SolidWorks 98 i SolidWorks 98 Plus [2]
Funkcjonalność programu SolidWorks wzbogacają nakładki produkowane przez "złotych partnerów". Z kolei zastosowanie MS VisualBasic zapewnia tworzenie aplikacji branżowych do obliczeń elementów złącznych i sprężystych oraz ich rysowania. Program SolidWorks98 Plus bardzo dobrze współpracuje z relacyjną bazą danych MS Access oraz z arkuszem kalkulacyjnym MS Excel.
W poprzednim artykule przedstawiliśmy Państwu formaty, z jakimi może współpracować przez import program SolidWorks. Importowana geometria jest jednak "statyczna". W
FeatureManager Design Tree bryła jest reprezentowana jako obiekt składający się z setek powierzchni. Podczas importu traci się elementarne cechy geometrii. SolidWorks wraz z firmą GSSLCO stworzyły FeatureWorks specjalistyczną aplikację, która zapewnia dopisanie cech do importowanej geometrii i topologii lub do samej geometrii. Jak dotąd FeatureWorks pozwala na rozpoznanie ograniczonej liczby cech, takich jak bryły wyciągnięte, dla których definiującą geometrią są linie, okręgi itd. FeatureWorks rozpoznaje także bryły obrotowe, jednak w tym przypadku zamienia bryłę powstałą z obrotu profilu generującego na bryłę powstałą przez wyciągnięcie krzywej w trzeci wymiar. FeatureWorks rozpoznaje także zaokrąglenia oraz fazowania. Po dopisaniu do geometrii cech, zapisuje je w postaci kolejnych operacji widocznych z FeatureManager Design Tree. Na rysunku 1 po lewej stronie przedstawiono geometrię statyczną, po prawej geometrię z dopisanymi cechami.
Zaimportowana geometria jest parametryczna można modyfikować jej wymiary. Ideałem byłaby możliwość importu brył i dopisywania do nich takich cech, jak kieszeń, rowek wpustowy czy teowy. Może w nowej wersji SolidWorks99 taka opcja się pojawi. Tymczasem zrobiliśmy test: stworzyliśmy model bryłowy i zapisaliśmy go w pliku neutralnym IGES. Następnie plik zaimportowaliśmy do programu SolidWorks. Po uruchomieniu FeatrueWorks dopisane zostały cechy, jednak były one diametralnie różne od naszych.
SolidWorks jako środowisko
Wewnątrz programu SolidWorks mogą pracować aplikacje firm trzecich. Do redakcji dostarczono PhotoWorks, SurfaceWorks v1,0, CostDesigner oraz AlphaCAM99.
PhotoWorks
Pierwsza aplikacja, stworzona przez firmę LightWork Design, służy do tworzenia realistycznie wyglądających modeli oraz zapisywania ich w pliku. Aplikacja ta działa w dwu trybach: Render oraz Interactive Rendering. Pierwszy z nich pozwala na renderowanie modelu do pliku lub na ekranie. Drugi zapewnia renderowanie oraz obracanie teksturowanego modelu. Aplikacja umożliwia nałożenie tekstur, materiałów, świateł (rozproszonych i punktowych, o barwie zadeklarowanej przez użytkownika) oraz cieni. PhotoWorks ma także funkcję "decals" do nakładania na wybrany przez użytkownika element różnego rodzaju napisów. Wraz z aplikacją dostarczana jest cała biblioteka materiałów, takich jak metal, drewno, kamień, szkło, woda czy plastik. Można dodać specjalne efekty imitujące kucie, odlewanie lub różne rodzaje
porowatości. Renderowany model może być przedstawiony na specjalnie do tego stworzonym podeście oraz ścianach, na które także można nakładać tekstury. Na rysunku przedstawiliśmy niektóre rodzaje efektów specjalnych, imitujących porowatość powierzchni materiału. PhotoWorks jest do jakiegoś stopnia asocjatywny. To znaczy zadeklarowane materiały, efekty specjalne oraz oświetlenia części składowych uwzględniane będą na złożeniu (rys. 3).
SurfaceWorks
Program SolidWorks wyposażony jest w bibliotekę narzędziową Parasolid, zapewniającą tworzenie powierzchni, oprócz tworzenia punktów, krzywych i brył. Nie są to jednak zbyt złożone powierzchnie (wytłoczona, obrotowa, wiedziona itd.). Do tej pory użytkownik mógł tworzyć mniej skomplikowane parametryczne modele powierzchniowe. Kamieniem milowym w rozwoju SolidWorks było przystąpienie do programu Gold Partner firmy SurfaceWorks, która jest odłamem AeroHydro, założonej w 1970 roku przez dr. Johna Letchera. To właśnie
AeroHydro zaczęła wdrażać Kernel RG (Relational Geometry), zapewniający tworzenie najbardziej skomplikowanych powierzchni oraz definiowanie relacji między entycjami składowymi. Kernel RG był stosowany w DOS-owym programie MultiSurf.
