Edycja geometrii w Solid Edge ST

Artykuł pt.: "Czym jest Technologia Synchroniczna a czym nie jest?" zwracał kilkukrotnie uwagę na fakt, że nie należy mylić pojęć modelowania bezpośredniego i edycji bezpośredniej. Dlaczego? W niniejszym opracowaniu postaram się wyjaśnić te różnice i poruszyć bardziej szczegółowo zagadnienie edycji geometrii modeli 3D. Na wstępie przypomnę bardzo krótko najważniejsze cechy modelowania bezpośredniego w Solid Edge ST, czyli Technologii Synchronicznej.

Technologia Synchroniczna charakteryzuje się przede wszystkim tym, że – niezależnie od zastosowanej techniki modelowania – nie powstaje drzewo operacji (elementy w PathFinder nie są klasycznymi, wzajemnie powiązanymi elementami typu Feature). Kolejność wykonywania działań oraz sposób modelowania nie są "rejestrowane", a edycja geometrii jest "nieco inna" niż w trybie modelowania z historią (tryb sekwencyjny). Na czym polega zatem edycja geometrii w Solid Edge ST i dlaczego jest różna
w obu trybach modelowania?

Należy wyróżnić dwie podstawowe metody edycji geometrii: Edycję pośrednią oraz Edycję bezpośrednią. Żadna z tych metod nie jest ściśle związana w technologią modelowania!Obie (niezależnie lub równolegle) mogą być wykorzystywane w modelowaniu z historią i w modelowaniu synchronicznym. Udział metod edycji geometrii w technologiach modelowania przedstawiono poniżej (rysunek 1).

Rysunek 1: Udział edycji pośredniej i bezpośredniej w modelowaniu z historią (tryb sekwencyjny) i bez historii (tryb synchroniczny).

Edycja pośrednia   

Edycja pośrednia charakteryzuje się tym, że geometria modelu 3D jest sterowana za pomocą parametrów takich jak wymiary sterujące, relacje geometryczne, formuły matematyczne, sterujące szkice czy "operacje z parametrem" (np. Otwór, Szyk, Pochylenie itp.).

W trybie sekwencyjnym parametry wprowadzane są w procesie budowy modelu i decydują o sposobie edycji oraz "nadanej" inteligencji modelu (zachowanie się w trakcie zmian geometrii, utrzymywanie zależności). Parametry, czyli przede wszystkim sterujące wymiary oraz relacje geometryczne, umieszcza się już na etapie tworzenia szkiców (profili) operacji w sposób ręczny (np. polecenia Wymiar pomiędzy, Współosiowość, Współliniowość) i automatyczny (włączenie opcji Zachowaj Relacje podczas rysowania obiektów 2D w "szkicowniku", ew. opcja Autowymiarowanie). Wszystkie parametry, (wraz z zależnościami pomiędzy operacjami) przechowywane są w drzewie operacji, z dodatkowym dostępem do wymiarów poprzez Tabelę zmiennych (tylko edycja).Rozwiązywanie zależności odbywa się sekwencyjnie,zgodnie z kolejnością operacji na drzewie. Brak sterujących wymiarów utrudnia edycję geometrii (rysunki 2 i 3), a brak relacji geometrycznych 2D może ją w ogóle uniemożliwić (rysunek 4).

Rysunek 2: Zmiana prawidłowa – edycja wymiaru 20mm nie powoduje zmiany geometrii wybrania (obecność wymiaru 45mm).

Rysunek 3: Zmiana nieprawidłowa – edycja wymiaru 20mm powoduje modyfikację geometrii wybrania (brak wymiaru 45mm).

Rysunek 4: Uszkodzenie modelu – brak relacji geometrycznych 2D w profilu operacji powoduje utratę ciągłości bryły w trakcie      modyfikacji geometrii (brak geometrii 3D i widoczne błędy w drzewie operacji).

Rysunek 5: Model synchroniczny utworzony przez obrót profilu niezawierającego relacji; modyfikacja geometrii nie stanowi problemu (system analizuje bryłę B-rep, a nie profil 2D, który przestał sterować geometrią 3D).

W trybie synchronicznym zależności są umieszczane zazwyczaj opcjonalnie po utworzeniu geometrii (wyjątek stanowią Operacje proceduralne takie jak Szyk, które posiadają własną inteligencję i parametry). Sterujące wymiary oraz relacje geometryczne wprowadza się bezpośrednio w geometrii 3D (Wymiary PMI oraz Relacje lic 3D), gdzie są później przechowywane (z dodatkowym dostępem przez PathFinder – rysunek 6). Rozwiązywanie zależności odbywa się przede wszystkim synchronicznie (brak sekwencji wynikającej z braku drzewa operacji) z możliwością przeliczania liniowego (przy odpowiednim powiązaniu wiązanie wymiarów formułami matematycznymi). Jeśli w modelu zastosowano operacje proceduralne, to ich parametry względem siebie są również obliczane synchronicznie i niezależnie od siebie. W technologii synchronicznej brak parametrów nie oznacza problemów z modyfikacją lub ciągłością modelu, jednak zmiany należy wprowadzać bezpośrednio (rysunek 5).

Rysunek 6: Parametryczny model importowany  – wprowadzone relacje lic 3D i wymiary zablokowane 3D; w wyniku wymiaru 82 mm zależności geometryczne oraz wymiary są utrzymywane (zaznaczone na czerwono).

