BRL ‑ CAD Open-Solid Solid Modeling CAD Software

Nová revoluční technologie přístupná téměř každému je technologie 3D tisku. Vše, co potřebujete, je pár souborů, které přesně popisují strukturu a rozměry požadovaného objektu, poskytnou vstup 3D tiskárně a máte ji, skutečný model právě tohoto objektu. Nedílnou softwarovou součástí je zde modelovací program, který se má použít pro návrh modelu.

Nejen tento aspekt, ale 3D tisk je také prospěšným faktorem pro lidi, kteří přispívají k hardwarovým projektům s otevřeným zdrojovým kódem a mají o ně zájem. Pouzdra lze snadno vyrobit, nebo spíše vytisknout. Dnes budeme hovořit o jednom takovém modelovacím programu, který je klíčem k této síle, BRL-CAD.

Funkce

BRL-CAD na oficiálních webových stránkách se chlubí tím, že je používá U.S. Armáda více než 20 let. Byla to jejich hlavní platforma pro testování a modelování. To musí znamenat, že má některé speciální funkce, které jsou docela žádoucí.

Solidní modelování

Objemové modelování poskytuje fyzicky přesnou reprezentaci vytvořených modelů. To má za následek snadné vytváření reálných a praktických projektů, které se mají použít. Zejména věci, které musí hodně interagovat s prostředím, jako jsou automobily.

Raytracing

Raytracing je důležitým faktorem, který usnadňuje geometrickou analýzu vytvářeným modelům. Mezi ně patří výpočet momentu setrvačnosti, polohy těžiště, tlaku v místě atd. Rovněž usnadňuje vykreslování obrázků pro proces kontroly.

Skriptovací rozhraní

BRL-CAD může spustit řadu příkazů přímo zadaných uživatelem pomocí standardního vstupu a má lepší účinnost, protože může zabalit více příkazů dohromady, než aby uživatel musel vložit každý příkaz samostatně, jeden po druhém.

Procedurální geometrie

BRL-CAD může vytvářet modely pomocí rozhraní procedurální geometrie, které vytváří modely spíše na základě algoritmů a rovnic než ruční konstrukce.

Výkon

BRL-CAD má velmi efektivní design s ohledem na strukturu úložiště na disku a v paměti. Díky lepšímu designu může BRL-CAD provozovat procesy náročné na výkon, a to i v systémech s nízkým výkonem. Kromě toho má BRL-CAD také modulární design, což znamená vyladění programu mnohem jednodušší.

Stáhnout a nainstalovat

K dispozici jsou různé instalační pokyny, ale nejnovější vydání má velmi komplikované. Zde ukážeme ty nejjednodušší, takže jen sledujte.

Nejprve závislosti. Instalace BRL-CAD bude vyžadovat dva programy:

Pro systémy založené na Ubuntu / Debian:

sudo apt install cmake subversion

Pro systémy založené na Fedoře:

sudo dnf install cmake subversion

Můžete zadat svůj vlastní systémový ekvivalent, protože tyto programy jsou velmi rozšířené.

Nyní ke stažení souborů BRL-CAD:

svn checkout https: // svn.kód.sf.net / p / brlcad / code / brlcad / trunk brlcad

Výsledkem tohoto příkazu bude adresář s názvem brlcad. Nyní proveďte následující:

mkdir brlcad / build

cd brlcad / build

cmake… -DBRLCAD_BUNDLED_LIBS = ON -DCMAKE_BUILD_TYPE = vydání

Nyní pro sestavení programu:

udělat

A nakonec instalace:

provést instalaci

Návod BRL-CAD

Nyní, když máte ve svém systému Linux nainstalovaný BRL-CAD, nemáte žádnou výmluvu, než se znovu věnovat svému architektonickému koníčku a designu, který jste si představovali ve své hlavě. Alternativně můžete nyní navrhnout úžasné robotické díly pro své inženýrské projekty, nebo můžete jednoduše zkopírovat a vložit světové návrhy, o kterých si myslíte, že by se ve vašem portfoliu modelování měly nacházet. Předtím, než vás tento výukový článek ponoří do zajímavého bludiště 3D CAD (Computer-Aided Design) modelování, měli bychom se seznámit s tím, co ve skutečnosti modelování je, abyste měli třetí pohled na způsob, jakým vnímáte tvary.

