Solide şi suprafeţe cu MicroStation SE şi Modeler

de ing. Nicolae BIŢOAICĂ

Este greu de răspuns la întrebarea care este metoda cea mai utilizată de sistemele CAD pentru realizarea modelelor: utilizarea suprafeţelor sau a solidelor? Cu certitudine însă, utilizatorul CAD îşi doreşte să dispună de ambele metode şi dacă este posibil să poată utiliza simultan, la un moment dat, cele două tipuri de entităţi. Acest lucru este din ce în ce mai necesar în condiţiile în care forma şi designul unui produs sunt elemente esenţiale ale penetrării sale pe piaţă.

Prima remarcă pe care trebuie să o facem, pentru cititorii care încă nu cunosc mai multe detalii despre produsele Bentley, este aceea că MicroStation lucrează cu suprafeţe în timp ce aplicaţia Modeler lucrează cu solide parametrice. Dar cum lucrează cele două sisteme (suprafeţe şi solide) împreună? Ce facilităţi oferă utilizarea unui astfel de sistem combinat în activitatea de proiectare? Care sunt problemele care apar la utilizarea unei astfel de soluţii? Sunt întrebări la care vom încerca să răspundem în rândurile următoare din perspectiva produselor pe care le creează compania Bentley.

Ne vom referi cu precădere la facilităţile oferite de cele mai noi variante ale produselor Bentley: MicroStation SE şi Modeler (cea care utilizează kernel-ul Parasolid) şi care aduc facilităţi noi comparativ cu versiunea anterioară.

Să parcurgem mai întâi facilităţile de realizare a unor obiecte 3D, utilizând elemente de tip suprafaţă.

MicroStation SE

MicroStation SE pune la dispoziţia utilizatorilor comenzi pentru realizarea diferitelor tipuri de suprafeţe: primitive grafice 3D (paralelipiped, sferă, sferă, cilindru, con, tor şi sector circular al unui cilindru), suprafeţe complexe (suprafaţă riglată, suprafaţă de revoluţie, suprafaţă oarecare definită prin puncte (noduri), suprafaţă definită prin secţiuni, suprafaţă definită prin 2 până la 6 frontiere, suprafaţă tubulară având secţiune circulară sau oarecare, suprafaţă realizată pe baza a două curbe sau secţiuni (una de start şi cealaltă finală) şi a unei curbe care reprezintă traseul de urmat (practic se face o interpolare între cele două curbe/secţiuni pe traseul dat ? skin surface), suprafaţă realizată pe baza unei curbe drept secţiune şi două curbe ca traseu (sweep surface), suprafaţă elicoidală precum şi posibilitatea de a realiza o suprafaţă paralelă cu o suprafaţă dată. În FIG1, sunt prezentate aceste palete de comenzi. Interfaţa intuitivă şi icon-urile color fac foarte sugestiv modul de utilizare al comenzilor. Acest lucru este realizat de noua interfaţă pe care o pune la dispoziţia utilizatorului MicroStation SE, interfaţă care respectă maniera Microsoft Office 97.

Aceste comenzi pot fi utilizate atât pentru realizarea suprafeţelor deschise, dar şi pentru realizarea suprafeţelor care închid un volum (solid ? dar atenţie a nu se confunda cu solidul realizat cu Modeler). Pentru suprafeţele care închid un volum, MicroStation SE pune la dispoziţia utilizatorului comenzi pentru măsurarea volumului, a suprafeţei, a momentelor de inerţie şi a razelor de inerţie, în timp ce la suprafeţele deschise se pot afla elementele enumerate anterior, mai puţin volumul.

Două exemple de suprafeţe realizate prin utilizarea unor comenzi enumerate mai sus sunt prezentate în FIG2, FIG3.

Pe lângă facilităţile oferite de comenzile de construcţie a unor suprafeţe, MicroStation SE pune la dispoziţia utilizatorului şi o gamă variată de comenzi puternice pentru editarea suprafeţelor. Vom enumera pe scurt cele mai importante dintre acestea:

• realizarea operaţiei de tăiere cu o altă suprafaţă
• realizarea proiecţiei unei curbe B-spline pe o suprafaţă, cu posibilitatea de a realiza o gaură în suprafaţa pe care se proiectează
• modificarea unei suprafeţe local în jurul unui nod al suprafeţei
• alipirea a două suprafeţe care au o muchie comună
• schimbarea sensului normalei suprafeţei
• extinderea unei suprafeţe faţă de o muchie a sa
• reducerea numărului de poli ai suprafeţei
• deformarea unei suprafeţe într-o maniera liberă

Paleta de comenzi care pune la dispoziţia utilizatorului comenzile de modificare este prezentată în FIG4.

În FIG5 şi FIG6 sunt prezentate câteva exemple de utilizare a unor operaţii de modificare a suprafeţelor folosind comenzi specifice.

De asemenea, utilizatorul are la dispoziţie comenzi de racordare a suprafeţelor, de teşire precum şi de realizare a unei suprafeţe de "trecere" de la o suprafaţă la cealaltă. Paleta de comenzi pentru aceste operaţii este prezentată în FIG7 şi un exemplu pentru operaţia de racordare este prezentat în FIG10.

