솔리드 모델링 솔루션

Solid Modeling Solutions

Solid Modeling Solutions는 1980년대와 1990년대에 등장한 NURBS(Non-Uniform Real B-spline), 3D 지오메트리 및 솔리드 모델링 기술을 SMLib(Solid Modeling [1]Lib)라는 상용 구현으로 구현한 회사입니다.이 문서에서는 Solid Modeling Solutions(SMS)의 상용 제품 라인에 이러한 구현 배경과 이력을 설명합니다. SMS는 강력한 3D 지오메트리 커널 [2]스위트용 소스 코드 독립 공급업체입니다.SMS는 고도의 NURBS 기반 지오메트리 라이브러리, SMLib, TSNLib, GSNLib, NLib, SDLib, VSLib 및 Poly를 제공합니다.MLib: 최신 완전 기능 비매니폴드 [3][4]토폴로지와 함께 NURBS 곡선 및 표면의 광범위한 정의 및 조작을 포함합니다.

VSLib는 바리에이션 계산의 제약된 최적화 기술을 사용하여 라이브러리의 일부로 변형 가능한 모델링을 제공합니다.라이브러리는 몇 가지 매우 다른 기하학적 연산을 지원합니다.

PolyMLib는 객체 지향 소프트웨어 툴킷으로 삼각형 메쉬 모델을 복구, 최적화, 리뷰 및 편집하기 위한 객체 세트 및 대응하는 방법을 제공합니다.평활도 및 곡률 분포와 같은 표면 특성을 분석하고 표면 [5]메쉬를 수리 및 최적화하는 데 사용할 수 있습니다.

역사

NURBS는 1980년대와 90년대 [6]기계 컴퓨터 지원 엔지니어링 분야의 선두 기업인 보잉과 SDRC(Structural Dynamics Research Corporation)에서 중요한 작업을 시작했다.보잉사의 NURBS의 역사는 보잉사가 다양한 항공기와 항공 우주 공학 그룹에서 필요로 하는 다양한 애플리케이션을 지원하기 위해 자체 포괄적인 CAD/CAM 시스템인 TIGER를 개발하기 위해 직원을 배치하기 시작한 1979년으로 거슬러 올라간다.NURBS의 개발에 도움이 되는 환경을 확립하는데 있어서, 3개의 기본적인 결정이 중요했다.첫 번째는 보잉사가 자체 지오메트리 능력을 개발해야 한다는 것이었습니다.보잉은 특히 날개 디자인에 있어 상업적으로 이용 가능한 CAD/CAM 시스템에서는 찾을 수 없는 특별한, 다소 정교한 표면 기하학적 요구를 가지고 있었다.그 결과, TIGER 지오메트리 개발 그룹은 1979년에 설립되어 오랜 세월 동안 강력한 지지를 받아 왔습니다.NURBS 개발에 중요한 두 번째 결정은 당시 보잉에서 사용하던 두 시스템과의 상향 기하학적 호환성의 제약을 없앤 것이었다.이들 시스템 중 하나는 날개 설계에 내재된 반복 과정의 결과로 진화했다.다른 하나는 원통형 및 평면 영역과 같이 제조에 의해 부과되는 제약을 추가하는 데 가장 적합했습니다.세 번째 결정은 간단했지만 중요했고 'R'을 'NURBS'에 추가했다. 원은 정확하게 표현되어야 했다. 입방체 근사치는 허용되지 않는다.

1979년 후반에는 5, 6명의 숙련된 수학자(Stanford, Harvard, Washington 및 Minnesota 박사)가 있었으며, 일부는 오랜 소프트웨어 경험을 가지고 있었지만, CAD는커녕 산업적인 기하학적 경험을 가진 사람은 없었습니다.그 시절은 수학 박사과정의 시기였다.과제는 선과 원에서 베지에와 B-스플라인 곡선까지 모든 것을 포함하는 11개의 필수 곡선 형태에 대한 표현을 선택하는 것이었다.