Perspektiva BRL-CAD v modelování

Ve světě počítačem podporovaného designu nebo CAD je model cokoli vizuálního, analytického a tisknutelného. Je to proto, že modelování je zrcadlový obraz skutečných objektů v reálném světě. Když spojíme CAD s modelováním, máme CAD modelování, které usnadňuje skutečné znázornění objektů vnímaných našimi očima nebo představivostí a vytváří realistické znázornění těchto objektů se specifickými rozměry. Výsledek modelovaného 3D objektu bude zobrazovat stejné fyzikální vlastnosti, jaké lze použít pro objekt existující v reálném světě.

Jelikož jsme nyní dobře obeznámeni s výkonem tohoto 3D modelu pro modelování těles, měl by být krátký návod, jak jej používat, dostatečnou poctou pro neuspokojené začátečníky nebo nadšence, kteří hledají pevný základ pro označení svého území v BRL-CAD svět. Jakmile získáte přehled o tom, jak manévrovat kolem BRL-CAD, pochopíte, proč se dynamicky hodí pro průmyslové, vzdělávací a vojenské aplikace.

Další část článku vás seznámí s uživatelskými rozhraními, položkami nabídek, databázemi a dalšími základními funkcemi BRL-CAD. Měli bychom také být schopni předvést základní výukový program pro modelování.

Představujeme MGED

MGED je zkratka pro Multi-Device Geometry Editor. V rámci softwaru BRL-CAD existuje řada dalších aplikací, které je třeba prozkoumat, ale po splnění některých cílů modelování tento článek zvažuje použití MGED.

Prvním krokem je zapnutí terminálu Linux pomocí nabídky aplikace OS nebo pomocí Ctrl + Alt + T, což je osvědčené pro Ubuntu. Jakmile je váš terminál aktivní, proveďte následující příkaz:

$ mged

Může se zobrazit chyba, že váš systém Linux toto nemůže najít mged příkaz nebo nebyl rozpoznán jako systémový příkaz. Problém zde obvykle spočívá v konfiguraci cesty přímo spojené s místem, kde jste nainstalovali svůj BRL-CAD software. Pokud můžete sledovat a určit tuto novou cestu, měli byste být schopni úspěšně použít příkaz mged.

Výchozí instalační adresář pro BRL-CAD je / usr / brlcad. Pokud se vám při používání zobrazuje nechtěná chyba mged Pokud máte příkaz z terminálu, může mít váš systém Linux potíže se sledováním tohoto instalačního adresáře. Cesta spuštění systému Linux musí rozpoznat cestu k adresáři / usr / brlcad / bin k vyřešení problému. Spuštěním následujících příkazů provedete potřebné změny na vašem ~./ profil nebo ~./ bash_profile. Záleží na typu terminálu nebo prostředí, které používáte.

$ PATH = / usr / brlcad / bin $ PATH

$ exportní CESTA

Před přidáním příkazu path se ujistěte, že jste na správném prostředí, abyste předešli nechtěným systémovým chybám. Prostřednictvím tohoto příkazu můžete zkontrolovat prostředí, které právě používáte.

$ echo $ SHELL

Nyní, pokud jste měli problémy s používáním mged, opětovné zadání příkazu by nemělo vyvolat žádné chyby.

$ mged

Když se tento příkaz provede úspěšně, očekávejte vyskakovací okno dvou oken MGED. Vyskakovací okno s jasnou a jasnou obrazovkou nebo okno s instancí terminálu mged> je Příkazové okno MGED, a jak jeho název napovídá, budete jej používat k provádění mnoha příkazů souvisejících s BRL-CAD. Druhým vyskakovacím oknem je Grafické okno MGED. Komunita BRL-CAD to populárně označuje jako Okno geometrie. Jde o grafický odraz příkazů implementovaných pod příkazovým oknem MGED. O těchto dvou oknech si můžete myslet, že mají back-endový frontendový vztah jako u desktopových a webových aplikací, kde jedna strana obsahuje logický kód a druhá strana zobrazuje dosažení logického kódu.

