幾何內核的案例
國產三維CAD華天軟件STNOVATION 幾何造型內核CRUX IV 解析
13.目前市面上的CAD內核;
以下為SV與NX、CATIA，ZW3D，CAXA實體設計的總體對比（不含專業模塊的對比）：
CAD內核：
雖然很重要，但市場很小，內核公司單獨存在是無法存活的。2000年Spatial被達索系統收購。歷經14年之后，著名的幾何建模內核ACIS終于歸到了大型CAD廠商手中。跟它的前一代幾何內核一樣，嫁個大戶人家，是最好的選擇。然而，在此之前，CATIA跟ACIS一點關系沒有。CATIA都是土生土長的內核。高傲自負的法國人一直在為CATIA完善自己的幾何造型引擎，從原來的曲面造型到后來的基于BRep的實體造型。甚至，CATIA也沒有購買通用約束求解器，而是自己開發。
直到后來，CATIA決定把底層部分獨立出來，單獨做成獨立的生意。達索也是花了好幾年時間，才把所謂的幾何內核獨立出來，就是CGM。
因此，購買ACIS，對CATIA而言，主要出于商業需要和數據交換。如此一來，Parasolid和Acis分別被西門子、達索控制著，已發展為巨大的深坑，并成為兩個大的陣營。AutoCAD、MDT和Inventer、Microstation均采用ACIS幾何造型器為內核。而UG、 SolidWorks、SolidEdge則采用Parasolid幾何造型器。
在這些三維 CAD的實體幾何造型內核中，老將Parasolid和ACIS是幾何建模系統的兩棵老根，由于一開始就相對獨立發展，比較著名，也成就了一代又一代的CAD廠商；加上達索的CGM，是市面上能買到的三款商業化幾何引擎。
展開 高性能計算：仿真工業軟件底層技術剖析
2.幾何內核：CAD系統為皇冠，幾何內核為明珠
當下，工業主流的數字化設計與制造都需要用到CAD系統這樣的工具，而CAD系統的基礎底層支撐就是CAD平臺，又稱幾何內核。
幾何內核本身市場很小，但它是所有CAD系統的基石，如果將CAD系統比較為皇冠，幾何內核就是皇冠上的明珠。
幾何內核的主要作用在于建立、儲存并處理幾何模型，對外提供接口以方便上層CAD應用的開發。
維度方面，幾何內核最早只支持簡單的二維圖素，到70年代中期開始可以表達復雜拓撲結構的三維圖素；建模方面，幾何內核從簡單的線框模型過渡到曲面模型和實體模型，再到目前廣泛使用的B-Rep模型和參數化特征模型。
幾何建模：產品信息化的源頭
幾何建模是將現實世界中的物體及屬性轉化為計算機內部可數字化表示、可分析、控制和輸出的幾何形體的方法。
在CAD中，幾何建模是產品信息化的第一步，它為產品設計分析、工程圖生成、數控編程、數字化加工與裝配中的碰撞干涉檢查、加工仿真、生產過程管理等提供有關產品的信息描述與表達方法，是實現計算機輔助設計與制造的前提條件。
幾何建模構造的模型一般有三種：線框模型、表面模型和實體模型，現有的CAD系統常采用實體模型。
線框模型定義了點和線，適合線框圖的顯示，同時所需數據量小，但缺點在于存在二義性，無法描述含有曲面的物體，且無法用于工程分析和物理計算。
表面模型定義了點、線和面，可以描述物體的表面特性，從而進行數控加工程序計算，在數控加工中刀具軌跡的計算和物體表面特性有很大關系，直接影響到刀具軌跡的生成，但缺點在于不具備零件的實體特征，不能在工程分析、物理特性計算方面使用。
實體模型定義了點、線、面、環和體，是以“體-面-環-棱邊-點”的五層結構信息表示的模型。
展開 國產三維云CAD:CrownCAD完全自主知識產權三維幾何建模內核、約束求解器。
2.幾何約束求解器DCS
Diamond Constraint Solver 2D 二維幾何約束求解器軟件
和
Diamond Constraint Solver 3D 三維幾何約束求解器軟件
● 二維約束求解器可實現二維圖形參數化設計，滿足約束需求及尺寸需求。
● 三維約束求解器可實現約束三維幾何體的需求，在三維CAD/CAM/CAE領域中支持裝配設計、運動仿真等。
國際主流三維幾何建模內核、約束求解器
3.云CAD:CrownCAD介紹：
CrownCAD：“無處不在，人人能用”
1）無處不在
- 無需安裝，瀏覽器登錄即可開始設計