1980년 초, 직원들은 곡선 표현을 선택하고 TIGER의 기하학 알고리즘을 개발하느라 바빴습니다.주요 작업 중 하나는 곡선/곡선 교차로였다.베지에/베지에 사례의 경우 모든 것이 베지에 형태로 표현될 수 있기 때문에 일반 교차로 문제를 해결할 수 있다면 매우 빨리 해결할 수 있다는 것을 알 수 있었다.하나의 형태를 사용하여 모든 곡선을 나타낼 수 있는 방법을 찾을 수 있다면 기하학 개발 작업이 상당히 단순화될 것이라는 것을 곧 깨달았다.

이 모티베이션에 의해, 스탭은 NURBS가 되는 것을 목표로 하고 있습니다.고려 사항: 날개 설계에는 공기역학적 분석의 요구를 충족시키기 위해 자유로운 형태의 C2 연속 입방형 스플라인, 그러나 제조 원과 실린더에는 최소한 합리적인 베지어 곡선이 필요합니다.Bézier 곡선과 균일한 B-스플라인의 특성은 잘 알려져 있었지만, 직원들은 불균일한 B-스플라인과 합리적인 Bézier 곡선을 이해하고 이 둘을 통합하려고 노력해야 했다.원과 원뿔을 곡선/곡선 교차로에 대해 합리적인 베지어 곡선으로 변환해야 했습니다.당시 직원은 아무도 일의 중요성을 깨닫지 못해 '너무 사소하고 새롭지 않다'는 평가를 받았다.수학적 기초가 수년간 문헌에서 사용 가능했기 때문에 균일한 B-스플라인에서 불균일한 B-스플라인으로의 전환은 비교적 간단했다.그것은 아직 표준 CAD/CAM 응용 수학의 일부가 되지 않았다.일단 합리적인 베지에와 불균일한 스플라인에 대해 상당히 잘 이해하게 되면, 우리는 그것들을 조합해야 했습니다.지금까지 직원은 양식을 작성하거나 본 적이 없습니다.

원뿔형 베지어 코너보다 더 많은 걸 위해서요단일 형태를 찾기 위해, 이 그룹은 공동 작업을 통해 매듭, 다중 매듭, 그리고 베지어 세그먼트(특히 원뿔형)를 여러 개의 매듭이 있는 B-스플라인 곡선에 얼마나 잘 삽입할 수 있는지 배웠습니다.돌이켜보면 너무 간단해 보였어요.P(t)에 대한 방정식이 B-스플라인 기준 함수뿐만 아니라 Bernstein 기준 함수에도 유효하다는 것을 쉽게 확인할 수 있다.1980년 말까지 직원들은 현재 NURBS 양식이라고 알려진 단일 표현을 사용하여 필요한 모든 곡선 양식을 제시할 수 있는 방법을 알게 되었습니다.하지만 이 새로운 대표자는 이 시점에서 쉽게 죽을 수도 있었다.직원들은 이미 12개월에서 18개월의 개발 과정을 밟고 있었다.그들은 오래된 곡선 형태를 사용하여 많은 알고리즘을 완성했다.이제 매니저와 데이터베이스 및 그래픽 그룹 등 다른 기술 그룹을 설득하여 모든 곡선에 대해 단일 표현을 사용하여 처음부터 다시 시작할 수 있도록 해야 했습니다.NURBS 표면 형태는 표면 알고리즘을 아직 개발하지 않았기 때문에 문제가 발생하지 않았습니다.이 새로운 TIGER 곡선 형태에 대한 검토는 1981년 2월 13일에 개최되었습니다.검토는 성공적이었고 직원들은 새로운 곡선 양식을 사용하여 다시 시작할 수 있었습니다.NURBS 약자가 TIGER 프로젝트의 다른 쪽, 즉 Boeing Computer Services의 TIGER 소프트웨어 개발 그룹에 의해 처음 사용된 것은 이 시기였습니다.경영진은 이러한 새로운 곡선과 표면 형태의 사용을 촉진하는 데 매우 열심이었다.그들은 수학에 대한 이해가 제한적이었지만, 시스템 간에 기하학적 데이터를 전달해야 한다는 것을 매우 잘 알고 있었다.따라서 보잉사는 81년 8월 IGES 회의에 NURBS를 제안할 준비를 매우 빠르게 했습니다.

