Среди трёхмерных САПР наиболее известны программы, реализующие два основных подхода к проектированию: прямое моделирование и параметрическое.
Кроме того, существуют процедурные САПР, которые позволяют моделировать посредством программирования. Такой подход снискал себе признание среди любителей программирования и проектирования устройств с открытыми кодом и конструкцией. Например, хорошо известен OpenSCAD, который здесь не раз упоминался.
Предлагаю посмотреть на еще одну необычную САПР под названием Antimony.
Рис. 1. Antimony — САПР из параллельного мира
Antimony — САПР с открытым исходным кодом, который предоставляет подход к твердотельному моделированию при помощи направленных ациклических графов.
Такой подход используется в различных пакетах для 3D визуализации, текстурирования и создания игровой графики, а для твердотельного моделирования такой подход применяется, наверное, впервые.
Сам автор Мэтт Китер описывает свое детище как «CAD из параллельной вселенной».
Antimony построен из трёх основных компонентов:
- Фреймворк для движения данных по направленному ациклическому графу.
- Геометрическое ядро для CSG (Constructive Solid Geometry) операций, использующее функциональное представление (F-Rep) твёрдых тел.
- Библиотека примитивов и трансформаций «fab». Библиотека содержит как привычные операции вроде перемещения, масштабирования, поворота, булевы операции, так и более необычные для твердотельных САПР, такие как деформация притяжения, отталкивания, изгиба.
Рис. 2. Деформация отталкивания
Твердотельное моделирование в Antimony выполняется посредством соединения узлов графа.
Узел представляет собой какой-либо примитив или трансформацию.
Каждый узел имеет поля, значения в которые можно ввести вручную, задать как функцию от параметров другого узла, обращаясь к ним по имени узла и поля, и соединив узел с предыдущим.
Рис. 3. Передача значений посредством связи и через имя узла и параметра
Внутри каждый узел представляет собой скрипт на языке Python, который можно редактировать, а также можно создавать новые узлы со своими скриптами.
Связи внутри графа обеспечивают автоматическое распространение изменений.
Рис. 4. Скрипт узла «круг»
Принцип построения модели в общих чертах тот же что и в более привычных САПР: берём плоскую фигуру, применяем к ней операцию построения трёхмерного тела (или сразу берем трёхмерный примитив), затем комбинируем это тело с другими при помощи булевых операций или применяем операции перемещения и деформации.
Модели могут быть как однотельными так и многотельными, жесткую параметрическую связь Antimony не навязывает, покуда пользователь сам не задаст связи. Выбор плоских фигур невелик, но все они являются замкнутыми областями, так что к ним применимы те же логические операции что и к твёрдым телам.
Пользовательский интерфейс представлен двумя основными окнами: окном графов и
окном видового экрана (вьюпорта). Можно открыть дополнительное окно видового экрана с комплексом четырех проекций.
Рис. 5. Минимализм во всём
Меню операций можно вызвать щелчком правой кнопки мыши из любой точки окна графов и окна видового экрана.
Кроме вышеупомянутых способов изменения параметров узлов, возможно взаимодействовать с примитивами и операциями, таская их мышью за активные точки.
Так как автор программы работает в Formlabs, то он позаботился о возможности материализации полученных моделей. Поэтому Antimony поддерживает экспорт моделей в виде 2.5D растра (карты высот в формате PNG) и в виде моделей в формате STL для 3D-печати. Команда для экспорта — тоже узел графа.
Рис. 6. Результат экспорта в STL
И немного о недостатках:
- Импорт моделей из других САПР отсутствует.
- Невозможность задавать произвольный плоский контур в качестве эскиза для трёхмерного тела существенно ограничивает возможности моделирования.
- Вопрос, как рационально делать фаски и скругления остается открытым.
- Уровень стабильности проекта оценивается как бета-версия, что-то серьезное пытаться делать в Antimony пожалуй не стоит, но поиграть будет интересно.
Ожидая негодование инженеров-конструкторов, должен заметить, что такая САПР создана в первую очередь не в практических целях, а из личного спортивного или научного интереса автора. Понятно, что ни о каких чертежах здесь речь не идёт, так как Antimony разработан исключительно для моделирования трёхмерных тел.
Озвучу личное впечатление, что поиграть с моделированием в Antimony довольно необычно и интересно, а почти полное отсутствие элементов пользовательского интерфейса способствует погружению в процесс моделирования и приятному времяпрепровождению.
Название для своей необычный САПР автор выбрал не случайно. Antimony переводится как сурьма — вещество, сочетающее в себе свойства металлов и неметаллов, и расширяющееся при застывании расплава.
Интересно посмотреть программу в работе на скринкасте Мэтта Китера:
GitHub: github.com/mkeeter/antimony
Antimony написан на C++ и Python. В репозитории присутствуют инструкции по сборке из исходников для Linux и macOS, и готовые DMG образы.
Автор: Marsikus