- 提供Web、APP兩個版本
- 支持電腦、手機、PAD、智慧屏等多終端應用
- 適配國產操作系統
2）人人能用
- 提供永久免費的標準版，用戶可以輕松現正版的設計
- 針對個人、企業、教育提供不同的版本，滿足不同的需求
- 支持私有云、公有云、混合云部署
4.CrownCAD APP
CrownCAD APP是一款面向機械制造與工業設計師的手機應用，可配合CrownCAD瀏覽器端進行在線瀏覽、協同設計。提供了用戶登錄、注冊、三維模型的查看、精確測量、分享、協同跟隨等功能。
CrownCAD APP已在華為、小米、OPPO、360手機助手、百度手機助手、騰訊應用寶、iOS App Store等應用商店上線，歡迎廣大用戶下載使用。
● CrownCAD APP是一款面向通用制造、設計行業用戶的移動端應用程序，可配合CrownCAD Web端進行在線瀏覽、協同設計。
展開 打開CAD內核的奧秘 | 工業軟件發展史
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 
俄羅斯三維建模引擎：C3D內核
最重要的是能夠在不解決幾何建模問題的情況下快速增加產品的功能，而是解決應用程序的應用問題。第二個重點是降低產品開發成本，因為數學算法是計算機輔助設計系統中最復雜、最耗時的部分。
幾何內核的主要消費者是 CAD 開發人員和 3D 封裝制造商。但不要忘記內核對教育機構也很有用！特別是，它將幫助教授學生描述幾何、計算機圖形學、幾何建模和計算幾何等課程，以培養未來的數學家-程序員和 CAD 開發人員。對于需要 3D 幾何模型的研究和開發項目，您可以直接使用內核（而不是 CAD 系統 API）。此外，幾何建模的核心既可用于編寫大學專用軟件，也可用于在大學積極創建的小型創新企業的框架內創建商業軟件。
順便說一下，關于企業。如果一個組織有復雜的、高度專業化的任務，而市場上沒有軟件（或由于某種原因無法使用），那么許可內核將允許您自己創建此類軟件。當然，企業的員工應該包括具有必要經驗和知識的程序員和分析師。
如您所見，幾何內核有很多任務，但內核本身很少。成熟的商業幾何建模內核已由世界上的各個團隊開發，在俄羅斯，ASCON 是唯一成功的公司。現在是談論我們的 C3D 的時候了。
幾何建模包的典型功能是提供一組用于創建線框、曲面、實體或位圖建模應用程序的編程接口（數據結構、函數和類）。通常相關的接口被分組為模塊，其中有：
基本類型和操作；
邊界表示拓撲建模；
幾何對象和對它們的操作；
布爾和表面編輯操作；
隱藏線去除和渲染；
用于讀取和寫入流行格式的幾何文件的模塊。
（2）什么是 C3D？
上世紀末，俄羅斯幾乎所有的CAD系統都有自己的幾何內核。然而，在功能方面，這些內核落后于它們的世界同行。此外，系統本身并未進入商業狀態。為了使國內系統與世界同類系統競爭，它們需要改進。
展開 NASA眼中CFD的未來（4）幾何建模與網格劃分
其次，很多都是以CFD工作流之外的軟件來實現（可能由于許可約束或在不同的硬件或操作系統上運行）
針對上述限制已經出現了各解決措施，例如網格和幾何數據庫的使用。一些研究人員定制幾何內核的開發從一開始就考慮了高性能計算操作的需求。例如，由MIT推出的EGADSlite，一個用于高性能計算的輕量級幾何內核。
一些組織開始尋求替代幾何建模的技術，例如作為端到端并行模擬工作流一部分的基于空間占用的技術。
文章來源：基算仿真
新迪3D非自研產品，天工CAD尚未落地
新迪3D非自研產品，天工CAD尚未落地
1、新迪3D建模引擎和幾何約束求解器未論述
CAD設計軟件建立在幾何內核之上，幾何內核是一個軟件組件，用于定義如何創建模型的幾何圖形。當前國際上已推出了5個主流平臺，這就是 Spatial/ACIS、UGS/ Parasolid、PTC/Granite one、 Catia/CAA和Autodesk/ Shape manager。
