Программные решения SolidWorks для создания интерактивных электронных технических руководств

В настоящий момент все большую актуальность начинают приобретать создание и выпуск интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР), электронной технической и эксплуатационной документации, обучающих систем. Это связано, в первую очередь, с выходом многих отечественных предприятий на мировой рынок, где электронное представление информации о продукции уже давно является стандартом. Особенно актуален этот вопрос для организаций, полностью перешедших на безбумажную технологию разработки, выпуска, сопровождения изделий и обучения производственного персонала, а также для предприятий оборонно-промышленного комплекса, поставляющих зарубежным заказчикам различные системы вооружений.

В этой статье мы намеренно не будем приводить описания имеющихся на рынке программных средств для автоматизированного создания ИЭТР, поскольку наша задача - рассказать читателям о базовых возможностях и о специализированных модулях САПР SolidWorks, предназначенных для получения встраиваемой в ИЭТР графической и текстовой информации (фотореалистичных изображений, анимаций, 3D моделей и т.д.). Помимо описания функциональности модулей SolidWorks мы в качестве примера рассмотрим процесс создания HTML-страницы (как пример типовой страницы ИЭТР) со встроенной 3D моделью базовыми средствами SolidWorks.

Электронная документация: история и стандарты

Бурное развитие систем компьютерного проектирования и рост производительности персональных компьютеров привели к кардинальному изменению процентного соотношения электронных и бумажных документов. Использование средств вычислительной техники позволило автоматизировать большинство рутинных операций по оформлению различных видов документов, что дало возможность разрабатывать более сложные изделия за меньший срок. В свою очередь, сокращение сроков освоения и увеличение номенклатуры новых изделий требует повышения квалификации обслуживающего и ремонтного персонала и его быстрого переучивания, что реализуемо лишь путем внедрения ИЭТР. Кроме того, возможность быстрого внесения изменений в конструкцию изделия с помощью современных САПР ведёт к тому, что бумажная документация быстро становится неактуальной и не может отражать действительного состояния изделия. Это также обуславливает необходимость перехода на электронную документацию, которая автоматически обновляется при модификации изделия.

Помимо чисто технических преимуществ использования электронной документации необходимость широкого практического внедрения ИЭТР, как средства поддержки жизненного цикла изделия, регламентируется целым рядом международных (MIL 87268, 87269 и т.д.) и отечественных стандартов. В частности, в России ИЭТР выполняются в соответствии с нормативно-техническими документами Р50.1.029-2001, Р50.1.030-2001 (Госстандарт, 2001 г.), определяющими общие требования к логической структуре, содержанию, стилю и оформлению иерархически структурированных ИЭТР. Таким образом, в настоящий момент имеются все предпосылки и технические средства для разработки и использования ИЭТР в реальных процессах конструирования, изготовления и эксплуатации изделий.

Далеко не всем известно, что система SolidWorks имеет необходимые базовые возможности и целый ряд специализированных модулей, предназначенных для получения всего спектра графической информации для ИЭТР. Поэтому далее речь пойдет именно об этом.

Модули SolidWorks для создания растровой графики и анимаций

К специализированным модулям, предназначенным для создания растровой графики и анимаций, относятся PhotoWorks и SolidWorks Animator. Фотореалистичные изображения и трехмерная мультипликация, полученные с помощью перечисленных программ, встраиваются в ИЭТР как внедренные объекты со ссылкой на первоисточник. Обновление версий объектов-источников приводит к автоматическому обновлению ИЭТР.

Создание фотореалистичных изображений с помощью PhotoWorks

PhotoWorks является именно той программой, которая дает возможность оценить внешний вид изделия еще на этапе проектирования, а также выпустить комплект рекламных буклетов и интерактивных руководств, показывающих потребительские качества будущего продукта. Все это позволяет сократить время выхода новой продукции на рынок, что особенно актуально в современных условиях.

С помощью PhotoWorks можно создавать реалистичные изображения моделей SolidWorks с исключительным фотографическим качеством. Программа позволяет назначать текстуры материалов различным элементам 3D модели, указывать положение источников света, моделировать окружающую обстановку, учитывать оптические характеристики материалов и среды. Имеются встроенные пополняемые библиотеки материалов и сцен. PhotoWorks сохраняет изображения в форматах TIFF, JPEG, PostScript, BMP и еще более чем в 10 других форматах.

Рис. 1. Модель оптического узла телескопа, раскрашенная с помощью PhotoWorks.

