Программа 2D и 3D графики применительно к мебельному производству

Введение

 

1. Двухмерное моделирование       2        стр.

2. Трехмерное моделирование       2-3     стр.

3. Современное программное обеспечение мебельного производства 3-4     стр.

4. 2D-Place           4-5     стр.

5. 3ds Max           5        стр.

6. AutoCAD           5-6     стр.

7. bCAD для Мебельщика (версия 3.9)      6        стр.

8. К3-Мебель          6-7     стр.

9. Базис-Конструктор-Мебельщик       7-8     стр.

10. Woody           8-10   стр.

11. 3D-Конструктор         10-11 стр.

10. Pro100           11-12 стр.

11. KitchenDraw          12      стр.

12. Заключение           13      стр.

13. Литература          14      стр.

 

 

Введение

 

Ни одно промышленное предприятие, чья деятельность связана со сложными технологическими процессами, не обходится  без программного обеспечения проектирования и расчета изготавливаемых изделий. Давно ушли в прошлое деревянные планшеты, за которыми инженеры рисовали проекции будущих деталей. В настоящее  время вся работа перекладывается  на мощные трехмерные редакторы, способные  сократить трудозатраты и время  на проектирование. То, что двадцать лет назад рисовал целый отдел, сейчас может выполнить один человек, а компьютер поможет ему избежать ошибок. Но при выборе редактора  нужно ориентироваться на область  его применения. Например, для организации, занимающейся изготовлением мебели, вряд ли будет полезен 3D-Studio Max —  большинство его возможностей никогда  не будут востребованы, а используемые функции (в силу своей универсальности) будут не настолько удобны, как  хотелось бы. Здесь нужен редактор пусть не такой универсальный, зато легкий в использовании и обладающий тем минимумом функций, который  необходим инженеру-проектировщику.

В современных условиях для  реализации функциональных задач в  любой предметной области необходимо использование автоматизированных рабочих мест на базе профессиональных персональных компьютеров. С помощью  чего можно осуществлять планирование, моделирование, оптимизацию процессов, принятие решений в различных  информационных системах и для различных  сочетаний задач. До недавнего времени  основными методами выполнения графических  материалов являлись черчение, рисунок, живопись, макетирование и другие виды работ, выполняемых вручную. Средства современной компьютерной техники  развиваются стремительными темпами, с этим связано появление высокопроизводительных персональных компьютеров, создание большого количества графических программ различного назначения, в том числе для  объёмного моделирования.

Сегодня изготовление мебели не обходится без применения программного обеспечения. По тому, как программы  дали возможность делать мебель гораздо  быстрее, нежели проектировать ее на бумаге. Сейчас сделать дизайн мебели для ее реализации проще простого с применением софта. Эти программы  значительно уменьшают время  и ошибки. Программное обеспечение  специально разработано для крупных, малых и средних мебельных  фабрик и мастерских.

Целью данной работы является рассмотрение существующих программ 2D и 3D графики применительно к мебельному производству

 

Двухмерное моделирование

 

Традиционный способ плоского геометрического моделирования  состоял в применении линейки, циркуля  и транспортира на чертежной доске. Именно этот способ обеспечил техническую  революцию на рубеже XIX-XX веков.

Появление ЭВМ стало благоприятной  предпосылкой для развития машинной графики, которая  включила в себя дисциплины геометрического моделирования  и вычислительной геометрии. Основная их задача состоит в решении геометрических задач в аналитической и вычислительной (алгоритмической) форме.

Параллельно с векторным  описанием геометрической информации развивались и дискретные представления  объектов, так же называемых растрами. Отсюда пришло понятие «растровая графика» [5].

К началу 80-х математический аппарат плоского геометрического  моделирования был уже достаточно хорошо сформирован для того, чтобы  обеспечить бурное развитие плоских CAD-систем. Инженеры сразу же оценили такие  преимущества, как автоматизация  построения геометрических элементов, копирование фрагментов, простота редактирования геометрической и текстовой информации, автоматическая штриховка и нанесение  размеров, точность и качество документации, в том числе её автоматическое формирование, компактность хранения и др.

Существует два подхода  к плоскому моделированию, которые  получили развитие в CAD-системах. Первый условно можно назвать чертежным, второй - твердотельным.