Je možné dosáhnout CAD modelování prostřednictvím grafického okna MGED, ale zvážení použití příkazového okna MGED nám poskytne určitou modulární flexibilitu v tom, jak dosáhneme našich cílů modelování.

Nakládání s databází

Prvním krokem k zahájení a pokračování vašeho hobby nebo kariéry v CAD modelování prostřednictvím BRL-CAD je vytvoření databáze prostřednictvím rozhraní nebo okna MGED. Pomocí počítačové myši přejděte do příkazového okna MGED a zadejte následující příkazový řetězec.

ukázka mged> opendb.G

Výše uvedený příkaz říká společnosti MGED, aby vytvořila databázi s názvem demo. Jak jste si uvědomili, vytvořené databázové soubory pod BRL-CAD budou vždy mít .g přípona souboru. Jakmile stisknete klávesu Enter na klávesnici, MGED zkontroluje, zda název databáze, který jste zadali, existuje, a pokud se tak nestane, budete vyzváni k potvrzení jejího vytvoření. Pokud existuje, již existující databáze bude ta, která se otevře prostřednictvím tohoto grafického okna.

Přístupy modelování BRL-CAD

K dosažení modelování pomocí softwaru BRL-CAD existují dva hlavní přístupy. První přístup je využívající primitivní tvary, a druhý přístup je použitím základní booleovské operace na stejných tvarech. Abychom pochopili první přístup, musíme definovat primitivní tvar. Pokud vezmete 3D objekt a změníte jeho parametry, jako je výška, šířka, základna nebo poloměr, aniž byste změnili typ tvaru, pak máte primitivní tvar. Jedním takovým základním 3D objektem, který se kvalifikuje jako primitivní tvar, je koule a BRL-CAD ve své databázi hostí tucet dalších podobných objektů.

Druhý přístup modelování pomocí základních booleovských operací existuje, protože ne všechny modely tvarů, se kterými se budete zabývat, budou mít vlastnost primitivního modelu. Základní booleovské operace jako průsečík, odčítání, a svaz bude zapotřebí k dosažení požadovaného výstupu modelu. Praktickým příkladem modelování je převzetí většího uzavřeného válce a následné odečtení menší části válce, aby se úspěšně vytvořil dutý válec.

Toto jsou přístupy k modelování, které musíte zvládnout v BRL-CAD. Budete muset zvládnout několik příkazů, které podpoří vaše modelování, a pak se cokoli a všechno, co se týká světa modelování, ohne koleno k vaší vůli.

Náš výukový program pro modelování cílů a cílů

Abychom měli pevný základ v modelování v BRL-CAD, budeme odkazovat na dokumentační tutoriál BRL-CAD o modelování kompletní šachové sady. Pokusíme se dotknout základních aspektů modelování, které vám pomohou růst tím, že se v našich vysvětleních pokusíme být co nejtupější. Jelikož se jedná o 3D modelování, bude naším referenčním základem 2D design Arthura Shlaina.

Členové šachové sestavy se skládají z krále, královny, rytíře, věže, pěšce a střelce.

Aby byl tento výukový článek zajímavý, dosáhneme pro vás pouze jednoho modelového dobrodružství, pokud jde o uvedené členy šachové sady. Zbytek si můžete pohodlně splnit později jako domácí úkol. Alternativně můžete využít dovednosti, které se naučíte při vytváření této jediné šachové figurky, a prozkoumat další výzvy v oblasti modelování, díky nimž budete lepším modelářem BRL-CAD.

Nemůžeme hodit minci, na které by členové šachového týmu mohli modelovat kvůli jejich počtu, ale můžeme hodit kostkou, protože máme co do činění se šesti šachovými figurkami. Hod kostkou na mé straně se rozhodl jít s figurkou. Jelikož jste stále vojákem v tomto výukovém programu BRL-CAD, který ještě nezískal zasloužené dovednosti v oblasti modelování CAD, dává to smysl. Bez pěšce na šachovnici jsou všichni ostatní členové šachové sady zranitelní a vystaveni úplnému přepadení.