В новейшей версии PhotoWorks (апрель 2003 г.) используются технологии компании Mental Images GmbH & Co. (Германия), признанного лидера в области программных технологий 3D рендеринга. Новейшие программные алгоритмы PhotoWorks Release 2 позволяют аккуратно рассчитывать распространение отраженных лучей света с учетом геометрических особенностей 3D объектов и свойств материала, из которого они изготовлены. Контурный рендеринг предназначен для тех случаев, когда необходимо получить фотореалистичное изображение крупной сборки в разрезе или со скрытием компонентов, мешающих отобразить интересующие детали и узлы.

Новейшие технологии, реализованные в PhotoWorks, ставят SolidWorks в один ряд с лидирующими программами 3D рендеринга и анимации, такими как Maya, Alias Wavefront, Discreet и Softimage, а новое графическое ядро SolidWorks обеспечивает впятеро большую производительность при отрисовке 3D объектов с текстурами по сравнению с другими CAD системами.

Создание анимаций с помощью SolidWorks Animator

Модуль SolidWorks Animator предназначен для создания видеороликов на основе 3D моделей SolidWorks. Программа позволяет записывать в виде AVI-файлов движение деталей и сборок по предварительно заданным маршрутам, скрывать и отображать отдельные компоненты сборки, визуализировать процесс построения дерева модели и многое другое. Последовательность анимации представляется в виде древовидной структуры, позволяющей оперативно вмешиваться в процесс создания видео, редактируя свойства отдельных шагов и меняя их последовательность. В результате работы SolidWorks Animator могут быть получены AVI-файлы с компрессией или без. Поддерживается большинство стандартных типов компрессии.

Рис. 2. Запись видео с помощью SolidWorks Animator.

SolidWorks Animator отлично работает в сочетании с PhotoWorks, в результате чего движущиеся объекты будут раскрашены и освещены в соответствии с присвоенными им материалами и сценами. Анимации, полученные с помощью SolidWorks Animator, могут быть встроены в ИЭТР, как гиперссылки на AVI-файлы, либо как внедренные анимированные файлы GIF (полученные преобразованием из AVI в специальных программах).

Модули SolidWorks для создания интерактивных чертежей и 3D моделей

К специализированным модулям, предназначенным для создания интерактивных чертежей и 3D моделей, относятся eDrawings и 3D Instant Website. Трехмерные модели и чертежи, созданные с помощью перечисленных программ, встраиваются в ИЭТР как внедренные объекты со ссылкой на первоисточник и просматриваются посредством специальных ActiveX-компонентов, обеспечивающих вращение, перемещение, масштабирование и целый ряд других более сложных операций над графическими объектами. Обновление версий объектов-источников приводит к автоматическому обновлению ИЭТР.

Создание интерактивных чертежей и 3D моделей с помощью eDrawings

eDrawings - запатентованная разработка SolidWorks Corp., предназначенная для представления чертежей и моделей в специальном формате, позволяющем просматривать и выводить на печать 2D и 3D геометрию, сохранять чертежи в виде компактных исполняемых файлов (*.exe). В eDrawings используется новейшая платформа трехмерных приложений HOOPS, которая поддерживает потоковую графику и обеспечивает высокое качество при выводе на печать.

eDrawings поставляется в двух вариантах, имеющих разную функциональность: eDrawings и eDrawings Professional. С помощью eDrawings, бесплатной клиентской версии программы, пользователи могут создавать, просматривать и выводить на печать электронные чертежи SolidWorks и AutoCAD. Бесплатную версию eDrawings можно загрузить с Web-сайта SolidWorks Corp. Благодаря встроенной программе просмотра, чертежи eDrawings можно сразу же открыть для просмотра без использования каких-либо заранее установленных на компьютере CAD-систем или других средств просмотра. Очень удобным и наглядным средством, позволяющим понять конструкцию изделия, изображённого на чертеже, является возможность анимировать чертёж и посмотреть, как соотносятся между собой чертежные виды. Кроме того, eDrawings обеспечивает: отображение массово-инерционных характеристик, управление визуальным представлением сборки (можно скрыть компонент, отобразить полупрозрачным, добавить тени), просмотр результатов прочностных расчетов COSMOSXpress. eDrawings Professional имеет дополнительные возможности визуализации и аннотирования чертежей, включая подчеркивание (функция красного карандаша), измерение, образмеривание и проверку на наличие ошибок в деталях и сборках, управление конфигурациями изделия, построение разрезов, отображение сборок в разнесенном виде и т.д.

Рис. 3. Прочностные характеристики детали в eDrawings.

