W przygotowaniu

nr 5-6(25-26) 2017
dostępny
po 29.12.2017

Wydanie aktualne

nr 3-4(23-24) 2017
dostępny w pdf, wydanie flash tutaj

Wydania archiwalne

nr 1-2(21-22) 2017
dostępny w pdf, wydanie flash tutaj

nr 1-2(19-20) 2015
dostępny w pdf, wydanie flash tutaj

numer 1(18) 2014
dostępny w pdf, wydanie flash tutaj

numer 1(17) 2013
dostępny w pdf, wydanie flash tutaj

numer 1(16) 2012
dostępny
w archiwum

numer 1(15) 2011
dostępny
w archiwum

numer 4(14) 2010
HD dostępny
w archiwum

numer 3(13) 2010
HD dostępny
w archiwum

numer 2(12) 2010
dostępny
w archiwum

numer 1(11) 2010 dostępny
w archiwum

numer 9(10) 2009
już dostępny
w archiwum

numer 8(9) 2009
już dostępny
w archiwum

Obserwuj @CADblog_pl

Piątek, 29.08.2014 r.

Nie taki kernel straszny

Czym tak naprawdę jest geometryczny kernel? Czy każdy system CAD ma swój własny kernel? Czy problemy z wymianą danych między różnymi systemami inżynierskimi związane są właśnie z różnicami w kernelach?

Maciej Stanisławski

Wyczerpującą odpowiedź na te pytania można zapewne znaleźć na łamach książki autorstwa Dmitra Ushakova (pisownia ang.), która ukazała się kilka lat temu, pod tytułem „Wprowadzenie do matematycznego źródła CAD” (tłum. autora). Książka opisuje szczegółowo popularne kernele geometryczne, a większość interesujących danych zestawia w tabelach. Nawiasem mówiąc, autora książki (wywodzącego się z LEDAS, a obecnie prezesa Bricsys Technologies Russia) do jej napisania zainspirowało „zamieszanie” wokół kernela SolidWorks (a konkretnie planowanej zmiany z Parasolid na CGM – CATIA Geometric Modeller). Proszę się jednak nie obawiać, nie podejmę się tutaj streszczania dzieła rosyjskiego autora, spróbuję jedynie odpowiedzieć na powyższe pytania.

Kernel geometryczny to baza, główny komponent (jądro) systemów modelowania, wykorzystywany przez każdą aplikację CAD (2D i 3D). Zawiera procedury tworzące, modyfikujące i przetwarzające dane projektowe. Wspólny element bazowy w różnych aplikacjach pozwala na łatwą wymianę danych opartych na jednym formacie plików, a dopracowane algorytmy są gwarancją stabilności i szerokich możliwości dla takich aplikacji.

Kernele dostarczane są przez producentów w postaci bibliotek procedur, które mogą być stosowane w systemach CAD/CAM/CAE i innych specjalistycznych aplikacjach wymagających zaawansowanych możliwości modelowania bryłowego. Dopiero dodanie do kernela interfejsu użytkownika tworzy z niego program użytkowy – np. klasy CAD. ⁽¹⁾

Rys. Przykład struktury kernela tworzącego system CAD 3D na bazie C3D firmy ASCON, źródło: Ascon

Najpopularniejsze kernele – ACIS i Parasolid – opracowane zostały blisko 30 lat temu, a i większość pozostałych jest już pełnoletnia. W dziedzinie technik informatycznych – to cała epoka. W tym czasie oczywiście kernele te były rozwijane, ale zdaniem niektórych specjalistów (zwłaszcza tzw. „młodych gniewnych”) nie są w stanie w wystarczający sposób wykorzystywać obecne możliwości zarówno systemów operacyjnych, jak i sprzętu komputerowego. Stąd coraz częstsze poszukiwanie nowych rozwiązań. Chociaż trzeba przyznać, że wbrew takim opiniom, „staruszek” Parasolid wydaje się trzymać bardzo mocno, a wprowadzenie np. Technologii Synchronicznej do rozwiązań Siemens (bazujących przecież na Parasolid) dało mu wręcz drugą młodość.