Modelování figurky pěšce

Prvním zřejmým krokem je vytvoření databáze pro naši figurku s figurkou .g přípona, jak je uvedeno výše. K provedení tohoto úkolu použijte příkazové okno MGED.

mged> opendb pěšec.G

Stiskněte klávesu Enter na klávesnici.

Vytvořte válec, který definuje základnu našeho modelu zastavárny

S aktivním příkazovým oknem zadejte a proveďte následující příkazové řetězce:

mged> v základu.rcc rcc

Tento příkazový řetězec je užitečný při vytváření kruhového válce. The v část tohoto příkazu vloží primitivní tvar. Druhá část, základna.rcc, je definitivní název tohoto primitivního tvaru a třetí část příkazu, rcc, určuje, že tvar, který vytváříme, je a Pravý kruhový válec.

MGED vás poté vyzve k zadání X, y, a z hodnoty vrcholů. Tyto hodnoty definují střed dole vašeho definovaného primitivního tvaru. Zadejte následující hodnoty a stiskněte klávesu Enter.

mged> 0 0 0

Při jednání s takovými hodnotami je důležitá mezera. Dodržujte tedy konvenci mezer.

Následující výzva od MGED si vyžádá hodnoty vektoru výšky (x, y, z) pro vytvářející válec. Jděte s následujícím vstupem a stiskněte klávesu Enter.

mged> 0 0 0.6

Nakonec poslední hodnota zadávacího řádku požadovaná MGED definuje poloměr základny našeho nově vytvořeného tvaru válce.

mged> 2.25

Vaše konečné příkazové okno MGED by mělo vypadat jako na následujícím snímku obrazovky.

Když přejdete do grafického okna, kouzlo, které se stalo, když jste byli v příkazovém okně, by mělo být podobné následujícímu snímku obrazovky.

Existuje jednodušší způsob, jak provést všechny tyto kroky výše, vytvořit základnu válce. Všechny výše uvedené kroky můžeme dosáhnout v jediném řetězci příkazů. Zvažte následující použití v příkaz vyhovět všem potřebným parametrům pro vytvoření tvaru základny válce.

mged> v základu.rcc rcc 0 0 0 0 0 0.6 2.25

Když stisknete klávesu Enter, příkaz dosáhne konečného cíle z mnoha výše uvedených kroků a vytvoří reprezentaci definovaného tvaru válce. Můžeme shrnout důsledky výše uvedených parametrů příkazu jako:

in: provede vložení primitivního tvaru

základna.rcc: název definovaného primitivního tvaru

rcc: tvar definovaného primitivního objektu, v tomto případě pravého kruhového válce

0: hodnota X vrcholu

0: hodnota Y vrcholu

0: hodnota Z vrcholu

0: hodnota X vektoru výšky

0: hodnota Y vektoru výšky

0.6: hodnota Z vektoru výšky

2.25: poloměr základny definovaného primitivního tvaru

Vzhledem k tomu, že se tento přístup k příkazovému řetězci zdá být organizovanější a přímější, měli byste jej přijmout ve všech svých modelových projektech. Nyní, když máme základnu naší pěšcovské šachové figurky, chceme ji modelovat směrem nahoru. Další částí modelu je zakřivená oblast nad základnou.

Vytvořte zakřivenou část našeho modelu zastavárny

Dosažení tohoto cíle může být trochu výzvou, ale v očích FossLinuxu není nic nemožné. Musíme překonat dva kroky. Nejprve definujeme a trc (Zkrácený pravý kužel). Za druhé odečteme Torus od definovaného trcvnější část (tor). Můžete myslet tor jako 3D model kruhové revoluce, protože se nechceme ztratit v intenzivním světě geometrie.

