最强大脑-CATIA飞机协同设计制造工作站配置方案2016

时间:2016-04-09   来源:   网友评论:0   人气: 1353 作者:

主要内容
当今飞机三维设计具有三维可视、多部门协同设计等特点,CAD软件创建三维模型达到了逼真相片级效果,常规图形工作站面对复杂图形计算受到挑战,本文对全三维飞机设计的主要因素--三维模型特点进行了分析,给出用于协作时代,超大规模三维模型设计的工作站、服务器硬件配置方案,本文主要内容:

(一) 高性能图形工作站、存储是飞机协同设计制造重要保证
(二) 飞机三维模型特点与工作站硬件配置分析
(三) CATIA飞机设计工作站、服务器硬件配置方案

 

          3.1 大型三维建模工作站配置推荐
         3.2
大型装配设计工作站配置推荐
         3.3
超高分辨率沉浸式工作站配置推荐
         3.4
协同设计产品数据管理服务器配置推荐

 

引子
大型飞机产品结构极其复杂,气动外形要求严格、设计不断修改、产品构型众多、零件材料和形状各异、内部结构复杂、空间紧凑、各类系统布置密集以及零组件数量巨大等特点
,另外协作单位几千家,整个设计体现全三维参数化、协作式、关联设计,三维软件设计(CATIA、UG、PTC Creo等)具有全方位、功能丰富、可视化等,作为软件运行平台---图形工作站性能表现变得至关重要
 

(一)高性能图形工作站是飞机设计制造重要利器
飞机设计软件从过去的二维设计、三维设计、参数化三维设计、参数化可视化三维设计,到现在的协同式全三维可视参数化设计,这个变化是因为产品开发周在不断缩短和设计模型要求精细、严格和高精度
 
从方案设计、初步设计、详细设计、逆向设计、虚拟装配、数字样机和虚拟制造,每个环节都实现了100%的数字化,软件也变得功能丰富无所不能,三维模型的反复修改和相应参数不断自动变更,以及借助计算机的虚拟现实技术,实现产品完美三维展示   

因此,在飞机设计制造的所有环节,三维模型流畅的展现(转动、缩放等)是飞机设计基本保证,现在模型比过去越来越逼真,工作站硬件性能要求更高已经成为必备

(二)三维建模主要计算特点分析

(1) 飞机三维模型数据结构、存储、调用
首先三维设计中-三维模型,它贯穿整个设计与制造所有环节,飞机设计制造的数字化描述的体现,一个完整的三维数据模型不是简单的几何图形,是所有几何信息和非几何制造信息的集合体,它包含了3个要素:
第一个是产品生命周期的不同阶段属性信息和特征的集成;
第二个是产品属性信息及形状、特征、尺寸、公差能够数字化表达、处理和转换;
第三个因素就是集成化的模型应该在分布式环境下管理,便于协同设计,三维实体模型能够作为生产制造过程中的唯一依据

复杂的三维模型文件的存储,肯定是由多个不同类属性文件组成,存储结构复杂、数据量大,从硬盘调到内存,将数据解压缩到内存,同时实时数据的模型还原,通过计算机CPU和图卡,展现出近似实物模型的三维模型,这个过程中,图形工作站的CPU和GPU计算速度、硬盘存储IO都很高要求
 
(2)CPU-三维建模算法最关键要素
在概念方案、初步设计、详细设计、虚拟装配、数字化样机、虚拟制造和高端可视化各个环节,要对飞机关键配件的三维模型展现和诊断、分析,另外逼真的三维模型帮助创意设计师、设计工作室和工程部门可以在优化其产品方面协同工作,以达到审美和工程目的

屏幕展现近乎实物样品---高精度三维可视模型,是通过建模算法和虚拟技术实现,建模方式主要有实体建模、曲面建模、网格建模,飞机设计主要软件 CATIA V5/V6、西门子NX、PTC Creo,建模功能强大,支持设计各个阶段主流建模方式

为了让三维模型达到逼真的实物效果,离不开高精度的曲面建模算法,涉及曲面相交时繁杂的数学计算,精度高模型其计算量几何级变大(从G0,G1,G2到G3),此外还要进行诸如布光、跟光等更为复杂的运算,通常这个计算是单核模式,CPU比过去承担更重的计算任务,CPU频率高对复杂、精致三维模型流畅移动、旋转操作影响极大

(3)图形生成与模型卡顿原因
计算机在屏幕将图形展现出来,是由CPU和显卡共同完成的,CPU主要承担三维模型几何顶点数据的计算,供显卡生成图形,显卡拿到这些数据,生成几何三角形,再着色和纹理贴图,图形就这么生成出来,所有这些数据在内存里,图形显示数据在显存里
p1副本.jpg 

 
很多客户以为移动、缩放三维模型的卡顿原因是显卡性能不够,实际情况是CPU的几何数据计算速度跟不上,造成卡顿

(4) 文件操作不同阶段计算特点
主要经历模型数据调入、图形生成、交互式操作、填加图表、窗口、渲染(Renders)阶段

NO

主要步骤

关联操作

备注

1

打开图形

I/O/CPU

模型图形和图表数据结构

2

图形生成

CPU,图卡

1)曲面建模几何顶点数据计算

2)图形实时渲染(着色)

3

图形移动、转动、缩放操作

CPU,图卡

鼠标移动改变图形的位置,所有几何顶点根据移动位置重新计算

4

添加图表

CPU

模型文件的相关参数在相应位置显示

5

添加窗口

CPU

多个模型显示

6

渲染

CPU多线程

将三维模型生成图像文件

7

文件格式转换

CPU

不同格式文件转换


 

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