Wśród dostępnych obecnie na rynku kerneli możemy wyróżnić (w kolejności alfabetycznej) m.in.:
• ACIS – opracowany przez Spatial Corporation (która obecnie jest częścią Dassault Systemes), wykorzystywany przez wiele systemów CAD (vide tabela),
• ASM (Autodesk ShapeManager) – który powstał w 2001 roku na bazie ACIS (w wersji 7.0), a wykorzystywany jest w systemach Autodesk,
• C3D – opracowywany od połowy lat 90. przez rosyjską grupę Ascon, stanowiący jądro systemu KOMPAS 3D. Od 2012 roku można nabyć jego licencję i na tej bazie tworzyć własne rozwiązania,
• CGM (Convergence Geometric Modeler), który rozwijany jest przez Dassault Systemes i na którym obecnie bazują rozwiązania 3DS (jak SOLIDWORKS Mechanical Conceptual i CATIA V6),
• Granite – będący własnością i rozwijany przez PTC (znajdziemy go nie tylko w Pro/E, ale także w linii produktów Creo),
• Parasolid – opracowany przez ShapeData, a obecnie będący własnością Siemens (stanowi jądro systemów Solid Edge i NX),podobnie jak ACIS wykorzystywany przez wiele rozwiązań CAx (w tym DS SolidWorks),
• RGK – Russian Geometric Kernel, projekt stworzenia „narodowego geometrycznego rosyjskiego kernela”, w który zaangażowani są m.in. naukowcy z moskiewskiej politechniki, a finansowany z rządowych pieniędzy,
• Romulus – prawie zapomniany, wydany w 1982 roku (to już trzy dekady temu!), licencjonowany przez Siemens i HP,

i kilka innych, przede wszystkim – opracowywanych na potrzeby własnych rozwiązań przez producentów systemów np. klasy CAM (jak VisualMILL z oferty Datacomp, czy Delcam).

Warto tutaj wymienić jednak jeszcze jeden – Open CASCADE – bezpłatnie licencjonowany kernel modelowania geometrycznego, rozwijany przez Open CASCADE SAS (http://www.opencascade.com/). Nawiasem mówiąc, ciekawe, czy na jego bazie doczekamy się kiedyś polskiego rozwiązania CAD.

W zamieszczonej poniżej tabelce znajdą Państwo przykłady oprogramowania CAD/CAM/CAE i wykorzystywanych przez nie kerneli...

 

Nazwa systemu	Producent	Rodzaj	Kernel 3D
4MCAD IntelliCAD	4M S.A., Grecja	CAD	Open CASCADE
Adams	MSC Software, USA	CAE	Parasolid
ADINA Modeler	ADINA R&D Inc., USA	CAE	Parasolid i Open CASCADE
Alibre Design	3D Systems, USA	MCAD	ACIS
Allplan	Nemetschek AG, Germany	BIM	SMLib
ANSYS	ANSYS Inc., USA	CAE	ACIS i Parasolid
ARES (a także DrafSight)	Graebert, Niemcy	CAD	ACIS
AutoCAD	Autodesk, USA	CAD, GIS	własny kernel (ASM) zgodny z ACIS
Autodesk Inventor	Autodesk, USA	MCAD	własny kernel (ASM) zgodny z ACIS
Autodesk Moldflow	Autodesk, USA	CAE	Parasolid
Autodesk Revit Architecture	Autodesk, USA	AEC/BIM	własny kernel (ASM) zgodny z ACIS
bonzai3d	AutoDesSys, USA	CAD	własny kernel i ACIS
Bricscad	Bricsys NV, Belgia	AEC, MCAD	ACIS
CATIA	Dassault Systemes, Francja	CAD/CAM/CAE	CGM
Creo (następca Pro/Engineer)	Parametric Technology, USA	MCAD	GRANITE
Creo Elements/Direct Modeling (dawniej CoCreate)	Parametric Technology, USA	CAD	ACIS
Edgecam	Planit Software, Wielka Brytania	CAM	Parasolid i GRANITE
ESPRIT	DP Technology Corp., USA	CAM	Parasolid
form-Z	AutoDesSys, USA	CAD	własny kernel i ACIS
FreeCAD	społeczność	CAD	Open CASCADE
GibbsCAM	Cimatron, Izrael	CAD/CAM	Parasolid i GRANITE
GstarCAD	Suzhou Gstarsoft Co., Ltd, Chiny	CAD	ACIS
IRONCAD	IronCAD LLC, USA	MCAD	ACIS i Parasolid
KeyCreator	Kubotek USA Inc., Japonia i USA	CAD	ACIS
KOMPAS-3D	ASCON, Rosja	MCAD	własny kernel (C3D)
Mastercam	CNC Software, USA	CAD/CAM	ACIS
Masterwork	Tecnos G.A., Włochy	CAM	Open CASCADE
MicroStation	Bentley Systems, USA	AEC	Parasolid (wcześniej używano ACIS)
Moment of Inspiration	Triple Squid Software Design, USA	CAD	SOLIDS++
NX	Siemens PLM Software, Niemcy i USA	CAD/CAM/CAE	Parasolid
Patran	MSC Software, USA	CAE	Parasolid
Power NURBS	Ideate Inc., USA	CAD	SOLIDS++
PowerSHAPE	Delcam plc, Wielka Brytania	CAD/CAM	Parasolid
progeCAD	progeCAD Srl Uninominale, Włochy	CAD	ACIS
Radan	Planit, Wielka Brytania	CAD/CAM	ACIS
Rhinoceros	Robert McNeel and Associates, USA	CAD	SOLIDS++
Shark LT	Encore, USA	CAD	ACIS
SmartCAM	SmartCAMcnc, USA	CAM	ACIS
Solid Edge ST	Siemens PLM Software, Niemcy i USA	MCAD	Parasolid
SolidWorks	Dassault Systemes, Francja i USA	MCAD	Parasolid
SpaceClaim	SpaceClaim Corp., USA	MCAD	ACIS
STAR-CCM+	CD-adapco, UK-USA	CAE	Parasolid
T-FLEX	Top Systems, Russia	MCAD	Parasolid
ThinkDesign	Versata, USA	MCAD	własny kernel
TopSolid	Missler Software, Francja	CAD/CAM	Parasolid
TurboCAD	IMSI/design, USA	MCAD	ACIS
ZW3D (wcześniej VX CAD/CAM)	ZWCAD Software, Chiny	MCAD	własny kernel VX Overdrive
ZWCAD	ZWCAD Software, Chiny	CAD	ACIS