Edycja bezpośrednia

Edycja bezpośrednia odróżnia się od pośredniej sposobem wprowadzania modyfikacji w geometrii 3D. Jak wynika z nazwy, edycji dokonuje się poprzez bezpośrednią interakcję z licami trójwymiarowego modelu. Ogólnie zasada polega na wskazaniu "co" należy modyfikować (lico) i "jak" (translacja, rotacja, usunięcie). W przeciwieństwie do edycji pośredniej, inteligencja "nadana" w postaci zależności geometrycznych i wymiarowych nie jest niezbędna do wprowadzenia zmiany. Modyfikacja geometrii modelu bez naruszenia jej ciągłości możliwa jest dzięki inteligencji bryły B-rep (model rozwiązywany jest bezpośrednio jako zbiór połączonych ze sobą punktów, krawędzi i lic, które w końcowym efekcie formują bryłę). Edycje bezpośrednią można więc stosować do modeli natywnych i importowanych (bez historii operacji), zarówno w trybie sekwencyjnym, jak i synchronicznym. Jednakże sposób zachowania się modelu w trakcie zmian zależy bezpośrednio od zastosowanego jądra graficznego, a więc i trybu, w którym pracujemy.

W trybie sekwencyjnym edycji bezpośredniej dokonuje poprzez użycie narzędzi z grupy Modyfikacja  (np. Przenieś lico, Obróć lico itd.). Wybranie odpowiedniego polecenia jednoznacznie definiuje sposób modyfikacji, ale ta może być ograniczona. W trakcie wykonywania zmian nie są brane pod uwagę żadne zależności geometryczne, ani ustanowione wcześniej w drzewie operacji (dotyczy modeli Solid Edge), ani te występujące w bryle B-rep (brak inteligencji wykrywanej;wyjątek stanowią niektóre zaokrąglenia).Manualnezaznaczenie kilku lic wielokrotnie nie rozwiązuje problemu, nawet w najprostszych przypadkach (rysunki 7 i 8). Inną cechą edycji bezpośredniej w trybie z historią operacji jest fakt zapamiętywania zdarzeń w drzewie. Ewentualna zmiana kolejności operacji, zmienia sekwencję operacji i może doprowadzić do błędów w geometrii.

Rysunek 7: Przesunięcie lica w trybie sekwencyjnym – brak wykrywania zależności w modelu, utrata styczności, współosiowości itd.

Rysunek 8: Przesunięcie lica wraz z innymi licami w trybie sekwencyjnym (próba utrzymania zależności geometrycznych) – nieprawidłowe zachowanie się geometrii.

W trybie synchronicznym  w procesie modelowania system nie zapamiętuje rodzaju i kolejności wykonywanych działań, a profile(szkice)operacji przestają sterować geometrią (wyjątek stanowią operacje proceduralne). Dzięki temu bezpośrednia modyfikacja modeli Solid Edge, jak i importowanych, odbywa się w podobny sposób. Przewaga nad edycją bezpośrednią w trybie sekwencyjnym tkwi przede wszystkim w narzędziach. Szeroki wybór dostępnych narzędzi i poleceń do rozpoznawania geometrii (m.in. Menedżer zaznaczania) a także modyfikacji (Koło sterujące, Wymiary PMI, Relacje lic) zwiększa skuteczność i szybkość wprowadzanych zmian. Bezpośrednie modyfikacje nie pozostawiają po sobie "śladu" na drzewie, a więc nie komplikują następnych. W trybie synchronicznym możliwe jest również włączenie inteligencji "wykrywanej", sterowanej poprzez Reguły. Wówczas  system, poza kontrolą ciągłości bryły 3D, potrafi dodatkowo wykrywać i utrzymywać istniejące zależności geometryczne pomiędzy licami (rysunek 9). Połączenie edycji bezpośredniej i działania Reguł  pozwala w trybie synchronicznym skrócić czas modelowania oraz edycji do minimum (parametryzację zastępuje inteligencja wykrywana) i uzyskiwać efekty modyfikacji trudne lub nieosiągalne w trybie sekwencyjnym.

Rysunek 9: Przesunięcie lica trybie synchronicznym przy włączonych Regułach – automatyczne wykrycie wymaganych relacji i prawidłowe zachowanie się geometrii .

Decyzja o sposobie edycji geometrii nie zawsze jest łatwa dla użytkownika, ale często zależna od przyzwyczajeń. Edycję pośrednią stosuje się przede wszystkim w trybie sekwencyjnym i ma ona swoje uzasadnienie w przypadku "mocno" sparametryzowanych modeli Solid Edge (sterowanie ustalonymi parametrami, zachowanie istniejących zależności) lub nieskomplikowanej geometrii. W tym samym trybie użyjmy edycji bezpośredniej, jeśli powiązania są nieistotne, albo utrudniają zmianę. Jednak gdy mamy do czynienia z synchronicznymi modelami Solid Edge, modelami importowanymi, lub gdy "coś idzie nie tak", sięgnijmy po Technologię synchroniczną – efekty edycji bezpośredniej będą z pewnością satysfakcjonujące, a czas modyfikacji – minimalny. Jeszcze większe możliwości bezpośrednich zmian odkryjemy w złożeniach zawierających części synchroniczne, ale o tym w kolejnych artykułach ...