Вот уже более 4-х лет eDrawings не имеет альтернатив на рынке. Начиная с 1999 года, eDrawings уже используют свыше 245 тысяч пользователей систем автоматизированного проектирования по всему миру. Уже в ближайшем будущем новейшие технологии eDrawings призваны заменить такие средства общения, как FTP-сайты, факсимильные сообщения или экспресс-почту, а возможность встраивания объектов eDrawings в ИЭТР вкупе с бесплатной версией делает это приложение действительно незаменимым.

Публикация 3D моделей в формате HTML с помощью 3D Instant Website

Модуль 3D Instant Website позволяет создавать пользовательские HTML-страницы с внедренными 3D моделями с целью включения их в состав ИЭТР, либо публикации в Интернет. 3D Instant Website создает Web-страницы, используя непосредственно объемные модели SolidWorks. Каждая Web-страница основывается на шаблоне и стиле, которые легко настраиваются пользователем до начала работы или дополняются всей необходимой текстовой и графической информацией в процессе создания страницы.

Шаблоны по умолчанию, которые поставляются в комплекте с 3D Instant Website, позволяют использовать следующие разновидности потоковой графики: CATweb, HOOPS, RealityWave (ZGL), Viewpoint (для деталей и сборок) и eDrawings (для чертежей). Следует остановиться подробнее на технологии Viewpoint. Viewpoint Experience Technology (VET) - разработка Viewpoint Corp. - на сегодняшний день является ведущей технологией отображения трехмерных объектов фотографического качества в Интернете. VET заработала международное признание визуально-мощными и интерактивными возможностями, благодаря чему все больше мировых брэндов, в частности SolidWorks (http://viewpoint.com/partners/SW/), используют преимущества VET на своих сайтах, в презентациях, CD программах и ИЭТР. Области применения технологии VET широки: это - обучение, и Интернет коммерция, проектирование и дизайн, библиотеки трехмерных моделей и т.д. Viewpoint является неотъемлемой частью SolidWorks: шаблоны Viewpoint для сборок SolidWorks позволяют отображать заголовок, описание проекта, дерево сборки и графическое изображение 3D модели, управляемое посредством дерева. Сборка может быть отображена в разнесенном или собранном состоянии. Для просмотра моделей в формате Viewpoint потребуется автоматически или вручную установить Viewpoint Media Player.


Рис. 4. Программа-помощник 3D Instant Website и результат ее работы - HTML-страница с интерактивной 3D моделью и деревом построения.

Для того чтобы создать Web-страницу с помощью 3D Instant Website, необходимо запустить специальную Программу-помощник, которая шаг за шагом приведет вас к правильному результату. Web-страница может быть создана на локальном компьютере или сервере, либо размещена на специальном защищенном паролем хост-сайте SolidWorks Corp.

Базовые средства SolidWorks для создания растровой графики и интерактивных 3D моделей

И вот, наконец, мы подошли к наиболее интересной теме: созданию растровых изображений и встраиваемых в HTML интерактивных трехмерных моделей базовыми средствами SolidWorks. Если о том, что модель или чертеж SolidWorks можно сохранить, как картинку, знают многие, то о возможностях получения 3D модели для просмотра в Web-броузере знает далеко не каждый, а используют эту возможность на практике лишь единицы. Чтобы устранить это досадное упущение мы в качестве примера рассмотрим процесс создания HTML-страницы со встроенной 3D моделью базовыми средствами SolidWorks. Но сначала - все-таки несколько слов о создании растровых изображений.

Итак, для того, чтобы получить красивую картинку модели SolidWorks, совсем не обязательно использовать какой-либо специализированный модуль, например, PhotoWorks. Базовый пакет SolidWorks позволяет получать растровые изображения в форматах TIFF и JPEG. Для этого необходимо использовать команду "Сохранить как..." и в окне сохранения выбрать тип файла *.tiff или *.jpeg. Формат TIFF имеет целый ряд настроек, регулирующих качество получаемого изображения: к примеру, можно получить полноцветное или черно-белое изображение с компрессией или без, указать габариты рисунка в миллиметрах и качество в dpi и многое другое.

Рис. 5. Сохранение изображения модели в формате TIFF.

Растровые изображения, полученные на основе объемных CAD моделей, могут достаточно наглядно демонстрировать конструкцию изделия. Однако они не могут сравниться по информативности с интерактивными 3D моделями, которые можно двигать, вращать и масштабировать в стандартном Web-броузере или на странице ИЭТР. Возможность создания подобных встроенных в HTML моделей с помощью специализированных модулей SolidWorks - eDrawings и 3D Instant Website - мы уже рассмотрели выше. Теперь пришло время рассказать о том, как создавать такие модели базовыми средствами SolidWorks без использования каких-либо дополнительных приложений и, соответственно, - без лишних капиталовложений в программное обеспечение. Для этого рассмотрим процесс создания HTML-страницы со встроенной 3D моделью детали "Корпус".