山東華云三維科技有限公司旗下的三維建模設計云平臺CrownCAD擁有完全自主兩大關鍵核心技術“三維幾何建模引擎 DGM”、“幾何約束求解器 DCS”。廣州中望龍騰軟件股份有限公司發布的Cloud3D云原生設計仿真一體化協同平臺采用自主三維幾何建模內核（OGM）、自主約束求解器（ZWGCM）。北京數碼大方科技股份有限公司的CAXA 3D實體設計支持自主幾何引擎以及Parasolid、ACIS成熟的商用幾何引擎；山東山大華天軟件有限公司旗下的SINOVATION有自主知識產權幾何內核CRUX IV。
當然數碼大方CAXA 3D是合并重組美國IRONCAD獲得軟件源代碼，中望3D是收購美國VX CAD/CAM獲得軟件源代碼，華天Sinovation購買日本UEL公司CADmeister軟件源代碼。上面的設計軟件均實現了源代碼級別的自主可控！而CrownCAD、Cloud3D分別是華天、中望消化吸收后，自研推出的云設計平臺，登錄網頁即可設計，剛起步穩定性和功能均較差。
2、新迪3D領軍人才和技術團隊弱
新迪數字的首席科學家葉修梓沒有類似華天軟件CTO梅敬成、重慶勵頤拓軟件首席科學家馮志強那樣明顯可查的獨特算法、軟件開發成果。且根據天眼查，新迪數字參保人員僅為28人，實繳資本僅為364萬元，遠遠比不上華天軟件、中望軟件，不足以支撐開發龐大復雜、功能穩定全面的軟件。
展開 NASA眼中的CFD未來 |（4）幾何建模與網格劃分
某型發動機的快速笛卡爾網格生成算法
幾何建模
幾何建模被提議作為2020年路線圖中的新元素。這是因為航空工程界有了同時獲取多種形式幾何模型的需求。這些需求在一些商用軟件中出現了越來越頻繁的應用。一個例子是最新版本的PTC Creo 加入了拓撲優化工作流程。
盡管商業MCAD軟件無法以高級CFD應用程序所需的方式提供對底層幾何模型的訪問，但依然愿意推進定制幾何建模系統的能力。例如，CREATETM Capstone （一個網格生成和幾何建模工具）已經納入了改進的B-Rep模型生成和修復功能。
CREATETM Capstone的幾何修復功能
此外，Geode幾何核心和相關MeshLink網格 - 幾何關聯性的開發提供了一個虛擬拓撲界面，使B-Rep模型更適合進行網格劃分。Geode 項目是 Pointwise 根據 NASA CFD Vision 2030 研究中發現的缺乏幾何建模方式而推出的工具，是第四代的實體建模和幾何內核，使用C++編寫，可在Windows、Linux和Mac上運行。而MeshLink庫提供了一個開放的、幾何核心中立的框架，用于網格幾何關聯。該庫使用C++面向對象編程模型編寫，但也提供了C、FORTRAN和Python 3版本。
相較于構建自己的B-Rep幾何建模內核，大部分研究人員，特別是參與多學科研究的人員，更傾向于利用商業CAD建模系統，因為其包含豐富的、基于特征的參數化建模能力、與當代工業基礎設施的兼容性等特性。
許多幾何內核存在的問題之一是它們最初并不是為在HPC或分布式環境中運行而設計的。這種限制有兩個方面。首先，大多數僅支持順序執行進行構建和查詢。
展開 華天軟件 SINOVATION 9.1 自主可控三維CAD內核CRUX IV 歷史由來
當前階段實現功能點說明
識別圓角
設置顏色區分
批量調整圓角
個別調整圓角
取消圓角調整
提高變換效率
4.目前市面上的CAD內核;
CAD內核：
雖然很重要，但市場很小，內核公司單獨存在是無法存活的。2000年Spatial被達索系統收購。歷經14年之后，著名的幾何建模內核ACIS終于歸到了大型CAD廠商手中。跟它的前一代幾何內核一樣，嫁個大戶人家，是最好的選擇。然而，在此之前，CATIA跟ACIS一點關系沒有。CATIA都是土生土長的內核。高傲自負的法國人一直在為CATIA完善自己的幾何造型引擎，從原來的曲面造型到后來的基于BRep的實體造型。甚至，CATIA也沒有購買通用約束求解器，而是自己開發。
直到后來，CATIA決定把底層部分獨立出來，單獨做成獨立的生意。達索也是花了好幾年時間，才把所謂的幾何內核獨立出來，就是CGM。
因此，購買ACIS，對CATIA而言，主要出于商業需要和數據交換。
如此一來，Parasolid和Acis分別被西門子、達索控制著，已發展為巨大的深坑，并成為兩個大的陣營。
AutoCAD、MDT和Inventer、Microstation均采用ACIS幾何造型器為內核。 而UG、 SolidWorks、SolidEdge則采用Parasolid幾何造型器。