Začneme trc.

mged> v těle.trc trc

Stiskněte Enter. Chceme to trc definujeme začít rcc horní část modelu. Abychom byli konkrétní, pojďme s 0.6 hodnota výšky. Jako obvykle vás měl program MGED vyzvat k zadání hodnot vrcholů X, Y, Z pro spodní středovou část trc Modelka. Zadejte následující hodnoty a stiskněte klávesu Enter.

mged> 0 0 0.6

Následující výzva MGED požádá o hodnoty X, Y, Z vektoru výšky. Zadejte také následující hodnoty a stiskněte klávesu Enter.

mged> 0 0 1.7

MGED poté požádá o hodnotu základního poloměru. Ujistěte se, že tato hodnota poloměru je stejná jako hodnota pro základna.rcc. Vaše rýmovaná vstupní hodnota by zde měla být:

mged> 2.25

Poslední požadavek na hodnotu MGED se bude týkat horního poloměru; rozhodli jsme se postupovat podle následujícího zadání hodnot. Zadejte to a stiskněte klávesu Enter.

mged> 0.5

Vaše grafické okno pro náš zkrácený pravý kužel by se mělo podobat následujícímu snímku obrazovky:

Budeme pokračovat ve velení metoda krátké ruky k dosažení cíle vytvoření zakřivené části modelu pěšce. Následující příkazový řetězec by měl stačit. Zkopírujte jej do příkazového okna a stiskněte klávesu Enter.

mged> v křivce.tor tor 0 0 2.8 0 0 1 2.85 2.35

Hodnoty vrcholů X, Y, Z jsou reprezentovány 0 0 2.8. Dorazili jsme k 2.8 přidáním hodnoty tělo.trcvrcholová hodnota Z, výška a nejvyšší poloměr (0.6 + 1.7 + 0.5). Hodnoty X, Y, Z 0 0 1 platí pro normální vektor, který vytvoří kolmou trubku v řadě s osou z. Poloměr 1 je 2.85 a poloměr 2 je 2.35. Poloměr 1 je definován od středu trubky k vrcholu a poloměr 2 je zobecněný poloměr trubky.

Více vizuální reprezentace a vysvětlení poloměrů 1 a 2 jsou patrné na následujícím snímku obrazovky.

Vytvoření válce na krk pro náš model zastavárny

Zde je použit příkaz terminálu MGED.

mged> na krku.rcc rcc 0 0 2.3 0 0 0.5 1.4

Stiskněte Enter. Nejprve vytvoříme válec s vrcholem 0 0 2.3. Hodnota vrcholu 2.3 je součet těla.trc je výška a vrchol. Je to jediný způsob, jak zajistit, aby krk modelu pěšce byl umístěn na základně modelu pěšce. Určili jsme také definovaný výškový vektor válce s hodnotami 0 0 0.5. Poslední hodnota, 1.4, představuje definovaný poloměr válce.

Vytvoření sféry hlavy pro náš model pěšce

Příkaz terminálu MGED, který se má použít, je následující:

mged> v hlavě.sph sph 0 0 3.6 1.1

Stiskněte Enter. The .přípona sph v tomto řetězci příkazu definuje sféru. Hodnoty vrcholů koulí jsou 0 0 3.6 a hodnota poloměru koule je 1.1. Hodnota vrcholu koule, 3.6, je součet krku.hodnota poloviční výšky rcc (0.25), hodnota vrcholu (2.3) a poloměr této koule (1.1). Chcete-li efektivně vizualizovat aktuální stav modelu Zástava, který jsme dosud vytvořili, použijte pravé a levé tlačítko myši pro přiblížení a oddálení.

Přejděte na panel nabídek grafického okna MGED a klikněte na ikonu Pohled položku nabídky a poté vybertePřední. Měli byste být schopni vytvořit čelní pohled na aktuální stav vašeho modelu pěšce.

Vytváření regionu pro náš model zastavárny

Když vytváříme region, naznačujeme tím, že chceme uskutečnit náš modelový tvar. Každý tvar modelu, který vytvoříte, bude muset projít tímto krokem, kde bude mít náš model tvar hmoty a schopnosti zabírat prostor. Provedení výstavby tohoto regionu bude vyžadovat použití operací Union, Subtraction a Intersection Boolean. Proveďte následující příkaz terminálu MGED.

mged> r pěšec.jsi základna.rcc u těla.trc - křivka.do krku.rcc u hlavy.sph

The r část příkazového řetězce vytvoří oblast a dá jí název pěšák.r. The u část příkazového řetězce zahrnuje objem tvaru modelu uvedeného modelu za ním a - část příkazu vylučuje objem tvaru modelu uvedeného tvaru modelu, který následuje po řetězci příkazu.

