CAD內核
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-02
CAD內核的實例教程
梅敬成 三維CAD軟件發展歷程：過去，現在和未來 （ACIS,Parasolid,OCC, 中望OV,華天CRUX IV ）
ACIS三維幾何造型引擎和SAT文件 /SAB文件
1.CAD內核
CAD技術從60年代誕生以來，經歷了二維繪圖、線框模型、自由曲面模型、實體造型、特征造型等重要發展階段。隨著CAD技術的發展也誕生了許多成熟和知名的CAD引擎和軟件。
目前，商用CAD引擎主要包括了ACIS、HOOPS、ParaSolid等。其中使用ACIS引擎的底層產品主要包括了AutoCAD、Inventer、Catia、MicroSolid等；使用ParaSolid引擎的主要包括了UG、Solidworks、SolidEdge等。但由于關注點的差別及商業保密的因素，不同的CAD軟件都有自己的一套建模方式和存儲體系，這導致了系統間數據無法進行直接的傳遞。目前采用的方式是通過中間標準格式文件為媒介進行傳遞，但是這種方式會丟失一些細節特征，這就還需要進行一些其它額外的修補工作，這也一定程度上影響了CAD技術的發展。
在商用CAD軟件外，還有一些比較成熟的開源CAD引擎，其中使用的比較多的是OpenCascade(簡稱OCC)。OCC平臺是由法國Matra Datavision公司開發的CAD/CAE/CAM軟件平臺，可以說是世界上最重要的幾何造型基礎軟件平臺之一。
展開 在此內核的基礎上，開發出一個開源CAD系統FreeCAD。 目前國內也有運用OpenCasCade的社群，開發些小系統。作為開源的幾何引擎，做成商業CAD軟件開發難度不小。
造不如買，再次毀掉商業化機會
擁有高水平的內核，是發展自主CAD/CAM/CAE和的核心工作。然而，世界上幾何引擎不多了，基本處于壟斷地位。中國人手里的中望的Overdrive內核（本來是美國VX CAD的內核，2010年被中望收購）和華天的CRUX IV （華天CAD系統SV的內核）等。
然而，這件事情完全不能商業化。例如中望，也曾經考慮做一套更商業化的內核。然而市場需求并不支持。最大的幾何內核Parasolid一年的生意，也就是3000多萬美元。如果做內核， 跟Parasolid去競爭爭，是不可能活不下去的。
由于處于商業上的原因，西門子的UG，對于出售給中國內核，一直都不是太熱心。于是中國很多項目，只能二選一，一般都是在跟Spatial公司進行合作。盡管ACIS的價格很高，但國內CAD廠商都只能讓步。
中國有自主的內核是個振奮的信息。但是，單獨研發CAD幾何內核是沒有太大市場的，需要與三維CAD軟件系統整合起來做。實際上，國內的CAE和CAM可以用國內的核，共同打開市場。當然這只是一個假設。在中國誰都有生存壓力， “造不如買”。無論是幾何內核，還是約束求解器，都可以是核心共性技術，但沒有一家廠商能否負擔。最后只能是一盤沙子。
展開 擁有高水平的內核，是發展自主CAD/CAM/CAE和的核心工作。然而，世界上幾何引擎不多了，基本處于壟斷地位。中國人手里的中望的Overdrive內核（本來是美國VX CAD的內核，2010年被中望收購）和華天的CRUX IV （華天CAD系統SV的內核）等。
然而，這件事情完全不能商業化。例如中望，也曾經考慮做一套更商業化的內核。然而市場需求并不支持。最大的幾何內核Parasolid一年的生意，也就是3000多萬美元。如果做內核， 跟Parasolid去競爭爭，是不可能活不下去的。
由于處于商業上的原因，西門子的UG，對于出售給中國內核，一直都不是太熱心。于是中國很多項目，只能二選一，一般都是在跟Spatial公司進行合作。盡管ACIS的價格很高，但國內CAD廠商都只能讓步。
中望3D的overdrive內核源于VX CAD，具有三維混合建模和加工功能，同時也具有A級曲面設計能力。作為獨立自有的幾何內核，優勢是可以讓CAM軟件無縫的讀取中望3D數據，保證數據的安全性和效率;獨立自有內核的CAD也可以提供強大、靈活的API接口，讓應用軟件開發商基于此進行二次開發，這一策略與中望在2D CAD領域相似。
5.國內首款三維云CAD產品CrownCAD
由華天軟件控股子公司山東華云三維科技有限公司研發的國內首款、完全自主可控、基于Web的云端CAD產品CrownCAD。
歡迎您登錄官網：www.crowncad.com積極參與功能測試，給予我們寶貴的建議與反饋。
展開 中國人手里的中望的Overdrive內核（本來是美國VX CAD的內核，2010年被中望收購）和華天的CRUX IV （華天CAD系統SV的內核）等。
然而，這件事情完全不能商業化。例如中望，也曾經考慮做一套更商業化的內核。然而市場需求并不支持。最大的幾何內核Parasolid一年的生意，也就是3000多萬美元。如果做內核， 跟Parasolid去競爭爭，是不可能活不下去的。
由于處于商業上的原因，西門子的UG，對于出售給中國內核，一直都不是太熱心。于是中國很多項目，只能二選一，一般都是在跟Spatial公司進行合作。盡管ACIS的價格很高，但國內CAD廠商都只能讓步。
