B-Rep

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Exemplu de caroserie reprezentat prin contururi. Observați zonele suprafețelor cusute împreună. Amabilitatea: Ecurie EPSA

În modelarea solidă , reprezentarea la graniță , adesea prescurtată ca B.rep în trecut, este o modalitate de a reprezenta suprafețele. Constituie un format de grafică vectorială care reprezintă doar marginile solidului, ca niște fire întinse între vârfuri, și apoi îmbracă aceste suprafețe cu texturi pentru a le reprezenta forma finală. B.rep a devenit, de asemenea, un format neutru de desen computerizat care ajută la schimbul de date între diferite aplicații CAD.

Premisă

În proiectare și fabricație, multe sisteme sunt utilizate pentru a gestiona datele tehnice ale produselor. Fiecare sistem are propriul format , astfel încât aceleași informații trebuie introduse de mai multe ori sub diferite forme, ducând la excese și erori.

Problema nu se referă doar la producție. Tridimensionalitatea mărește posibilitatea de erori și neînțelegeri în rândul operatorilor. Institutul Național de Standard a estimat incompatibilitatea datelor pentru o valoare de 90 de miliarde de dolari în industrie (producție, construcții navale etc.) [1] De-a lungul anilor, au fost propuse multe soluții.

Cele mai de succes au fost regulile comune pentru schimbul de date. Primele standarde au fost naționale și s-au axat pe schimbul de date geometrice. Acestea au inclus:

  • SET în Franța
  • VDAFS în Germania
  • Descrierea inițială a schimbului de grafică ( IGES ) în Statele Unite ale Americii.

Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO) s-a ocupat în cele din urmă de aceasta. Există un standard internațional [2]

Partajare

Folosind B-Rep, utilizatorii de programe CAD pot face schimb de date despre modelul produselor sub forma unei diagrame a circuitelor modelului wireframe , a modelelor de suprafață liberă sau a modelării solide 3D . Aplicațiile acceptate includ CAD tradiționale, CAM , CAE , modele de analiză și alte funcții de fabricație. Prin urmare, este o tehnică de modelare geometrică 3D a suprafețelor solide, pentru a reprezenta suprafața obiectelor geometrice prin „coaserea” plăcilor geometrice mici.
Un solid este reprezentat de o colecție de elemente de suprafață, la granița dintre solid și non-solid. Metoda a fost dezvoltată independent la începutul anilor șaptezeci de către Ian Braid de la Universitatea din Cambridge (pentru partea CAD) și Baumgart din America (pentru viziunea computerizată ). Braid și-a continuat activitatea cu cercetarea modelatorului solid BUILD, care a fost precursorul numeroaselor sisteme de cercetare și modelare solidă comercială. Braid a lucrat la sistemele comerciale ROMULUS , (primul modelator 3D, [3] precursorul Parasolidului ) [4] și la ACIS . Parasolid și ACIS reprezintă fundamentul multor sisteme CAD comerciale actuale.

Modelele de reprezentare a limitelor suprafețelor sunt compuse din două părți: topologice și geometrice (suprafețe, curbe și puncte). Principalele puncte topologice sunt: fețele , muchiile și vârfurile . O față este o porțiune limitată a izosurfei ; o margine este o bucată limitată a unei curbe și un vârf se află într-un punct. Alte elemente sunt învelișul (o serie de fețe conectate), bucla (o serie de margini care delimitează o față) și legăturile de margine de buclă (cunoscute și sub numele de margine înaripată sau jumătate de margine ) care sunt utilizate pentru a crea marginea circuitele. Marginile sunt ca marginile unei mese, delimitează o porțiune a suprafeței.

Ulterior Braids funcționează pe solide. O echipă suedeză, condusă de profesorul Torsten Kjellberg, a dezvoltat filosofia și metodele de lucru cu modele hibride, rame de sârmă, capace de obiecte și modele volumetrice la începutul anilor 1980. În Finlanda, Marti Mäntylä a produs un sistem solid de modelare numit GWB. În SUA, Eastman și Weiler au lucrat, de asemenea, la reprezentări de frontieră . În Japonia, profesorul Kimura și echipa sa de la Universitatea din Tokyo au produs, de asemenea, sistemul său de modelare B-rep.

Descriere

În comparație cu modelarea geometrică generată de tehnica de reprezentare a geometriei solide constructive (CSG), care utilizează doar obiectele primitive și operațiile logice combinate ale algebrei booleene , reprezentarea la graniță este mai flexibilă și are un set de operații mult mai bogat. Acest lucru face ca reprezentarea la graniță să fie o alegere mai bună pentru sistemele CAD. Tehnica CSG a fost inițial utilizată de mai multe sisteme comerciale, deoarece a fost ușor de implementat. Apariția sistemelor comerciale fiabile bazate pe nuclee B-rep, cum ar fi Parasolid și ACIS, menționate mai sus, a condus la adoptarea pe scară largă a B-rep pentru CAD. În plus față de operațiile booleene, B-rep are extrudare (de tot felul), teșituri, împletire , desen, decojire, ajustare și alte operații care folosesc toate acestea.

