Скульптурные поверхности в судостроении стали де-факто индустриальным стандартом. Какие преимущества мы получили и с какими проблемами сталкиваемся.
Начало
Теперь уже никто не может представить себе как строить суда без компьютеров. Огромная армия плазовщиков разбивающих плаз в натуральную величину уже давно в прошлом. Каждая деталь притыкающаяся к наружной обшивке могла быть воспроизведена с такого чертежа. Это была тяжелая работа, плазовщики были в почете. От их работы зависело все корпусное производство. Для черчения пользовались гибкими рейками. Рейка, изогнутая по набору точек позволяла плазовщикам строить гладкую линию. Это могла быть линия шпангоутного сечения или любая другая линия на поверхности корпуса.
Опытный плазовщик знал много секретов, которые помогали облегчить его нелегкий труд.
Первые эксперименты с компьютерами
Компьютеры меняют нашу жизнь, и иногда это происходит быстро и разительно. Наверное, многие уже не помнят огромные кабинеты конструкторского бюро с сотнями чертежных столов и армией чертежников. С появлением AutoCAD профессия чертежника навсегда исчезла из нашей жизни. Системы САПР по сути стали средством выражения инженерной мысли и полностью заменили карандаши и линейки. За последние десять лет исчезли даже бумажные копии чертежей. Процесс проектирования значительно ускорился и упростился. С помощью систем САПР теперь даже небольшие команды могут выполнять крупные инженерные проекты.
Корабли, а также самолеты и автомобили всегда были одними из самых сложных инженерных объектов. Эти отрасли раньше других начали использовать системы САПР, так как это давало значительное сокращение сроков проектирования объектов и удешевление процесса проектирования.
Пьер Безье - пионер параметрических линий и поверхностей в САПР.
В середине шестидесятых годов прошлого века Пьер Безье одним из первых предложил использовать параметрическое представление кривых и поверхностей для геометрического моделирования. Предложенный им инструмент управления формой кривых и поверхностей путем изменения положения контрольных точек был прост и удобен. Кривые и поверхности Безье стали настолько популярными среди дизайнеров, что в настоящее время практически любая САПР использует их в своем наборе инструментов. Параметрическое представление Безье - B-Spline - NURBS кривые и поверхности уже давно де-факто являются стандартом для моделирования и обмена информацией 3D-объектов сложной геометрической формы. Другими словами, этот тип поверхностей называется скульптурными. Скульптурные поверхности используются при проектировании объектов, поверхности которых нельзя моделировать только фрагментами поверхностей цилиндров, конусов или сфер. Фактически, это название - самая суть такого процесса проектирования. Как скульптор создает изваяние, удаляя все лишнее и конструктор, меняет положение контрольных точек кривых и поверхностей, пытаясь добиться нужной формы.
Какие преимущества дает использование скульптурных поверхностей
Скульптурные поверхности имеют много преимуществ перед другими методами проектирования. Вот лишь некоторые из них:
-Параметрическое представление дает описания поверхностей практически любой формы,
-Простой и интуитивно понятный для конструктора аппарат изменения формы поверхности,
-аналитическое представление, позволяющее вычислить координаты любой точки на поверхности в пределах участка поверхности,
-возможность аналитического расчета геометрических характеристик поверхности в пределах участка, таких как линии перегиба и кривизны,
-возможность переноса модели поверхности в другую САПР без искажений и необходимости дополнительной аппроксимации и повторного сглаживания,
-выполнение заданных условий гладкости поверхности в пределах одного участка и возможность аналитической стыковки участков поверхностей по границам.
С какими проблемами мы сталкиваемся используя скульптурные поверхности
Однако при работе с этими поверхностями возникает ряд трудностей:
-процесс модификации поверхности вызывает затруднения у начинающих пользователей,
-результат сильно зависит от разделения поверхности корпуса на участки. -моделирование требует знания геометрических свойств кривых и поверхностей этого типа,
-в отличие от моделей, где поверхность определяется набором линий, которые можно изменять, в случае скульптурных поверхностей линии являются результатом построения сечения и не могут быть изменены напрямую.
С появлением скульптурных поверхностей в разработке программ для сглаживания поверхности корабля завершился этап экспериментов, продолжавшийся без малого полвека. В настоящее время большинство программ в той или иной форме используют NURBS-поверхность. Казалось бы, все проблемы сглаживания поверхности корабля уже решены и нет необходимости возвращаться к ней снова и снова. Фактически, это тот же инструмент, что и когда-то сплайн, и для правильного использования он также требует определенных навыков и знаний. Мы автоматизировали только рутинные операции, используемые при моделировании поверхностей. Моделирование скульптурных поверхностей - процесс творческий и к подобным операциям не относится.
