Отвёрстано

docs/technologies/cad-cg-pipeline.md

@@ -3,32 +3,37 @@ id: cad-cg-pipeline
 title: 'Экспорт моделей из САПР'
 ---
 
-## Предисловие
+## Основные методы описания трёхмерных объектов
-Основными разновидностями моделирования в 3D-графике являются:
 
-- Полигональное моделирование, описывает поверхность массивом точек (Mesh);
+### Полигональное моделирование
-- САПР моделирование, описывает поверхность математической функцией (CAD).
+Описывает поверхность массивом точек (Mesh). При этом типе моделировании выбирается некий **предел** точек, поэтому невозможно избежать **изломов** криволинейной поверхности, создать **идеальную** ее плавность. Для визуализации моделей на мониторе компьютера необходимо, чтобы все 3D-модели были в Mesh виде, что обусловлено эффективностью их обработки с помощью видео-ускорителей. При визуализации полигональных моделей, их поверхность практически не изменяется (некоторое изменение будет в любом случае).
 
-При **полигональном** моделировании выбирается некий **предел** точек, поэтому не возможно избежать **изломов** криволинейной поверхности, создать **идеальную** ее плавность. В данном случае САПР имеет преимущество.
+### САПР моделирование
+Описывает поверхность математической функцией в случае Конструктивной блочной геометрии (Constructive Solid Geometry, CSG) или Граничным представлением (Boundary representation, BREP). При визуализация САПР моделей происходит автоматическая **тесселяция**, которая дискретизирует поверхность в сетку из треугольников, при этом нужно выбирать баланс между избыточной **ресурсоемкостью**  на визуализацию, либо **точностью** визуализации.
 
-В то же время, для визуализации 3д графики на мониторе компьютера, необходимо чтоб все 3D-модели были в Mesh виде, в том числе и САПР, которые автоматически переводятся в полигональную сетку. В данном случае полигональное моделирование имеет преимущество.
+## Процесс подготовки САПР моделей для экспорта
 
-- При визуализации полигональных моделей, их поверхность практически не изменяется (некоторое изменение будет в любом случае).
+1. Тесселяция САПР модели.
+2. Ретопология результата тесселяции модели.
+3. Физические свойства материала результата ретопологии модели (шейдинг).
+4. Текстурирование физического материала результата шейдинга модели.
+5. Запекание растровых текстур физического материала результата текстурирования модели.
+6. В результате получается **3D ассет** - полигональная модель с материалом + набор текстур.
 
-- При визуализация САПР моделей происходит автоматическая **тесселяция**, которая дискретизирует поверхность в сетку из треугольников, при этом нужно выбирать баланс между избыточной **ресурсоемкостью**  на визуализацию, либо **точностью** визуализации.
+Качественный 3D ассет имеет хороший баланс между точностью геометрии и реcурсоёмкостью. То есть, хочется точность геометрии иметь выше, а ресурсоемкость - ниже.
 
-## Примеры популярных алгоритмов тесселяции (meshing)
+## Алгоритмы тесселяции (meshing)
-Все алгоритмы тесселяции схожи в том, что строят массив точек, иcходя из предела дискретизации.
+Все алгоритмы тесселяции схожи в том, что строят массив точек, иcходя из предела дискретизации, однако отличаются друг от друга по назначению.
-Разделим алгоритмы по назначению:
+
-### 1. Алгоритмы тесселяции для **Визуализации**
+### Алгоритмы тесселяции для **Визуализации**
 #### Алгоритм триангуляции Делоне с помощью алгоритма Ватсона
 Реализация алгоритма BRepMesh_IncrementalMesh является частью САПР библиотеки Open CASCADE Technology (OCCT). Это инкрементный алгоритм, который разбивает треугольники до тех пор, пока результат тдискретизации не будет удовлетворять критериям отклонения **допуска** отклонения по расстоянию и углу. Результат для допустимой замкнутой оболочки, может считаться твердотельным, поскольку алгоритм учитывает закрытость оболочки.
 Сетка подходит для визуализации, машинного обучения, симуляции машин и механизмов и для многих алгоритмов с контролируемой точностью.
 