В чертежном способе основными  инструментами являются отрезки, дуги, полилинии и кривые.  В твердотельном  способе основными инструментами  являются замкнутые контуры; остальные  элементы играют вспомогательную или  оформительскую роль. Современные системы, как правило,  используют оба этих способа одновременно.

С развитием индустриальной промышленности было введено понятие  неаналитических кривых - сплайнов, позволяющих описать сложные  геометрические формы. Сплайны невозможно точно описать системой линейных, угловых и дуговых параметров. Стало развиваться представление  проектируемых объектов в объёме. Следует отметить, что замена объёмной задачи на семейство плоских долгое время оставалась единственным способом решения и во многих случаях приводит к приемлемым результатам и сегодня.

 

Трехмерное моделирование

 

Итак, объёмная модель, в  отличие от плоского метода, однозначно определяет геометрию всей спроектированной поверхности. Очевидно, что работа в  пространстве требует несколько  иных навыков, нежели традиционное черчение, но это совсем не означает, что для  получения поверхности требуется  рассчитать и ввести в компьютер  координаты каждой её точки.

Математический аппарат  объемного моделирования сегодня  достаточен для создания эффективных  инструментов инженера. Да и массовые технические средства сегодня достигли уровня,  необходимого для поддержки  трехмерной математики  (появились  аппаратные графические акселераторы).

Программное обеспечение  предоставляет удобные библиотеки для программирования трехмерной графики, самыми известными из которых являются Microsoft DirectX и кроссплатформенная OpenGL.

Как и в случае плоских CAD-систем, объёмное моделирование развивалось  в двух направлениях. Первое - поверхностное  моделирование, второе - твердотельное[5].

В поверхностном моделировании  основными инструментами являются поверхности, а базовыми операциями моделирования на их основе - продление, обрезка и соединение. Таким образом, конструктору предлагается

описать изделие семейством поверхностей. При твердотельном  способе основными инструментами  являются тела, ограниченные поверхностями, а главными операциями - булевы объединение, дополнение, пересечение. В этом случае конструктор должен представить  изделие семейством простых (шар, тор, цилиндр, пирамида и т.п.) и более  сложных тел.

С модели может быть получена не только информация о координатах  любой точки на поверхности, но и  другие локальные характеристики (нормали, кривизны и т.д.) и интегральные характеристики (объем, площадь поверхности, моменты  инерции и т.д.). На её основе всегда можно получить плоские модели: виды, сечения и разрезы, не прибегая к  услугам разработчика.

 

Современное программное  обеспечение мебельного производства

 

Современные системы автоматизированного  проектирования (САПР) предоставляют  конструктору широкие возможности  для геометрического моделирования  разрабатываемых изделий и составляющих их деталей. С точки зрения задачи построения геометрических моделей  наибольшей функциональностью обладают САПР машиностроения. Практически любую  машиностроительную САПР можно адаптировать для автоматизации решения задач  конструирования мебели.

Описан положительный  опыт использования подобных САПР для  проектирования изделий корпусной  мебели (например, AutoCAD, Mechanical Desktop, T-Flex CAD, SolidWorks и др.).

Однако позаказное промышленное производство предъявляет повышенные требования к уровню качества и срокам выполнения проектных работ, удовлетворить  которые в полной мере можно только с использованием специализированных САПР, учитывающих особенности конструирования  и производства сложных корпусных  мебельных изделий и ансамблей [6].

Несколько лет назад проблемы выбора соответствующей САПР у отечественных  мебельщиков практически не было (хотя потребность в такой системе, безусловно, была). Предприятие, в случае необходимости, приобретало один из программных пакетов, используемых в машиностроении, и программисты приспосабливали его для решения  задач проектирования мебели. Чаще всего для этих целей использовали универсальную САПР AutoCAD, обеспечивающую возможность проведения 2D и 3D-проектирования, дополненную открытым интерфейсом  на базе языков программирования C и AutoLISP. Но универсальность данной САПР –  это один из основных факторов, усложняющих  ее настройку и использование  при проектировании мебели. Необходимость  серьезного знакомства с самой САПР и компьютерной тематикой вообще, а также отсутствие специальных  эффективных «мебельных» инструментов – все это тормозило переход  профессиональных дизайнеров мебели на автоматизированное проектирование. Поэтому  около отечественные разработчики программного обеспечения начали создавать  специализированные САПР мебели.

