Бесплатные билеты в мир CAD

Так сложилось, что системы конструирования очень дороги. Этому есть логичные объяснения. Во-первых, такие системы действительно сложны. Во-вторых, рынки их сбыта (если измерять в количестве реализованных копий программ) по сравнению с общеупотребительным ПО незначительны. В-третьих, системы конструирования – непосредственные участники процесса порождения добавленной стоимости. К счастью, при желании каждый может попасть в мир серьезных CAD-систем совершенно законно и без непозволительно больших для физического лица начальных инвестиций.

Взрослые игры от PTC

Инженерам американскую компанию Parametric Technology Corporation представлять не надо. Это один из настоящих гигантов мира автоматизированного проектирования. Только простое перечисление всех продуктов PTC с однострочной аннотацией для каждого было бы много больше этой статьи. Именно поэтому легально бесплатный продукт PTC, CoCreate Modeling Personal Edition, и поставлен в списке первым. Тем более что PTC буквально на днях (8 июля) и без особого шума порадовала любителей интеллектуальных игр достойным подарком – новой, третьей версией системы. Сразу хочется заметить – речь идет вовсе не об игрушке. Перечень ограничений Personal Edition (для промышленных применений есть и платная версия CoCreate) не такой уж и значительный (легко находится поиском по имени файла – 5434_CoCreate_PE_TS_EN.pdf) – с ее помощью, например, невозможно проектировать изделия, состоящие более чем из 60 деталей, и экспортировать сгенерированные чертежи в DWG-формат.

Недетский характер «игр в бесплатный CAD» демонстрирует этот проект инженеров компании Liebherr, ставших победителями соревнований среди пользователей PTC CoCreate

К слову, небольшое отступление об этом формате. Он создан в конце далеких 1970-х годов программистом Майком Риддлом для своего пакета Interact CAD, лицензирован Autodesk в 1982 г. и с тех пор является «родным» форматом AutoCAD. Открытые спецификации формата DWG ни разу не публиковались, а влияние AutoCAD в мире проектирования настолько значительное, что благодаря этим двум факторам мы сталкиваемся с удивительным явлением – фактом существования независимого от Autodesk альянса Open Design, объединяющего более тысячи ста компаний и фактически с 1998 г. занимающегося альтернативными спецификациями DWG-совместимого формата и реализаций библиотек Teigha, поддерживающих работу с ним www.opendesign.com, а также затяжными судебными процессами (примечание для программистов: 2 июня этого года Open Design Alliance опубликовал очередную версию спецификаций и Teigha).

Итак, CoCreate. Все, что нужно для установки и активации этой системы – регистрация учетной записи на сайте PTC, загрузка 140-мегабайтового файла инсталлятора и указание данных учетной записи в окне при инсталляции (только логина и пароля, никаких дополнительных кодов активации не требуется). После этого ваша персональная CAD-система готова к работе. С ее помощью вы можете научиться тому, что в PTC называют «динамическим моделированием». На деле это одна из разновидностей возвращающейся в моду техники 3D-моделивания без истории создания проекта (когда-то очень давно CAD'ы уже были такими). Особенность такой техники – очень высокое быстродействие основанной на ней системы при работе с проектами, состоящими из большого числа отдельно разрабатываемых деталей (такие проекты принято называть сборками). Коммерческая версия CoCreate при установленной по умолчанию гипервысокой для описания сборочных проектов точности представления геометрии (во время инсталляции системы она предложит вам изменить это значение, «resolution», равное 10-6 миллиметра) легко работает со сборками из тысяч деталей, а на мощных рабочих станциях – и с десятками и даже сотнями тысяч. Этому факту есть простое и логичное объяснение – техника 3D-моделирования на основе истории изменений, по сути, является программированием: конструктор, работая над проектом детали, посредством пользовательского интерфейса «пишет» последовательную программу, и для каждого «овеществления» детали в виртуальном мире CAD-системы требуется исполнение этой программы, от начала до конца. У такого подхода есть и свои преимущества (например, в истории изменений можно что-то поменять и получить в результате другую деталь), и свои недостатки (так как в целенаправленной последовательности действий при конструировании все взаимосвязано, свобода модификаций ограничивается последующей логикой построения модели и требует фактически той же самой отладки, что и в обычном программировании, с другой стороны, при работе с большими сборками накладные расходы на полное «исполнение программ» всех деталей становятся очень высокими). Опять же маленькое отступление – существует Open Source пакет OpenSCAD (openscad.org), позволяющий далекому от материальной, но близкому к программной инженерии человеку в полной мере понять, что такое проектирование с историей изменений; для сколь-нибудь серьезных проектов он непригоден (потому что это очень трудно – непосредственно программировать в 3D, без поддержки пользовательского интерфейса), но как суровая головоломка для сильных духом интеллектуалов – вне конкуренции.