BREP este în esență o reprezentare locală care conectează fețe, margini și vârfuri. O extensie a acestui lucru este în gruparea subelementelor formei în unități logice, numite trăsături geometrice , sau mai simplu trăsături . Munca de pionierat a fost făcută de Kyprianou în Cambridge (SUA), folosind și sistemul BUILD și a continuat și extins de Jared și alții. Caracteristicile stau la baza multor alte evoluții, permițând „raționament geometric” la nivel înalt despre forme pentru comparație (verificare și comparare), procesul de planificare, construcție etc.

Reprezentarea limită a fost, de asemenea, extinsă pentru a reprezenta tipuri speciale de modele non-solide, numite non-manifolduri . [5] După cum este descris de Braid, solidele normale din natură au proprietatea că, în orice punct de la limită, o mică sferă în jurul punctului este împărțită în două părți, una internă și una externă obiectului. Modelul non-multiplu încalcă această regulă. O subclasă importantă de modele non-multiple sunt obiectele de textură utilizate pentru a reprezenta obiecte plane și pentru a integra modelarea suprafeței într-un mediu solid de modelare.

Standard

În lumea schimbului de date, STEP , Standardul pentru schimbul de date ale modelului de produs definește, de asemenea, unele modele de date pentru reprezentări de margine. Modelele tipologice și geometrice generice comune sunt definite în ISO 10303-42 Reprezentarea geometrică și topologică . Următoarele resurse integrate de aplicație (AIC) specifică modelele de graniță care sunt constrângerile pentru specificațiile geometrice și tipologice generice:

  • ISO 10303-511 Suprafață delimitată topologic , definiția unei fețe avansate , care este o suprafață delimitată unde suprafața este de tip elementar (plană, cilindrică, conică, sferică sau toroidală) sau o suprafață curată. Marginile sunt definite de linii, conuri, poligoane, suprafețe curbate sau curbe b spline
  • ISO 10303-514 Reprezentare avansată a limitelor , definește un volum solid cu posibile goluri, care este compus din fețe complexe
  • ISO 10303-509 Suprafața colectorului , o zonă 3D care nu se intersectează compusă din fețe complexe
  • ISO 10303-521 Subsuprafață a colectorului , o sub-zonă dincolo de suprafața colectorului
  • ISO 10303-508 Suprafață non-colectoră , orice fel de modificări avansate ale suprafeței
  • ISO 10303-513 Reprezentarea elementară a limitelor similare ISO 10303-514, dar limitată doar la suprafețele elementare
  • ISO 10303-512 Reprezentare frontieră fațetată un model simplificat al unei suprafețe construite numai cu suprafețe plane

Crearea obiectelor

Definiția instanțelor grafice poate fi: nod, margine, față (engleză: vertex, edge, face ) loc. Geometria este determinată de coordonatele punctelor. Topologia, adică relațiile dintre puncte, descrie muchii și suprafețe. Marginile de referință din acest exemplu sunt puncte de referință pe margini și suprafețe.

Exemplu

Exemplul se referă la un tetraedru construit grafic. Stocarea informațiilor se face cu un model de bază de date relațională . Descrierea obiectului se poate face în mai multe moduri. Iată trei liste de definit:

  • Lista nodurilor, care conține coordonatele punctelor,
  • Lista de margini (margine), care pentru fiecare parte se referă la două puncte și
  • Lista zonelor, care pentru fiecare zonă este definită de o secvență închisă de margini.

Pentru a clarifica, sensul de rotație al secvenței de margini este cel care definește, suprafața este, de exemplu, B; a rămas din el, așa specificat. Astfel, este posibil în 2D să se descrie direcția găurilor opuse. În 3D este determinat astfel încât dreapta să fie suprafața normală care, la rândul său, stabilește „partea” care poate fi utilizată. Trebuie remarcat faptul că ceea ce este evaluat nu este ordinea punctelor, ci marginile.