中望3D的overdrive內核源于VX CAD，具有三維混合建模和加工功能，同時也具有A級曲面設計能力。作為獨立自有的幾何內核，優勢是可以讓CAM軟件無縫的讀取中望3D數據，保證數據的安全性和效率;獨立自有內核的CAD也可以提供強大、靈活的API接口，讓應用軟件開發商基于此進行二次開發，這一策略與中望在2D CAD領域相似。
展開 這也是專業CAD軟件的優勢所在。
CAD建模，首先需要內核，目前商業的3D CAD內核有Parasolid和ACIS，Granite，開源的OCC，國內的CAD內核有廣聯達的GGP等。
3. 有限元模型(FE Model)
3.1. 單元
面向對象方法很適合構造有限元中的單元，ElementType為所有單元的基類。主要方法有：點的集合，材料，分析類型，階次。根據單元的空間維數將單元劃分為 0/1/2/3D單元。如需擴充新單元類型，在相應的單元類型上派生即可。
3.2. CAD和CAD屬性（邊界條件）
這里邊界條件泛指任何在幾何（點，線，面，體）上的屬性（位移/荷載/溫度/吸收邊界/約束。。。）
CYCAD_Controller 負責獲得幾何數據和附加在幾何上的屬性（邊界條件）。CYCAD_Data存儲幾何數據，CYCAD_Attribute存儲與幾何對應的屬性。CYCAD_Engine是CAD內核的接口，通過接口也可以調用自己開發CAD內核。基于該結構，實現了CAD與MESH的解耦，對于已經有的CAD/Mesh接口，能實現最小限度的修改。
3.3. 網格劃分
從名稱可以看出采用了Factory和Facade模式，CYMesh_Facade負責與外部的接口，主要是設置1. CAD數據，2. CAD屬性（材料，荷載，溫度，邊界等），3.網格劃分參數和策略。Controller主要負責Mesh流程，CYMesh_Engine 是執行Mesh引擎的接口，可以根據實際需要選用網格引擎，以上選取了Gmsh，NetGen，Distene，VKI等，在此結構上，開發人員可以方便的對網格劃分流程和網格引擎進行擴展。
3.4.網格屬性
網格劃分完成后，通常做法是把網格數據保存為規定的文件格式以供求解器調用。
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</p><p>導入 LED 實測光譜、發散角、配光曲線與光通量參數；按微米級加工公差定義微透鏡口徑、曲率、陣列排布與面型精度；通過軟件輕量化 CAD 內核完成光機一體化裝配，嚴格控制元件同軸度與間距公差，確保模型與實際加工裝配高度一致。
案例設置與操作
模型構建
基于 OAS 軟件光波導模塊與 CAD 建模內核，搭建 AR?HUD 衍射波導完整 3D 模型，精準還原波導基板關鍵參數，匹配實際工程加工標準。
關鍵技術領域的突破
根據我國當前市場需求，國產工業軟件的突破主要集中在三個關鍵技術領域：
● CAD幾何內核技術的自主化：涵蓋三維建模引擎、顯示引擎及產品模型輕量化顯示技術。
● CAE分析技術：包括強度分析、振動、熱分析、疲勞、剛體動力學、復合材料分析及沖擊測試等，面向不同應用場景的技術需求。
注意：所有輸出檔案是包含變形訊息之表面網格元素數據，其相關的CAD內核如下。 為了獲得變形幾何外形，需要進一步的轉移過程，這也將在本節中介紹。
?檔案 *.stl 輸出文件格式設置為STL（ASCII）和STL（Binary）。
?檔案 *.rso 輸出文件格式設置為CATIA RSO格式。
Add-In Transfer（模型直接轉換），模型直接轉換技術，是獲得原始CAD模型的內核進行。從而使得CAE軟件能夠直接讀取CAD原始模型，在技術實現上可采用Add-In Transfer插件的形式，將CAD軟件與CAE軟件直接關聯，從而更進一步解析CAD原始模型。當然，完全解析CAD原始模型需要內核的支持，該項技術已在國外有了逐漸的發展。
UM提供多種CAD軟件的接口，可直接從CAD軟件的內核導入數據，實現無縫連接，沒有數據丟失。同時也支持STEP、3DS、ASC等中間格式文件的導入。此外，UM 實驗室還開發了一個ADAMS-UM接口，可以很方便地將ADAMS格式的幾何模型導入UM程序進行動力學分析。
內核和網格劃分外，領導們總覺得前后處理的物理屬性等等設置就是個基本的界面編寫，毫無難度，沒法真正獲得支撐，但只有編程人員才知道幾十種單元、邊界、載荷、材料等等的組合是多么大的數字。
國家內核方面：（1）俄羅斯政府擁有的俄羅斯幾何內核，目前尚不清楚它是否會商用，盡管提供了優于市場上其他內核的獨特功能（2）中國：通過國家重點研發計劃項目牽引，協同攻關核心技術，促進CAD內核專業人才培養，我國多所院校共同對三維CAD幾何引擎卡脖子技術進行攻關，并且開源。
幾何內核：幾何內核是CAD 最基礎的核心組件，也是我們國家目前最關注的領域，主要的建模方式包括線框建模、曲面建模、實體建模、特征建模等。
目前幾何內核的兩大主要陣營為西門子的Parasolid（全球200 多家客戶）和達索的ACIS（全球100多家客戶）。
1981年，Unigraphics發布了基于Voelcker的PADL-2 CSG實體建模內核的UniSolids CAD軟件。1982年，Ian Braid、Charles Lang和英國劍橋的Shape Data團隊發布了Romulus B-rep實體建模器，這是第一個可以直接集成到CAD軟件中的實體建模內核。