Прогнозирование результатов изменений модели до завершения выполнения операции, модифицированная поверхность подсвечена зеленым (пакет PTC CoCreate)

Расписывать принципы работы с программой такого уровня, как CoCreate, смысла нет. Тем более что она сопровождается прекрасной системой помощи. Просто подскажу, с чего лучше начинать освоение. Во-первых, не спешите баловаться с мышкой и клавиатурой, а прежде всего прочтите о фундаментальных геометрических понятиях (короткий подраздел помощи «2D geometry overview», рабочие плоскости – это локальные системы координат, в которых вы будете выполнять построение ваших проектов, направляющие линии в рабочих плоскостях задают их опорный «костяк», привязываясь к направляющим линиям, вы строите контуры и с помощью механизма их преобразования в 3D-модели, который в терминах CoCreate называется «механообработкой», machining, «изготовляете» из контуров 3D-тела, для дальнейших «издевательств» над которыми система предлагает обширный перечень инструментов). Затем ознакомьтесь со структурой окон программы и с клавиатурными комбинациями основных команд системы (самое главное – вызов плавающего окна опций выбранного проектного действия, скажем построения отрезка, активируется нажатием клавиши space, с помощью клавиши tab можно переключать интерактивные поля ввода, возникающие в ходе построения и задающие размеры). Возможности CoCreate Personal Edition очень велики, при этом разработчиками сделано все возможное, чтобы оградить пользователя от грубых ошибок. Например, все команды модификации предваряются отображением прогнозируемого результата, и во время принятия решения об исполнении какой-либо модификации общая функциональность системы сохраняется, отображение проекта можно масштабировать (вращением колеса мышки), смещать по осям (ctrl + левая кнопка мыши), вращать (ctrl + средняя кнопка мыши). Такая полезная функция реализована далеко не во всех CAD-системах.

PowerSHAPE-e

Продукция компании Delcam также, как и PTC, в определенных кругах прекрасно известна. Delcam заслуженно признана специалистами одним из лучших разработчиков ПО для проектирования технологической оснастки (основы массового производства – пресс-форм, штампов), ее программы широко используются как ведущими мировыми производителями, так и многими отечественными предприятиями. И, как лидер, Delcam позволяет себе радовать пользователей легально бесплатной полнофункциональной во многом уникальной CAD-системой PowerSAHPE-e, реализующей концепцию «тотального моделирования». По сути, тотальное моделирование подразумевает ту свободу операций над моделью, которой добивались разработчики уникальных геометрических ядер во времена «геометрических войн»: модель трехмерного тела в таких системах одновременно представляется как твердотельная (что допускает применение методов конструктивной геометрии), как набор определенным образом «правильно соединенных» поверхностей (что открывает возможности формирования тел очень сложной, «биологической» геометрии), как каркасная и, наконец, как триангуляционная, основанная на «облаке точек» (это уже второй раз, когда в статье мы говорим о reverse engineering, первый раз – о его проявлении в мире нематериальных объектов, в программной области, восстановление закрытых спецификаций и есть reverse engineering, теперь – о вполне материальном: «облака точек» получаются методами трехмерного сканирования реальных объектов).