Tetraedru definit de patru puncte
Lista nodurilor
Numărul nodului X y z
1 2 -2 0
2 -2 2 0
3 2 2 4
4 -2 -2 4
Listă de margini (margine)
Margine Numărul de nod 1 Numărul de nod 2
1 1 2
2 2 3
3 1 3
4 1 4
5 2 4
6 3 4
lista de zone
Zonă Secvență de șiruri (Edge 1, Edge 2, ...)
1 1 2 3
2 3 6 4
3 2 5 6
4 1 4 5

Dacă doriți să descrieți un model de volum, aveți nevoie de un al patrulea tabel, care să enumere toate zonele înconjurătoare. Utilizatorul are nevoie - la fel ca modelarea solidă menționată mai sus - pentru a se asigura că subcâmpurile cuprind volumul complet și fără a mai rămâne diferențe (nule). Intrarea din coloana „Orientare” stabilește dacă vârfurile normale ale primei suprafețe a volumului, indicate în lista suprafețelor și limitelor, sunt afișate în interiorul sau în afara volumului. Ca și în 2D, găurile din acesta pot fi modelate pentru suprafețe.

Lista volumelor
Numar de volum Orientare Limitele marginilor (Zona 1, Zona 2, ...)
1 1 1 2 3 4

Evoluția și compararea formatelor

Deși STEP a avut un mare succes, problema vitezei de dezvoltare și utilizare rămâne. Mulți critici subliniază că standardele XML pentru comerțul pe internet se dezvoltă mult mai repede.

Practic, datele despre produse sunt foarte diferite de datele comerciale pe internet, cum ar fi avansurile, soldurile etc. Metoda tradițională de comunicare a informațiilor despre date despre produs este de a crea o schiță, dar, pentru a comunica un avans, metoda tradițională este de a crea un model. Informațiile din schițe sunt mult mai complicate și articulate, ceea ce face STEP mult mai dificil de dezvoltat.

Se dezvoltă un format XML pentru a partaja datele despre produs cu STEP. Dar STEP împarte datele originale în mai multe entități care nu sunt ușor de înțeles pentru XML sau orice alt format. Scopul final este ca STEP să creeze automat un document XML.

Fiecare protocol de aplicație include o diagramă care descrie funcțiile pe care un inginer trebuie să le ia în considerare pentru a-și urmări scopul și un șablon de cerințe de aplicație care descrie informațiile solicitate de aceste activități.

Aceste cereri de informații sunt apoi introduse într-un set comun de resurse integrate și rezultatul este un model de schimb de date adecvat scopului. Scopul final al etapei este de a explica întregul ciclu de viață al fiecărui tip de produs, de la proiectarea conceptuală până la rezultatul final. În orice caz, vor trece ani înainte ca acest obiectiv să fie atins.

B-Rep nu este foarte potrivit pentru modelele mari. [6]

Astăzi, cel mai tangibil beneficiu pentru cei care utilizează Step este capacitatea de a schimba date de proiectare ca modele solide sau modele solide articulate. Alte standarde pentru schimbul de date, cum ar fi versiunea mai nouă a IGES, acceptă schimbul de materiale solide, deși într-o măsură mai mică, conform www.steptools.com.

Publicații

Informații suplimentare despre reprezentarea limitelor sunt disponibile în următoarele texte în diferite formate tipografice:

  • Christoph Martin Hoffmann: Modelare geometrică și solidă, Morgan Kaufmann Publishers, San Mateo, California, ianuarie 1989, ISBN 1-55860-067-1
  • Marti Mäntylä: „O introducere în modelarea solidă”, Computer Science Press, ISBN 0-88175-108-1 , 1988.
  • H. Chiyokura: "Solid Modeling with DESIGNBASE", Addison-Wesley Publishing Company, ISBN 0-201-19245-4 , 1988.
  • Ian Stroud: „Boundary Representation Modeling Techniques, Springer, ISBN 1-84628-312-4 , 2006

Notă

  1. ^ SB Brunnermeier și SA Martin, Analiza costurilor de interoperabilitate a lanțului de aprovizionare cu autovehicule din SUA , INSTITUTUL DE CERCETARE A TRIANGLULUI, martie 1999, Copie arhivată ( PDF ), pe rti.org . Adus la 14 aprilie 2010 (arhivat din original la 19 septembrie 2000) .
  2. ^ ISO 10303-1: 1994 Sisteme de automatizare industrială și integrare Reprezentarea și schimbul de date despre produse - Prezentare generală și principii fundamentale, Standard internațional, ISO TC184 / SC4, 1994
  3. ^ Rogers, David; Earnshaw, Rae (31.10.2001). Tehnici de grafică pe computer: teorie și practică. Springer, 399. ISBN 0-387-97237-4
  4. ^ Tutor CAD 3D. Curs interactiv Autocad 3D. De Claudio Gasparini, 2005, Gasparini Editore, ISBN 88-89740-00-0 pag. 58
  5. ^ Solidele deschise și solidele non-multiple [ conexiune deschisă]
  6. ^ Gmsh 2.4 Cuprins , pe Gmsh , 1997.

Elemente conexe

linkuri externe

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=B-Rep&oldid=122200140 ”