在這些三維 CAD的實體幾何造型內核中，老將Parasolid和ACIS是幾何建模系統的兩棵老根，由于一開始就相對獨立發展，比較著名，也成就了一代又一代的CAD廠商；加上達索的CGM，是市面上能買到的三款商業化幾何引擎。
展開 Cadence Fidelity Pointwise通過自動化應對網格生成和幾何訪問挑戰
在初始網格創建階段之后需要幾何內核來實現這種持久性。該內核必須是輕量級的，并為網格生成、網格自適應和高階網格高程階段提供最佳查詢功能。
Fidelity Pointwise 致力于通過為幾何內核的輕量級版本（名為 Geode）開發應用程序編程接口 (API) 來滿足對幾何內核的需求。幾何內核是線程安全的，可以在高性能計算（HPC）系統上并行使用。它具有完整的查詢功能和有限的幾何創建和修改功能。在 HPC 環境中，CAD 實體的分區有望減少內核每個內核的內存需求，并提供最佳效率。
網格自適應和高階網格生成
網格自適應和高階網格生成都需要訪問幾何圖形以確保網格符合邊界的真實形狀。
A. 網格自適應
對于完全自動化的 CFD 過程，網格必須隨著流動解決方案的發展進行調整，以確保準確解析所有顯著的流動特征。幾十年來，研究一直集中在網格自適應方案上。一些方法通過計算易于計算的標量的梯度場來使用截斷誤差或估計解中的誤差。然后，這些基于特征的方法識別解空間中梯度高且局部網格間距大的區域。
網格自適應可以通過節點重新定位來執行。在圖 1 中，網格在表面和內部的沖擊附近被“擠壓”。元素數量沒有改變，網格連接也沒有改變。執行網格自適應的關鍵在于間距場的定義。一旦知道間距要求，就可以執行實際的網格細化或重新定位。
圖 1. 使用節點重新定位的 ONERA M6 機翼的無粘 CFD 解決方案的自適應網格。
在 HPC 環境中，用于適配的網格模塊必須是并行且線程安全的。網格的劃分要求可能與流求解器的要求不一致。網格模塊和流求解器之間的數據傳輸需要緊湊以提高效率，并且必須允許重新分區。當發生重大重新分區時，處理器的幾何分布可能需要適應不斷變化的網格。
B. 高階網格生成
近年來，應用于空氣動力學模擬的有限元方法（FEM）發展迅速。
展開 新一代船舶產品設計軟件HDSPD V6.0
新一代船舶產品設計軟件
No.2
#產品新功能詳解#
1
幾何內核全面升級
HDSPD V6.0幾何內核實現了三維幾何造型從CSG到CSG+BREP的混合實體建模、曲面從線框曲面到NURBS曲面，極大增強了三維幾何造型和曲面造型與計算能力，為設計建模和出圖提供強有力的核心。
復活的國產CAD軟件Solid30000軟件發展歷史
總結與啟示
Solid3000的發展歷程反映了國產CAD軟件在技術追趕中的曲折：早期依賴國外幾何內核，但通過功能本地化與政策扶持取得階段性突破。其興衰也揭示了國產工業軟件面臨的挑戰——需在核心技術自主性、生態建設與市場推廣上持續投入，方能與國際品牌長期抗衡。
中國有完全自主的三維幾何建模引擎和幾何約束求解器嗎？
三維 CAD 軟件的兩大底層核心技術：三維幾何建模引擎和幾何約束求解器，目前均面臨嚴重的“卡脖子”風險，嚴重影響我國的技術自主創新以及信息和知識產權安全。
一般來說，國產幾何引擎和約束求解器必須百分百自控，這是基本要求。
CAD 工具建立在幾何內核之上，幾何內核是一個軟件組件，用于定義如何創建模型的幾何圖形。幾何約束求解引擎是公認的CAD參數化設計的關鍵核心技術，是CAD的關鍵基礎組件，技術難度大，可靠性要求極高，目前被國外壟斷。
目前內核市場由1980 年代后期推出的Parasolid和ACIS主導，最新進入市場的內核是1996 年開發的C3D和 1998 年開發的 Convergence Geometric Modeler以及2010年華云三維（華天軟件子公司）開發的DGM，2021年中科大九韶內核AMCAX；它們在 2013 年和 2011 年，2021年作為獨立產品推出。ShapeManager沒有出現在內核許可市場上，2001 年Autodesk明確表示他們不會進入這個業務。 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。