Můžeme přesvědčivě konstatovat, že výše uvedený příkaz zahrnuje všechny objemy modelu tvarů modelu, které jsme vytvořili dříve, kromě toho pro křivka.tor, který je vyloučen z tělo.trc.

Implementace vlastností materiálu v naší vytvořené oblasti modelu zastavárny

Zde použitý příkaz MGED je přímočarý a vypadá následovně.

mged> mater pěšec.r

Stiskněte Enter. Odpověď příkazového řádku MGED z provedení výše uvedeného příkazu je podobná obrazovce níže:

MGED se vás jednoduše ptá na typ materiálu, který by měl definovat vaši oblast modelu zastavárny. Řekněme, že chceme, aby oblast modelu pěšce byla plastická; jako odpověď poskytneme společnosti MGED následující vstup:

mged> plast

Následující výzva MGED bude vyžadovat vstupní barevný kód RGB, který by měl definovat vzhled našeho modelu zastavárny. Můžete si vybrat libovolnou barvu, ale protože jsme se rozhodli jít s černou, potřebný vstup je:

mged> 0 0 0

Poslední výzva MGED se zeptá, zda by váš model zastavárny měl mít vlastnosti dědičnosti materiálu. Psaní 0 je Ne a psaní 1 je Ano. Jděte s Ne.

mged> 0

Implementace nové oblasti vymazáním aktuálního grafického okna

Z grafického okna vidíme naši zastavenou oblast spojenou s některými dalšími tvary, které nechceme. Jsou to staré návrhy, které nám pomohly dosáhnout tohoto kroku tutoriálu, ale je čas se s nimi rozejít. Proveďte následující příkaz a stiskněte klávesu enter:

mged> B pěšec.r

Pokud si chcete být jisti, že výše uvedený příkaz byl úspěšně proveden, všimnete sikřivka.tor se zdá být tečkovaný. Je to známka toho, že je vyloučen z našeho nového regionu. The Příkaz B je příkaz výbuchu, který kreslí sledovanou oblast (pěšec.r) po vyčištění grafického okna. Příkaz Blast je fúzíkreslit a Z příkazy. Příkaz Z zruší vrácení oblasti a příkaz kreslení sleduje zbývající oblast zpět k životu.

Raytracing našeho modelu zastavárny

Zde přejdete na panel nabídek Grafické okno a vystopujete Soubor položku nabídky a klikněte na ikonuRaytrace položka podnabídky. A Raytrace Kontrolní panel vyskočí dialogové okno. Pomocí tohoto ovládacího panelu můžete nastavit barvu pozadí ze zadaného Barva pozadí Jídelní lístek. Jděte s bílým pozadím, protože náš model zastavárny je definován jako černý. Bude to jasně rozlišitelné. Obrysy modelových tvarů nebo drátové modely lze z panelu Raytrace vyloučitFramebuffer menu výběrem Překrytí položka podnabídky pod ním. Následující snímek obrazovky zobrazuje hotový produkt vaší aspirující figurky pěšce. Ať žije král, kterému slouží pěšci!

Závěrečná poznámka

Pokud se vám podařilo úspěšně nainstalovat software BRL-CAD do vašeho systému Linux a také se vám podařilo vymodelovat figurku Chess Pawn, pak si zasloužíte vřelé poklepání na záda. Vytvořením této figurky v šachu jste pokryli základy CAD modelování pomocí BRL-CAD. Nyní víte, jak vytvořit základnu, tělo, krk a hlavu modelového kusu, něco, co není snadno dosažitelné. Vytvoření něco jako architektonický 3D model domu by neměl být problém. Můžete dokonce jít dále v robotice a vytvářet robotická ramena nebo prototypy plných modelů, které pro vás mohou být určující pro kariéru v oblasti robotiky i herní arény. Vaše představivost je limit toho, co můžete modelovat. Šachový tah je váš; chránit svého krále nebo být králem! Ať tak či onak, stále vyhráváte!