RG w połączeniu z Parasolidem pozwala na połączenie parametrycznego modelowania bryłowego z relacyjnym powierzchniowym. Metodę modelowania bryłowego charakteryzują krzywe definiujące, operacje logiczne, natomiast modelowanie powierzchniowe definiowane jest przez punkty kontrolne krzywych, na których rozpięte są powierzchnie. Entycje składowe pogrupowane są hierarchicznie, od punktów przez krzywe aproksymowane, do powierzchni rozpiętych na krzywych.
Aplikacja SurfaceWorks wyposażona jest w okno Surface Manager, które wyglądem przypomina FeatureManager Design Tree. Pozwala na wyświetlenie listy wszystkich zdefiniowanych entycji, zależności między nimi oraz wybór i zmia- nę ich parametrów. SurfaceManager ma dwie zakładki, w których można wyświetlić entycje typu Parent oraz Children. Wszystkie powierzchnie i krzywe stworzone w SurfaceWorks są parametryczne. W przypadku krzywych parametr t zmienia się w przedziale od 0 do 1, a w przypadku powierzchni parametry u i v zmieniają się w przedziale od 0 do 1.
Parametryczne krzywe Snake leżą zawsze na definiującej je powierzchni oraz są definiowane przez entycje typu magnets i rings.
Poniżej wyjaśnimy kilka terminów wykorzystywanych w SurfaceWorks:
Basis Point to punkt bazowy, którego współrzędne wyrażone są za pomocą X, Y, Z;
Relative Point punkt, którego odległość od punktu bazowego wyrażona jest za pomocą przyrostów dx, dy, dz;
Parent entycja, od której zależą inne;
Child entycja zdefiniowana i należąca od innej;
Snake krzywa, która zawsze leży na powierzchni;
Bead punkt leżący zawsze na krzywej;
Magnet punkt leżący zawsze na powierzchni;
Ring punkt leżący zawsze na krzywej typu Snake.
SurfaceWorks wprowadza trzynaście typów powierzchni, m.in.:
Arc-Lofted powierzchnia trasowana, której krzywe definiujące są łukami (6 podtypów);
Blister powierzchnia typu "pęcherz", zbudowana na powierzchni definiującej Parent (16 podtypów);
B-Spline lofted powierzchnia trasowana, której krzywymi definiującymi są B-spline. Powstaje przez interpolację pierwszej krzywej definiującej oraz ostatniej;
C-Spline lofted powierzchnia trasowana, której krzywymi definiującymi są C-Spline. Rozpięta jest na wszystkich krzywych definiujących;
Mirrored Surface powierzchnia powstała przez lustrzane odbicie powierzchni definiującej. W przypadku zmiany położenia powierzchni definiującej część lustrzana zostaje automatycznie dopasowana, tak żeby stanowiła lustrzane odbicie. Ten rodzaj powierzchni jest bardzo przydatny podczas konstruowania symetrycznych modeli, na przykład kadłubów. Metoda odbicia lustrzanego stosowana jest także do definiowania krzywych oraz punktów;
SubSurface część innej powierzchni, ograniczona krzywymi typu Snake;
Swept powierzchnia wiedziona.
SurfaceWorks umożliwia rozpinanie powierzchni na krzywych powstałych na zbiorze punktów bazowych i relatywnych. W przypadku zmiany położenia punktu bazowego, punkt relatywny przesuwa się o wartość równą dx, dy, dz.
Przykładem funkcjonalności SurfaceWorks może być krzywa Snake, leżąca zawsze na powierzchni bazowej. Modyfikując punkty definiujące powierzchnię, zmieniamy jej kształt. Kolejnym krokiem jest automatyczne dopasowanie krzywej leżącej na tej powierzchni. Taki sam efekt osiągnąć można przez zmianę punktów definiujących krzywą Snake. Nadal będzie ona leżeć na tej samej powierzchni.
W większości przypadków SurfaceWorks zapewnia tworzenie skomplikowanych modeli powierzchniowych o tysiącu powiązanych ze sobą elementów składowych, przy czym zmiana kilku punktów pociąga za sobą zmianę całego modelu. Aplikacja pozwala na analizę krzywizny stworzonych powierzchni.AlphaCAM jest to aplikacja stworzona przez firmę Licom. Rozszerza modelowanie w SolidWorks o 2- oraz 5-osiowe frezowanie, działa w dwu trybach: pracy w SolidWorks lub eksportu krawędzi i powierzchni do programu AlphaCAM jako niezależnej aplikacji, działającej bez SolidWorks.