MicroStation SE pune la dispoziţie câteva comenzi deosebit de puternice, care permit aflarea sau extragerea unor date suplimentare ale unor suprafeţe. Astfel, printr-o simplă apăsare de buton, puteţi analiza curbura unei suprafeţe, puteţi afla punctul în care o linie înţeapă o suprafaţă, puteţi extrage sub formă de curbă B-spline conturul unei găuri realizate într-o suprafaţă, puteţi extrage curbele directoare şi generatoare ale suprafeţei şi, nu în ultimul rând, puteţi avea acces la normalele şi tangentele în fiecare nod al suprafeţei, Toate aceste comenzi sunt disponibile în paleta B-spline Queries care este prezentată în FIG8.

Un exemplu de analiză a curburii unei suprafeţe şi aflarea tangentelor în punctele (nodurile) suprafeţei este prezentată în FIG11.

În plus, utilizatorul are la dispoziţie posibilitatea de a realiza operaţii booleene cu suprafeţe (reuniune, diferenţă şi intersecţie). Aceste comenzi sunt disponibile prin intermediul comenzilor introduse de la tastatură.

Acestea ar f,i foarte pe scurt, facilităţile pe care le oferă MicroStation SE în ceea ce priveşte modelarea suprafeţelor.

MicroStation Modeler

MicroStation Modeler adaugă la toate aceste facilităţi ale platformei de bază facilităţi de modelare parametrică. Vom insista mai puţin asupra prezentării facilităţilor oferite de Modeler, lucru pe care l-am realizat în numerele anterioare ale revistei CAD Report), şi ne vom îndrepta atenţia către utilizarea la realizarea unui model 3D atât a suprafeţelor cât şi a solidelor. MicroStation Modeler permite realizarea acestui lucru într-o manieră uşoară şi elegantă.

Odată ce Modeler este instalat, suprafeţele închise realizate cu MicroStation SE sunt tratate ca solide. Asupra acestora se pot realiza operaţii parametrice de: tăiere, găurire, racordare a muchiilor, teşire etc. cu ajutorul comenzilor de modelare. Primitivele grafice 3D simple pot fi plasate acum în trei moduri: ca suprafeţe (deschise), ca solide sau ca solide parametrice. Pot fi realizate ca solide parametrice solide de revoluţie, tubulare, elicoizi cu pas constant sau variabil şi solide obţinute prin interpolarea unor secţiuni (parametrice).

Este pusă la dispoziţia utilizatorului o paletă de comenzi care permite realizarea unor operaţii parametrice specifice asupra solidelor precum: găurire, tăiere, racordare cu rază constantă sau variabilă, teşiri, realizarea de protuberanţe, realizarea de bosaje şi înclinarea suprafeţelor care formează solidul. Paletele de comenzi care permit realizarea unor solide parametrice şi a unor operaţii specifice asupra lor sunt prezentate în FIG12.

Mai mult decât atât, Modeler pune la dispoziţie câteva comenzi dedicate manipulării suprafeţelor realizate cu MicroStation SE precum: Modeler Stitch Surface pentru alipirea mai multor suprafeţe cu muchii comune şi închiderea unui volum, Construct Capped Solid care permite închiderea unei suprafeţe şi transformarea ei într-un solid căruia i se pot aplica operaţii specifice solidelor şi Modeler Remove Face care permite ştergerea unei suprafeţe a unui solid. Paleta de comenzi, care conţine toate aceste comenzi, este prezentată în FIG13.

O altă comandă pusă la dispoziţie de Modeler este cea prin care utilizatorul poate tăia un solid cu o suprafaţă dată. Comanda este deosebit de utilă atunci când operaţiile care se pot aplica solidelor nu mai dau rezultatul dorit.

Un exemplu de realizare a unui model complex, prin utilizarea atât a suprafeţelor dar şi a solidelor, poate fi observat în FIG9.

Din cele prezentate până acum se desprinde idea că utilizarea sistemului MicroStation Modeler permite realizarea unor modele 3D complexe, utilizând suprafeţe şi pune la dispoziţie comenzi puternice pentru realizarea modificărilor, în timp ce Modeler completează gama de facilităţi destinate realizării solidelor 3D parametrice. Combinarea celor două moduri de lucru conduce la obţinerea unor avantaje majore, în ceea ce priveşte modelarea 3D, dar şi flexibilitate în alegerea modalităţii de realizare a modelului. Trebuie remarcată şi o altă facilitate care este pusă la dispoziţia utilizatorului şi care este o consecinţă a structurii interne a MicroStation, anume posibilitatea de preluare a modelelor realizate cu MicroStation SE (deci doar suprafeţe) în MicroStation Modeler şi transformarea lor în solide şi aplicarea operaţiilor parametrice asupra acestora. Lucrul acesta este deosebit de util mai ales pentru cei care migrează de la MicroStation la MicroStation Modeler.

De curând, Bentley a extins aria facilităţilor pe care le pune la dispoziţia utilizatorilor programelor sale de modelare 3D. În varianta de Modeler, bazată pe sistemul Parasolid, este inclusă desfăşurarea modelelor şi, în curând, va fi integrat un sistem CAM performant care în prezent este o aplicaţie care rulează pe Windows 95/NT. Aceasta va permite utilizatorului obţinerea rapidă chiar a prototipurilor pentru proiectele lor.

Pentru informaţii suplimentare asupra acestor produse, vă rugăm să ne contactaţi la sediul firmei CAD Integrator Tel/Fax: 01-411 91 71; 01-781 51 92 sau E-mail: cadigr@starnets.ro 

(C) Copyright Computer Press Agora