三維幾何建模引擎是三維CAD軟件的造型基礎，當今世界上流行的有德國西門子的Parasolid和法國達索系統的ACIS(CGM)兩大建模引擎，壟斷了絕大多數三維CAD軟件。這兩個引擎都源于美國，目前都由美國的團隊掌控。所有基于這兩個引擎構成的三維CAD軟件，都可能面臨“卡脖子”風險。
展開 Fidelity Pointwise補救措施處理解析和離散幾何類型的缺點
離散幾何
優點：
離散定義幾何的主要好處是速度。這種表示形式用于視頻游戲和電影渲染，其中表面表示為應用顏色、光照和紋理的三角形，從而實現我們所習慣的逼真外觀。
缺點：
固定分辨率可能會限制設計和制造。例如，如果在銑削一塊金屬時使用足夠數量的點來定義圓角，則圓角看起來不會是圓形的，而是可能具有褶皺的外觀。由于圓角通常用于減少結構重要部件中的應力集中，因此引入尖角會抵消圓角的優點。
可能難以操作，因為表面關系和拓撲在逆向工程期間無法恢復，并且在從分析表示轉換時會丟失。
圖 2. 斯坦福兔子（一種常見的 3D 離散測試幾何體，表示為單個多面表面）上的特征恢復很困難。
Fidelity Pointwise 如何解決使用離散幾何和解析幾何的缺點？
使用許多常見的 CAD 格式導入解析幾何，例如 IGES、STEP、Parasolid、ACIS、CATIA V4/V5、Pro/Engineer、NX 和 SolidWorks。同時，離散幾何體是使用 STL 和 VRML 格式以及一些其他網格格式導入的。Fidelity Pointwise 網格劃分軟件提供的工具可以幫助彌補使用兩種幾何類型的缺點。
Pointwise 可以讀取各種開放和專有的分析 CAD 格式。除了本機 CAD 導入之外，Pointwise還利用根據 CAE 幾何分析的需求定制的幾何內核。定制的幾何內核旨在快速高效地進行解析幾何操作。此外，Pointwise 的實體網格劃分工具套件（包括建模和絎縫）可幫助用戶更輕松地處理解析幾何。建模功能不僅可以修復導入模型中的間隙和重疊，還可以創建本來沒有的模型。
Pointwise 提供了一個特征提取工具，用于從離散幾何體中恢復拓撲。該工具取決于相鄰面之間的相對轉動角度。
展開 手握核心技術，供貨華為，中望軟件快速成長！
ZW3D核心優勢：國內廠商中少有的自研幾何建模內核，避免被“卡脖子”境遇。不同于大多數國產CAx軟件廠商借助第三方幾何內核（如ACIS、Parasolid、OpenCASCADE）進行3DCAD產品開發，公司3DCAD產品的混合建模內核Overdrive是國內少有的實現商業化應用、在工業設計領域被大規模實踐驗證過的三維幾何建模內核技術。
公司于2018年成立CAE研發中心，2019年推出首款全波三維電磁仿真軟件ZWSimEM，2020年推出自主CAE軟件集成平臺ZWMeshWorks和有限元結構仿真分析軟件ZWSimStructural，拉開了公司向CAE軟件領域進軍的序幕。
達索、歐特克、西門子等擁有成熟技術的海外企業，長期在我國工業軟件市場占據主導地位。公司通過實施差異化經營戰略，市場競爭力不斷擴大，市占率逐年提升。
從整體來看，未來經銷空間有望提升。雖然直銷模式可提供更優質的服務，并實現精準營銷，但隨著公司產品知名度的提升，公司也進一步開拓了與經銷商合作的渠道銷售模式，預計未來經銷占比有望保持穩健增長。
目前產品收入來源以永久授權模式為主。公司主要通過永久授權模式向客戶銷售軟件產品，收取授權費，公司對某一版本軟件產品的授權是永久性的，如后續客戶需要對該版本進行升級，則需另外收取升級費。按照不同授權方式，公司軟件產品可進一步分類為單機版、網絡版和場地版。
公司的戰略是以授權模式開拓市場，后續推進訂閱模式。在訂閱模式下，工業軟件的最終用戶實際支付的綜合使用成本更高。因此，永久授權模式符合當前公司業務階段，即優先拓展新客戶，搶占國內市場份額。隨著公司產品知名度和競爭力的提高，針對國外部分市場，公司在永久授權模式的基礎上也逐步推出了軟件產品訂閱模式。
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