Что еще интереснее, PowerSHAPE-e позволяет пользователю приобщиться даже к таким нюансам мира CAD, как требовательность к аппаратным средствам. Поэтому владельцам видеокарт ATI лучше сразу после инсталляции системы найти в ее каталоге файл PowerSHAPE.con и раскомментировать (удалением символа «#» в начале строки) конфигурационную опцию «software_picking: yes», это избавит вас от весьма забавных неожиданностей (вполне возможно, что с совершенствованием видеодрайверов это окажется не нужным, но перед началом освоения системы лучше опцию software_picking включить). PowerSHAPE-e – система более сложная, чем CoCreate, поставляющаяся с единственным ограничением (она способна сохранять модели только в собственном формате) и позволяющая творить настоящие чудеса с объектами, образованными сложными поверхностями. Что особенно интересно – собственный формат PowerSHAPE-e все-таки можно конвертировать в форматы, понимаемые другими системами, без приобретения полнофункциональной платной версии системы, но на каждую конвертацию нужно приобрести у Delcam ваучер (порядка $50), при этом компания предусматривает для учебных заведений специальные условия, согласно которым ваучеры на конвертацию моделей PowerSHAPE-e вообще могут быть бесплатны. Автор советовал бы начинать «играть в PowerSHAPE-e» тем, кто уже не просто освоился с азами работы в CoCreate, а научился легко строить модели и захотел существенно большего в свободе формообразования. Ну и само собой, учитывая специализацию Delcam, эту программу крайне желательно изучать тем, кто профессионально занимается любой деятельностью в области прикладного дизайна (например, ювелирам), будущим и уже практикующим, но по старинке, конструкторам технологической оснастки etc – вполне вероятно, что, работая профессионально, вы столкнетесь с одной из многочисленных производственных фирм, использующих в процессе проектирования средства Delcam.

2D в 2010 году?

С массовым распространением 3D-моделирования чертежи, конечно же, никуда не делись. Просто в 3D-системах они без особых усилий со стороны конструктора формируются из модели. И все же программные аналоги кульманов продолжают использоваться и даже разрабатываться. Так, совсем недавно с большим шумом в конструкторских кругах Dassault Systemes была анонсирована бесплатно распространяемая 2D CAD-система DraftSight, на первый взгляд незначительно отличающаяся от уже давно существующего и также бесплатно распространяемого пакета DWGeditor, этакого «довеска» к системе SolidWorks (в настоящее время DWGeditor уже убран из раздела бесплатного ПО сайта Dassault). Главная особенность DraftSight, из-за которой было много шума, – работа с пресловутым форматом DWG, естественно, в силу принципиальной двумерности программы – с его хорошо изученной частью. Вторжение на территорию Autodesk такого гиганта, как Dassault, не могло остаться незамеченным. Тем более что в этом году ожидается выход пакета для платформ Linux и Mac OS X. Загрузка и инсталляция 40-мегайбайтовой программы не требует никаких усилий, для ее активации достаточно сообщить Dassault свой адрес электронной почты (если вы не собираетесь печатать и сохранять файлы, а только ознакомиться с DraftSight, можно обойтись без активации вообще). Тем, кто знаком с AutoCAD, DraftSight скорее всего покажется просто привычным. Из приятных особенностей программы следует отметить подсветку синтаксиса в окне ввода команд (что еще больше усиливает аналогию компьютерного проектирования с программированием) и «жесты мыши», заимствованные и отработанные в SolidWorks. Коммерческая версия DraftSight будет отличаться от бесплатной доступом к API программы, что, по идее, должно открывать возможность сторонним разработчикам зарабатывать на плагинах и расширениях. Распространяемая сейчас бета-версия программы работает устойчиво и очень приятна «на ощупь», чем радикально отличается от предшественницы, DWGeditor, хронически страдавшей унаследованными от оригинала (IntelliCAD) разнообразными «болячками», вызывавшими нестабильность.

Итак, крупные производители инженерного ПО делают немало для того, чтобы приобщить пользователей к миру проектирования. В былые времена легальный доступ к подобным перечисленным программным системам был просто немыслим. И играть в эти взрослые игрушки очень интересно. Чем это обернется для будущих инженеров – покажет время. Хочется верить, что нас будут окружать с любовью спроектированные надежные красивые вещи, не калечащие Природы и нас.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365