков систем «под ключ». Очевидно, что IGES легко застревает, когда разные поставщики поддерживают свои, слегка отличающиеся представления для одних и тех же объектов. На первой встрече IGES выяснилось, что представители SDRC лучше всего поняли презентацию. SDRC также активно участвовал в определении единого представления для стандартных кривых САПР и работал над аналогичным определением.

Документ Бема по уточнению B-сплайна из CAD '80 имел первостепенное значение. Это позволило сотрудникам понять неоднородные сплайны и оценить геометрическую природу определения, чтобы использовать B-сплайны при решении инженерных задач. Первое использование геометрической природы B-сплайнов произошло при пересечении кривых и кривых. Был использован процесс подразделения Безье, а вторым применением был алгоритм смещения кривой, основанный на процессе смещения полигонов, который в конечном итоге был передан SDRC и использован им и объяснен Тиллером и Хэнсоном в их офсетной статье 1984 года. Сотрудники также разработала внутренний курс NURBS, в котором приняли участие около 75 инженеров Boeing. На занятии рассматривались кривые Безье, переход от Безье к B-сплайну и поверхности. Первая публичная презентация нашей работы NURBS состоялась на семинаре CASA/SME в Сиэтле в марте 1982 года. К тому времени сотрудники продвинулись довольно далеко. Они могли бы взять довольно простое определение поверхности самолета NURBS и разрезать его на плоскую поверхность, чтобы создать интересный контур некоторых крыльев, корпуса и двигателей. Сотрудникам была предоставлена большая свобода в реализации наших идей, и компания Boeing правильно продвигала NURBS, но задача разработки этой технологии в пригодной для использования форме была непосильной для компании Boeing, которая отказалась от задачи TIGER в конце 1984 года.

К концу 1980 года группа разработки геометрии TIGER состояла из Роберта Бломгрена, Ричарда Фура, Джорджа Графа, Питера Кочевара, Юджина Ли, Мириам Люциан и Ричарда Райса. Роберт Бломгрен был «ведущим инженером».

В 1984 году Роберт М. Бломгрен основал компанию Applied Geometry для коммерциализации этой технологии. Впоследствии Alias Systems Corporation / Silicon Graphics приобрела Applied Geometry. Роберт Бломгрен и Джим Прести сформировали Solid Modeling Solutions (SMS) в начале 1998 года. В конце 2001 года Nlib была куплена у GeomWare, а альянс с IntegrityWare был расторгнут в 2004 году. Дважды в год добавляются усовершенствования и важные новые функции.

Программное обеспечение SMS основано на многолетних исследованиях и применении технологии NURBS. Лес Пигл и Уэйн Тиллер (партнер Solid Modeling Solutions) написали исчерпывающую «Книгу NURBS» о неоднородных рациональных B-сплайнах, которая помогает проектировать геометрию для автоматизированных приложений. ^[2] Фундаментальная математика хорошо определена в этой книге, и наиболее точное ее проявление в программном обеспечении реализовано в линейке продуктов SMS.

Философия [ править ]

SMS предоставляет клиентам исходный код, чтобы улучшить их понимание базовой технологии, предоставить возможности для совместной работы, сократить время ремонта и защитить их инвестиции. Доставка, обслуживание и коммуникация продуктов обеспечиваются с помощью веб-механизмов. SMS создала уникальную модель технической организации и адаптивный подход с открытым исходным кодом. Философия ценообразования на основе подписки обеспечивает стабильную базу технических знаний и экономически эффективна для клиентов, если рассматривать ее с точки зрения общей стоимости владения сложным программным обеспечением. ^[3]

Архитектура SMS [ править ]

SMLib - полнофункциональная немногообразная топологическая структура ифункциональность твердого моделирования.

TSNLib – анализ представлений обрезанных поверхностей на основе NURBS.

GSNLib – на основе NLib с кривой/кривой и поверхностью/поверхностью.Возможности пересечения.

NLib — расширенное ядро геометрического моделирования на основе NURBS.кривые и поверхности.

VSLib – деформируемое моделирование с использованием ограниченной оптимизации.методы вариационного исчисления.

PolyMLib – объектно-ориентированная библиотека программного обеспечения, котораяпредоставляет набор объектов и соответствующих методовремонтировать, оптимизировать, просматривать и редактировать треугольную сеткумодели.

трансляторы данных — библиотеки трансляторов геометрии на основе NURBS,с интерфейсами для SMLib, TSNLib, GSNLib,Семейство продуктов NLib и SDLib, включаяIGES, STEP, VDAFS, SAT и OpenNURBSвозможности.

Функциональность [ править ]

Полное описание линейки продуктов SMS можно найти на странице продуктов SMS.

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

^ «NURBS и CAD: 30 лет вместе» , Ушаков Дмитрий, isicad, 30 декабря 2011 г.
^ Пигл, Лес и Тиллер, Уэйн. Книга NURBS , Springer, 1997 г.
^ Греко, Джо. «Kernel Wars - Episode 1» , журнал CADENCE, ноябрь 1999 г.

[1] «NURBS и CAD: 30 лет вместе» , Ушаков Дмитрий, isicad, 30 декабря 2011 г.

[2] Пигл, Лес и Тиллер, Уэйн. Книга NURBS , Springer, 1997 г.

[3] Греко, Джо. «Kernel Wars - Episode 1» , журнал CADENCE, ноябрь 1999 г.

[1]

[2]

[3]