Среди конкурирующих групп  разработчиков лидирующее положение  быстро заняли те, которые уже имели  существенные теоретические и практические заделы в области автоматизации  проектирования и трехмерного геометрического  моделирования: ЗАО «ПроПро Группа» (г. Новосибирск), НВЦ «ГеоС» (г. Нижний Новгород) и ООО «Базис-Центр» (г.  Коломна Московской обл.).

Следует также отметить две  украинские фирмы,  предложившие собственные  автоматизированные решения задач  конструирования корпусной мебели: научная фирма ООО «ИнтеАр  Лтд.» (г.Киев) и научно-производственное предприятие ООО «Элекран Софт» (г.Одесса). В настоящее время перечисленные  компании занимают доминирующее положение  на отечественном рынке специализированных САПР мебели [6].

Помимо специализированных САПР мебели,  предлагаемых отечественными разработчиками, в России используются также некоторые, аналогичные по назначению, зарубежные программные  продукты. Среди них наибольшую известность  получили следующие программы: DecoDesign (Design Labs, Испания), Pro100 (ECRU, Польша), 20-20 Kitchen Design (20-20 Technologies, Канада), AutoKitchen (Microcad Software, Испания), KitchenDraw (Б. и Ф. Лаудрины, Франция) и некоторые другие. Следует отметить, что большинство из перечисленных программ используются главным образом для автоматизации работы в мебельных салонах, обеспечивая прием заказов и проектирование интерьеров помещений с использованием поставляемых обширных библиотек параметрических моделей изделий. Конструкторские возможности этих программ ограничены по сравнению с отечественными разработками (в частности, в них не обеспечивается выполнение ряда требований ЕСКД).

Ниже приводится краткое  описание некоторых из перечисленных  программ, получивших достаточно широкое  распространение среди российских мебельщиков.

 

2D-Place

 

Программа позволяет вести  следующие операции:

- производить автоматический  расклад деталей по листам (с  учетом направления фактуры), с  целью минимизации отходов, и,  при необходимости, с учетом  содержимого склада стандартных  листов и полезных отходов;

- вести склад стандартных  листов и остатков с учётом  их материалов;

- вести базы деталей,  материалов и кромок;

- распечатывать карты  раскроя и статистику разложения;

- хранить базу моделей  мебели;

- работать с базами  деталей предыдущих версий программы  и файлами универсальных форматов (с разделителями табуляциями).

- задавать параметры полезных  отходов для каждого из материалов;

- распечатывать базы деталей  на принтере и передавать в  редактор электронных таблиц MS Excel.

Список деталей можно  объединять в модели мебели. В этом случае для разложения достаточно выбрать  необходимые модели и указать  количество. Список расскладываемых  деталей создается автоматически.

 

3ds Max

 

Наиболее известная, универсальная  и распространенная программа трехмерного  моделирования — 3ds Max компании Autodesk (3ds Max) [9]. Основное назначение этого  очень мощного инструмента —  наглядное моделирование любых  предметов или композиций и дальнейшее анимирование полученной сцены, которую можно просмотреть на экране компьютера, сохранить в виде фильма, объемной модели или изображения. Очень удобно, что файлы моделей 3ds Max c расширением 3DS являются для большинства программ фактическим стандартом обмена трехмерными моделями. Для конструирования мебели как такового программа не предназначена, но для мебельщика она незаменима в трех случаях:

Создание 3D-моделей мебели для экспорта в программы моделирования  интерьера. От модели требуется только внешнее сходство с реальным объектом. Такие модели очень напоминают макеты, склеенные из бумаги: максимум геометрического подобия, правдиво раскрашенная поверхность и пустота внутри. Каждая модель может стать независимой частью общего проекта, включающего несколько таких моделей и фон.

Создание 3D-моделей сложного крепежа и фурнитуры, отсутствующих  в стандартных базах данных САПР. Как правило, сами разработчики САПР рекомендуют такой способ добавления новых элементов в библиотеки. Некоторые производители фурнитуры  распространяют среди корпоративных  клиентов готовые библиотеки своей  продукции, а иногда конструктору мебели приходится создавать такие элементы самостоятельно.