 Подробнее в статье [OCCT User Guides](https://dev.opencascade.org/doc/overview/html/occt_user_guides__mesh.html)
 
-### 2. Алгоритмы тесселяции для **Метода Конечных Элементов** (FEM)
+### Алгоритмы тесселяции для **Метода Конечных Элементов** (FEM)
-*Приведем несколько следующих алгоритмов схожих по назначению, это, в основном, механика твёрдого деформируемого тела, и подобные исследования для материалов объемов тел, которые расчитываются FEM методами.*
+Применяются для расчёта механики твёрдого деформируемого тела и других исследований, где используются FEM-методы.
 #### Алгоритм Netgen
 Netgen использует несколько параметров, включая максимальный и минимальный размеры элементов, степень детализации сетки, количество шагов оптимизации и т.д. Netgen в основном работает в 3D. В зависимости от заданных параметров он может изготавливать элементы с размерами, адаптированными к локальным кривизнам - большими на участках плоской поверхности и меньшими на гнутых участках. Как только сетка построена для ребер и граней, Netgen выполняет дополнительные итерации для упрощения сетки. Установка этого параметра в 0 отключает упрощение. Netgen в целом медленнее, чем, например, Gmsh, и более чувствителен к качеству входных моделей.
 
@@ -39,19 +44,10 @@ Gmsh работает в 3D и делает 4 прохода: анализ ге
 
 Подробнее на сайте проекта [gmsh.info](https://gmsh.info/)
 
-## Процесс подготовки САПР моделей в виртуальные среды, симуляторы
 
-1. Тесселяция САПР модели.
-2. Ретопология результата тесселяции модели.
-3. Физические свойства материала результата ретопологии модели (шейдинг).
-4. Текстурирование физического материала результата шейдинга модели.
-5. Запекание растровых текстур физического материала результата текстурирования модели.
-6. В результате получается **3D ассет** - полигональная модель с материалом + набор текстур.
-
-Качественный 3D ассет имеет хороший баланс между точностью геометрии и реcурсоёмкостью. То есть, хочется точность геометрии иметь выше, а ресурсоемкость - ниже.
 ## Выбор алгоритма тесселяции
 
-Основываясь на статье [Алгоритмы тесселяции моделей САПР](https://dev.opencascade.org/doc/overview/html/occt_user_guides__mesh.html) для виртуальных сред, симуляторов и прочих целей визуального характера выбираем **Алгоритм триангуляции Делоне с помощью алгоритма Ватсона** в виде его реализации BRepMesh_IncrementalMesh.
+Основываясь на упомянутой выше статье [Алгоритмы тесселяции моделей САПР](https://dev.opencascade.org/doc/overview/html/occt_user_guides__mesh.html) для экспорта виртуальные среды, симуляторы и прочих целей визуального характера целесообразно выбирать **Алгоритм триангуляции Делоне с помощью алгоритма Ватсона** в виде его реализации `BRepMesh_IncrementalMesh` из Геометрического ядра OpenCascade.
 
 ### Обход недостаточной предсказуемости алгоритмов тесселяции при высоких отклонениях
 Для наглядного примера возьмем символ "O" шрифта Arial:
@@ -67,56 +63,42 @@ Gmsh работает в 3D и делает 4 прохода: анализ ге
 ![](img/O3.jpg "тесселяция с малым допуском отклонения символа О шрифта Arial")
 
 - минусом будет **повышенная ресурсоемкость** на этапе ретопологии (где она и будет снижена)
-+ плюсом будет **предсказуемая точность** полигональной модели 3д ассета.
++ плюсом будет **предсказуемая точность** полигональной модели 3D ассета.
 
 Забегая вперед, посмотрим на следующий пример ретопологии:
 
 ![](img/O4.jpg "пример результата ретопологии с количеством полигонов нулевого уровеня тесселяции символа О шрифта Arial")
 
 На примере выше видно, что и при таком минимуме способ показывает свою состоятельность. Результат получился симметричнее, так как кривизна левой и правой стороны, если не близка, то очень похожа. То есть результат предсказуемый.
-Для производственного 3д ассета нужно, конечно, выбирать уровень ретопологии с большим количеством полигонов, таким, чтобы обеспечить минимальное отклонение геометрии от САПР модели.
+Для производственного 3D ассета нужно, конечно, выбирать уровень ретопологии с большим количеством полигонов, таким, чтобы обеспечить минимальное отклонение геометрии от САПР модели.
 
 **Вывод**. Проводить тесселяцию с минимальным допуском отклонения от истинной геометрии САПР модели, в ущерб ресурсоемкости.
 
 ## Рекомендации для инженера-конструктора по экспорту САПР моделей
 
-Для реализации готовой САПР детали инженеру потребуется переносить модель детали между редакторами моделей.  
+Для реализации готовой САПР детали инженеру потребуется переносить модель детали между редакторами моделей. Для хорошей практики при этом предлагается перед экспортом выполнить следующие требования.
-Для хорошей практики при этом предлагается перед экспортом выполнить следующие требования.
 