NURBS가 IGES에 의해 그렇게 빨리 받아들여진 이유는 두 가지가 있다.첫 번째는 IGES가 사물을 표현하는 방법을 매우 필요로 했다는 것입니다.예를 들어, 그 시점까지 IGES에는 두 가지 표면 정의만 있었고 B-스플라인 형태는 입방 스플라인으로 제한되었습니다.CAD 시스템 공급업체가 아닌 보잉사가 주요 턴키 시스템 공급업체에 위협이 되지 않는다는 점도 이 같은 빠른 수용의 또 다른 이유였습니다.벤더마다 같은 오브젝트에 대해 약간 다른 표현을 지원하는 경우 IGES는 쉽게 정지합니다.이 첫 IGES 회의에서 프레젠테이션을 가장 잘 이해하고 있는 사람이 SDRC 대표라는 것을 알게 되었다.SDRC는 표준 CAD 곡선에 대한 단일 표현 정의에도 적극적이었고 유사한 정의에도 관여하고 있었습니다.

그렇게 해서 NURBS는 보잉에서 시작되었습니다.Boehm의 CAD '80의 B-스플라인 개량 논문은 가장 중요했습니다.이를 통해 직원들은 불균일한 스플라인을 이해하고 B 스플라인을 사용하여 엔지니어링 문제를 해결할 수 있도록 정의의 기하학적 특성을 이해할 수 있었습니다.B-스플라인의 기하학적 특성을 최초로 사용한 것은 곡선/곡선 교차점이었다.Bezier 세분화 프로세스를 활용했으며, 두 번째 용도는 당사의 곡선 오프셋 알고리즘으로, 최종적으로 SDRC에 의해 전달되어 사용되고 Tiller와 Hanson이 1984년 오프셋 논문에서 설명한 폴리곤 오프셋 프로세스를 폴리곤 오프셋 프로세스로 만든 것입니다.직원들은 또한 약 75명의 보잉 엔지니어들에게 가르치는 내부 NURBS 클래스를 개발했다.이 수업에서는 베지어 곡선, 베지어에서 B-스플라인 및 표면을 다루었습니다.NURBS의 첫 공개 발표는 1982년 3월 시애틀 CASA/SME 세미나였습니다.직원들은 그때까지 상당히 진보해 있었다.그들은 항공기의 NURBS 표면 정의를 비교적 단순하게 취하여 이를 평면 표면으로 잘라 날개, 차체 및 엔진의 일부 흥미로운 윤곽을 만들어 낼 수 있다.직원들은 우리의 아이디어를 추구하는 데 큰 자유가 주어졌고 보잉사는 NURBS를 올바르게 홍보했지만, 그 기술을 사용 가능한 형태로 개발하는 일은 보잉사에겐 너무 벅찼습니다. 보잉사는 84년 말에 TIGER 임무를 포기했습니다.

참고로, 1980년 후반까지 TIGER 기하학 개발 그룹은 Robert Blomgren, Richard Fuhr, George Graf, Peter Kochevar, Eugene Lee, Miriam Lucian 및 Richard Rice로 구성되었습니다.Robert Blomgren은 "주요 엔지니어"였습니다.