Рис. 6. Трехмерная модель детали "Корпус", созданная в SolidWorks.

В базовую конфигурацию SolidWorks входит целый ряд трансляторов, предназначенных для сохранения объемных моделей в виде потоковой графики (MTS, HOOPS, ZGL и т.д.). Каждый из этих форматов поддерживается соответствующим ActiveX-компонентом, обеспечивающим вращение, перемещение, масштабирование и целый ряд других более сложных операций над графическим объектом. Важная особенность этих ActiveX-компонентов заключается в том, что они специально ориентированы на интеграцию с любыми Web-броузерами и в большинстве своем распространяются бесплатно, автоматически устанавливаясь через Интернет.

Мы не будем подробно рассматривать работу с каждым из перечисленных форматов, а остановимся на файлах Viewpoint (MTS, версия 3), как на наиболее типичном примере, тем более, что аналогичный формат используется и в модуле 3D Instant Website (см. описание выше), без которого мы сейчас прекрасно обойдемся. Для того чтобы активизировать транслятор Viewpoint, необходимо в "Добавлениях" выбрать пункт "SolidWorks MTS". Для экспортирования модели Корпус.SLDPRT в файл Viewpoint необходимо использовать команду "Сохранить как..." и в окне сохранения выбрать тип файла Viewpoint MTX/MTS Files (*.mts). В результате трансляции будет создан файл Корпус.mts, в котором хранится описание геометрической формы 3D модели, и файл Корпус.mtx, описывающий положение модели в пространстве и ее визуальные атрибуты на языке XML. Экспортированные файлы содержат только графическую информацию, поэтому редактировать геометрию нельзя. Зато размер модели уменьшается больше, чем на несколько порядков (в нашем случае v с 2,93 Мб до 31,2 Кб), что очень существенно, если необходимо разместить модель в интернете или включить в ИЭТР.

Однако выполненных действий еще не достаточно для того, чтобы можно было пользоваться полученной моделью Корпус.mts/Корпус.mtx. Для просмотра необходимо встроить модель, например, в стандартный Web-броузер, для чего нужно в любом текстовом редакторе (Notepad) написать несколько строчек HTML кода, создающего новую HTML-страницу и добавляющего на нее ActiveX-компонент Viewpoint Media Player и нашу 3D модель (см. приведенный код).

Рис. 7. HTML код, встраивающий ActiveX-компонент Viewpoint Media Player и 3D модель Корпус.mts/Корпус.mtx в стандартный Web-броузер.

Сохраните HTML-страницу под именем Корпус.htm и откройте ее для просмотра. Если на вашем компьютере установлен Viewpoint Media Player, вы увидите 3D модель Корпус.mts/Корпус.mtx с помощью своего Web-броузера и сможете ее двигать, вращать и масштабировать с помощью мыши. Таким образом, процедура создания Web-страницы со встроенной интерактивной 3D моделью базовыми средствами SolidWorks занимает пару минут, а результат превосходит все ожидания. И, естественно, никаких проблем не представляет использовать полученную HTML-страницу в ИЭТР.

Рис. 8. Просмотр HTML-страницы со встроенной 3D моделью в стандартном Web-броузере.

Знание - сила

В этой статье мы рассмотрели ряд специализированных модулей САПР SolidWorks, предназначенных для получения графической и текстовой информации для ИЭТР. Нам также удалось уместить в рамки статьи небольшой пример, наглядно демонстрирующий возможность создания HTML-страницы со встроенной 3D моделью базовыми средствами SolidWorks. Естественно, в одной статье просто физически невозможно рассказать обо всех достоинствах SolidWorks.

Важно другое. Важно понять, что для достижения качественного результата, можно воспользоваться профессиональным инструментом или же решить задачу подручными средствами. Однако никакой суперсовременный и сверхмощный инструмент не поможет вам, если вы не будете уметь им пользоваться. Поэтому, прежде чем тратить время на поиск неизвестных вам, но так, казалось бы, необходимых суперпрограмм, которые "могут всё", задумайтесь о том, что все, что вам нужно - это SolidWorks, которым вы давно уже пользуетесь, но даже и не подозревали о силе и функциональности заложенных в него возможностей. Желаем Вам успешной работы.