-### Подготовка 3д модели детали
+### Требования к деталям для экспорта
-Требуется выбрать и подготовить целевую деталь для соответствия следующим требованиям:
+1. Не содержит несущие соединения или шарниры. Детали между шарнирами (соединениями) считаются как отдельные детали. Самостоятельная, отделенная от родительских и дочерних элементов, деталь является понятным и законченным звеном механизма.
-
+2. Не может иметь взаимные или самопересекающиеся объемы. Отдельные элементы детали не должны проникать друг в друга. Деталь имеет понятные законченные элементы.
-1. не может содержать несущие соединения или шарниры  
+3. Иметь все наружные элементы и исключить внутренние, которых не видно снаружи. Внутренние элементы не требуются для 3D симулятора и 3D визуализации, и их лучше совсем исключить из процесса экспорта.
-Детали между шарнирами (соединениями) считаются как отдельные детали.  
+4. Иметь имя латиницей, без спецсимволов и без пробелов и быть в нижнем регистре. Нелатинские символы, спецсимволы и пробелы могут вызвать ошибку поиска объекта (файла) модели. В Windows API имеется особенность - не отличать имена с буквами в верхнем и нижнем регистре, и в этом случае, как говориться, ССЗБ.
-Самостоятельная, отделенная от родительских и дочерних элементов, деталь является понятным и законченным звеном механизма.
+5. Иметь нулевые трансформации
-2. не может иметь взаимные или самопересекающиеся объемы  
+6. Стоять в точке или плоскости симметрии
-Отдельные элементы детали не должны проникать друг в друга. Деталь имеет понятные законченные элементы.
+7. Очевидная ось модели должна быть совмещена с одной из осей мира
-3. иметь все наружные элементы и исключить внутренние, которых не видно снаружи  
+8. Стоять в центре мира, в нуле. Допускается выполнять предварительный экспорт модели в STEP для запекания истории и обнуления трансформаций. Отцентрированная модель в 0-й позиции обеспечивает, как минимум, единообразие каталога моделей и, как максимум, возможность ее предсказуемой автоматизированной сборки с другими моделями. В этом случае будет точно известно где появится модель. Модели, не размещенные в начале координат, могут сливаться со сценой, и их будет трудно (или невозможно) найти в зависимости от их импортированного положения.
-Внутренние элементы не требуются для 3д симулятора и 3д визуализации, и их лучше совсем исключить из процесса экспорта.
-4. иметь имя латиницей, без спецсимволов и без пробелов и быть в нижнем регистре  
-Нелатинские символы, спецсимволы и пробелы могут вызвать ошибку поиска объекта (файла) модели.  
-В Windows API имеется особенность - не отличать имена с буквами в верхнем и нижнем регистре, и в этом случае, как говориться, ССЗБ.
-5. иметь нулевые трансформации
-6. стоять в точке или плоскости симметрии
-7. очевидная ось модели должна быть совмещена с одной из осей мира
-8. стоять в центре мира, в нуле  
-Как вариант допускается выполнить предварительный экспорт модели в STEP для запекания истории и обнуления трансформаций.
-Отцентрированная модель в 0-й позиции обеспечивает, как минимум, единообразие каталога моделей и, как максимум, возможность ее предсказуемой автоматизированной сборки с другими моделями. В этом случае будет точно известно где появится модель. Модели, не размещенные в начале координат, могут сливаться со сценой, и их будет трудно (или невозможно) найти в зависимости от их импортированного положения.
 
 ### Подготовка соединения
-Для построения цельного механизма в 3д симуляторе требуется задать соединение(я):
+Для построения цельного механизма в 3D симуляторе требуется задать соединение(я):
+1. Задать **позицию** крепления или **ось** (точку) вращения шарнира **дочерней** детали
+2. Задать степени свободы дочерней детали
+3. Назвать полученный служебный объект используя имя целевой детали как суффикс
 
-1. задать **позицию** крепления или **ось** (точку) вращения шарнира **дочерней** детали
+### Порядок экспорта
-2. задать степени свободы дочерней детали
+1. Выполнить экспорт детали в формат STEP
-3. назвать полученный служебный объект используя имя целевой детали как суффикс
+2. Имя файла экспорта должно совпадать с именем детали
-
+3. Выполнить экспорт соединения в формат JSON
-### Экспорт
+4. Имя файла экспорта должно совпадать с именем соединения
-Для экспорта требуется:
+5. Экспорт должен производиться в отдельную директорию экспорта
-
+6. Директория экспорта должна иметь имя целевого механизма `+ cad`
-1. выполнить экспорт детали в формат STEP
+7. Все файлы экспорта всех деталей одного механизма должны находиться в директории экспорта
-2. имя файла экспорта должно совпадать с именем детали
-3. выполнить экспорт соединения в формат JSON
-4. имя файла экспорта должно совпадать с именем соединения
-5. экспорт должен производиться в отдельную директорию экспорта
-6. директория экспорта должна иметь имя целевого механизма `+ cad`
-7. все файлы экспорта всех деталей одного механизма должны находиться в директории экспорта