로버트 M.Blomgren은 이후 1984년에 Applied Geometry를 설립하여 기술을 상용화하였고 Applied Geometry는 이후 Alias Systems Corporation/Silicon Graphics에 인수되었습니다.솔리드 모델링 솔루션(SMS)은 1998년 초에 Robert Blomgren과 Jim Presti에 의해 설립되었습니다.2001년 말, Nlib는 GeomWare로부터 인수되었고, IntegrityWare와의 제휴는 2004년에 종료되었습니다.확장 기능 및 주요 신기능은 1년에 2회 추가됩니다.

SMS 소프트웨어는 NURBS 기술의 다년간의 연구와 적용을 기반으로 합니다.Les Piegl과 Wayne Tiller(Solid Modeling Solutions의 파트너)는 컴퓨터 지원 환경 애플리케이션의 [7]지오메트리 설계를 지원하는 NURBS(Non-Uniform Real B-spline)에 관한 최종적인 "The NURBS Book"을 작성했습니다.이 책에는 기본적인 수학이 잘 정의되어 있으며, 소프트웨어에서 가장 충실한 표현은 SMS 제품군에 구현되어 있다.

철학

SMS는 고객에게 소스 코드를 제공하여 기반 기술에 대한 이해도를 높이고 협업 기회를 제공하며 복구 시간을 단축하고 투자를 보호합니다.제품 전달, 유지보수 및 통신은 웹 기반 메커니즘을 통해 제공됩니다.SMS는 고유한 기술 조직 모델과 적응형 오픈 소스 접근 방식을 확립했습니다.서브스크립션 베이스의 가격 설정은, 기술적인 전문 지식을 안정적으로 베이스로 해,[8] 복잡한 소프트웨어의 총소유 코스트(TCO)의 관점에서 보면, 고객에게 코스트 효율적입니다.

SMS 아키텍처

SMLib - 완전 기능성 비매니폴드 토폴로지 구조 및 솔리드 모델링 기능.

TSNLib - NURBS 기반 트리밍 표면 표현을 분석합니다.

GSNLib - 곡선/곡선 및 표면/표면 교차 기능이 있는 NLib를 기반으로 합니다.

NLib - NURBS 곡선 및 표면을 기반으로 하는 고급 지오메트릭 모델링 커널입니다.

VSLib - 변동 연산의 제약된 최적화 기법을 사용한 변형 가능한 모델링.

PolyMLib - 객체 지향 소프트웨어 툴킷 라이브러리. 삼각형 메쉬 모델을 복구, 최적화, 리뷰 및 편집하기 위한 일련의 객체 및 대응하는 메서드를 제공합니다.

IGES, STEP, VDAFS, SAT, OpenNURBS 등의 SMLib, TSNLib, GSNLib, NLib 및 SDLib 패밀리 제품용 인터페이스를 갖춘 NURBS 기반 지오메트리 변환 라이브러리.

기능

SMS 제품 라인에 대한 자세한 설명은 SMS 제품 페이지에서 확인할 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ 포츠 스테브스, 미셸, 프레셰트, 사이먼「CAD 모델의 테크놀로지 표시」, NIST, 2003년 2월.
  2. ^ Rowe, Jeffrey."SIGGRAPH는 테크놀로지와 함께 진화한다", Cadalyst, 2008년8월 21일
  3. ^ "2012년 솔리드 모델링 솔루션 계획", WorldCAD Access, 2011년 12월 20일
  4. ^ Choi, J., Cho, M., Choi, J., Ro, H. "쉘 유한요소분석과 기하학적 모델링의 통합" 아카이브 2013-01-16. 오늘 아카이브.
  5. ^ "Polygonal Mesh Library for Postprocessing 3D Scan Data", 데스크톱 엔지니어링, 2008년 11월
  6. ^ "NURBS와 CAD: 30년 함께", 우샤코프, 드미트리, isicad, 2011년 12월 30일.
  7. ^ 피글, 레스 & 틸러, 웨인NURBS 북, 스프링어 1997
  8. ^ 그레코, 조. "커널 전쟁 - 에피소드 1", 캐던스 매거진, 1999년 11월