Aplikacja zapewnia bardzo prostą definicję obróbki. Przed obróbką należy ustawić punkty X0, Y0, Z0 odpowiadające początkowi układu. Jest to konieczne, ponieważ stworzony model może znajdować się w dowolnym punkcie w przestrzeni. Punkty te znajdują się na przecięciu dwu osi X oraz Y, określających płaszczyznę, na której zamocowany jest model. Oś Z jest ustawiona jako prostopadła do płaszczyzny XY. Następnie należy wybrać materiał, z którym związane są parametry obróbki: prędkość obrotu wrzeciona i posuw. Użytkownik ma do wyboru dwie integralne bazy narzędzi: metryczną i calową. W obu bazach przedstawione są najczęściej używane narzędzia różne odmiany frezów oraz wierteł. Frezy pogrupowane są według rodzaju, średnicy, liczby ostrzy itd. Po wybraniu osi odniesienia, materiału oraz narzędzia można wybrać rodzaj obróbki: wiercenie otworów,
głębokie wiercenie, gwintowanie oraz wytaczanie. Należy wskazać otwory do obróbki oraz powierzchnię materiału przez podanie górnej powierzchni definiującej. W przypadku doboru mniejszej średnicy narzędzia niż średnica otworu, AlphaCAM automatycznie to zauważy. Program pozwala także na określenie korekcji wynikającej z użytego narzędzia.
AlphaCAM zapewnia obróbkę kieszeni. Bardzo przydatna jest opcja obróbki kieszeni ze zignorowaniem zagnieżdżonych w niej otworów. Wewnątrz obrabianej kieszeni może znajdować się wiele zagnieżdżonych wysp. Bardzo ważną cechą jest asocjatywność geometrii oraz wygenerowanych ścieżek narzędzia. W przypadku zmiany geometrii kieszeni, ścieżka zostanie zmieniona bez powtarzania
wszystkich czynności związanych z doborem obróbki. AlphaCAM pozwala także na wychwycenie resztek materiału, pozostawionych w poprzednich operacjach. Jeżeli obrobiona kieszeń będzie obrabiana ponownie narzędziem o mniejszej średnicy, program automatycznie wychwyci i usunie resztki materiału, pozostawione przez poprzednie narzędzie. AlphaCAM zapewnia także obróbkę całej bryły przez wierszowanie, konturowanie lub obróbkę radialną (rys. 9.: 1 wzdłuż linii w płaszczyźnie XY, 2 przez rzutowanie konturów, 3 promieniowa, 4 wzdłuż poziomego konturu Z).
Następnym krokiem po wyborze rodzaju obróbki jest dobór z biblioteki odpowiedniego postprocesora.
Ostatnim krokiem jest zapis wygenerowanego programu NC w pliku lub wysłanie go do kontrolera konkretnej maszyny. Zdefiniowana przez użytkownika obróbka zapisywana jest w rozwijalnym drzewku. Klikając na jego "listki", można zmieniać parametry obróbki.
AlphaCAM umożliwia także symulację obróbki wewnątrz SolidWorks.
Podsumowanie
SolidWorks'98 oraz SolidWorks'98 Plus to w Polsce programy jeszcze mało znane. Wchodząc na rynek, będą stopniowo wypierać inne, mniej produktywne. Ich niezaprzeczalne zalety, to: współpraca z Parasolidem i ACIS, parametryzacja, projektowanie z cechami itd. Większość tych elementów widziałem do tej pory w programie EUCLID firmy Matra, którego używałem do tworzenia złożeń, rysunków wykonawczych, modeli składowych oraz obliczeń MES. Pokazuje to jak duży wpływ na programy typu mid-range mają duże systemy.
Obecnie w firmie SolidWorks trwają prace nad kolejną wersją programu "99", która ma
dostarczyć jeszcze więcej nowatorskich rozwiązań, usprawniających tworzenie modeli, ich złożeń oraz rysunków złożeniowych i wykonawczych.
Szkoda tylko że program SolidWorks nie jest dostępny w polskiej wersji językowej. Szkoda też że nie pozwala na tworzenie stylu wymiarowań według PN.
Liczne sukcesy programu SolidWorks zależą także od tworzących jego komponenty firm: D-Cubed, Spatial, Theorem czy Unigraphics oraz tzw. Gold Partners. Wśród partnerów można znaleźć firmy tworzące komputery, urządzenia wskazujące i karty graficzne, których osiągi i parametry są specjalnie profilowane dla SolidWorks. Program jest wykorzystywany do modelowania skuterów śnieżnych, zabawek, manipulatorów, frezarek, tokarek, uchwytów, form wtryskowych i sprężarek.
Obecnie na polskim rynku programów średniego zasięgu SolidWorks nie ma konkurenta w dziedzinie tworzenia i edycji geometrii. Na Zachodzie ma natomiast bardzo poważnego rywala IronCAD, program wykorzystujący dwa uzupełniające się kernele modelowania bryłowego: ACIS i Parasolid.
SolidWorks ma duże wymagania sprzętowe. Raczej wolno pracowałby na komputerze z procesorem Pentium 133 MHz oraz 64 MB RAM. Do tworzenia dużych złożeń oraz wykorzystania wszystkich funkcji potrzebny jest komputer przynajmniej z procesorem PII 400 MHz oraz 256 MB RAM. Podczas redakcyjnych testów korzystaliśmy ze stacji roboczej Kayak XW udostępnionej przez firmę Hewlett--Packard.