Tabela 1.

Popularne systemy CAx, ich producenci i wykorzystywane kernele ⁽²⁾

Kernel a problemy wymiany danych...

Prawdopodobnie, gdyby wszystkie aplikacje CAD wykorzystywały ten sam kod źródłowy, a różniły się tylko interfejsem użytkownika, problem wymiany danych między systemami przestałby istnieć. A jednak trudności można spotkać także w przypadku wymiany danych między aplikacjami bazującymi na tym samym kernelu. Jest to konsekwencją zmian i implementacji dokonywanych w kernelach przez producentów systemów CAx, ale nie tylko.

Open CASCADE – licencja tego kernela udostępniana jest bezpłatnie wszystkim zainteresowanym, wraz z dużą ilością bibliotek i dodatkowych aplikacji ułatwiających stworzenie własnego systemu CAD 3D. Idealnym przykładem tego ostatniego jest bezpłatny FreeCAD. Kernel Open CASCADE można pobrać ze strony: http://www.opencascade.org/

Niektórzy producenci starali się rozwiązać ten problem, opierając swoje aplikacje CAD na dwóch kernelach np. OpenCASCADE i Parasolid, ACIS i Parasolid. Wydawać by się mogło, że szczególnie w przypadku tego ostatniego połączenia (spotykanego np. w IronCAD) powinno to rozwiązać problem wymiany danych, jednak nie do końca. Wynika to po części ze sposobu interpretowania danych geometrycznych przez kernele – zapewnienia ciągłości między krawędziami, powierzchniami modelu itp. Dlatego niektórzy producenci systemów bazujących na swych autorskich, własnych kernelach, decydują się zapewnić bezpłatne translatory, gwarantujące bezproblemową wymianę danych między ich systemem, a modelami tworzonymi lub poddawanymi dalszej „obróbce” w innych środowiskach. Dobrym przykładem jest tutaj DELCAM – na stronie producenta można pobrać bezpłatną aplikację, zapewniającą m.in. obsługę formatów zgodnych z Parasolid.

W imponujący sposób kwestie wymiany danych rozwiązano w systemach Solid Edge i NX, opartych na Parasolid. Siemens implementując do nich swoją Technologię Synchroniczną, pozwalającą m.in. na modelowanie z pominięciem historii operacji (przy zachowaniu parametryczności modelu), rozwiązał jednocześnie problem importu modeli z innych systemów. Okazuje się, że nie trzeba sięgać od razu po nowy kernel, by znacząco podnieść możliwości swojego oprogramowania. A jednak inni producenci zdecydowali się na taki krok...

Maciej Stanisławski

(dokończenie w kolejnym wydaniu e-czasopisma CADblog.pl – jeszcze w tym roku :))

Przypisy:

1) Piotr Knyziak. Porównanie najważniejszych kerneli rynku CAD/CAM/CAE, http://wektor.il.pw.edu.pl/~pk/kernele2.pdf

2) Dmitry Ushakov. Russian National 3D Kernel, isicad.net

O kernelach na CADblog.pl...

• Formaty wymiany danych: ACIS

• Co zamiast Parasolid?

Więcej o kernelach:

http://gfxspeak.com/2013/06/06/does-the-cad-world-need-another-geometry-kernel/

http://levindavid.blogspot.com/2011/02/first-ever-full-history-and-overview-of.html

Historia systemów CAD/CAM/CAE na CADblog.pl tutaj

 [ powrót na stronę główną ]

reklama

Blog monitorowany przez: