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华天软件首席科学家梅敬成博士读《航天器数字化设计基础》观感

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以下原文来自梅博士微 信:

今天是春节假期最后一天。这个假期,把陈月根老师的书“航天器数字化设计基础”又拿出来看了一遍,有新的收 获。(备注:2023年1月27日正月初六)

第一次看这本书的时候,是10多年前回国不久,也是一个春节假期里。由于我入职的华天软件当年属于航天科技集团旗下的企业,所以我希望通过这本书,了解航天数字化设计的情况。

陈月根老师曾是航天五院信息化总师,是最早将CAD系统引入航天的专家学者之一,所以这本书既有理论高度,又详实具体,涉及的信息面很广。

当时这本书给我留下了深刻的印象,对后面的工作也产生了积极的影响。比如说:

—— 第一章“概论”提到:一艘宙斯盾级巡洋舰文森特号,仅舰上携带的各种技术手册就达555吨之多,竟然使舰身吃水深度增加了3英尺。

因此我后面在带领团队研发三维模型轻量化浏览器SView的时候,就想到了面向电子手册IETM方面的应用。

—— 第三章“三维/二维统一的工程图设计”中,强调了三维模型长期存档困难,因此航空航天的存档还是以二维图纸为主。

由于我了解国外在这个领域的发展情况,因此从2012年起,我就在航天内部推动三维模型的长期存档,引起了相关部门的关注,最后我被邀请在国家档案年会、航空档案年会、人大数字化年会等多个场合,介绍三维模型长期存档的意义和思路。

书中还专门提到了我在法国工作过的公司,法国马特拉资讯MTDV及其产品Euclid, 赞赏它的CAD与数据库的融合的前瞻性和先进性,也提到了我参与研发的、后面成为世界唯一的一个开源几何引擎OpenCasCade。后面几年和陈老师见面交流时,陈老师还多次提到当年航天非常看好我们的产品研发,对我负责的基于内核CasCade的新一代CAD产品EuclidDesigner最后被终止研发表示了遗憾。

这次再看这本书,目的不一样。因为通过我和团队10多年的努力,我们有了一个全新的、完全自主的、基于创新云架构的三维CAD产品CrownCAD, 其功能和性能逐步达到国外主流软件的水平,我期待它能够早日在航天发挥作用。因此我对照书本,看看陈老师提的国外软件解决不好的问题,我们解决得怎么样。比如书里面提到的工程图存在的问题:加筋剖视、紧固件剖视、轴承剖视、旋转剖视。尽管现在航天提倡全三维下厂,工程图用得不多了,但是我们的软件一定要满足GB的要求。



书的第一部分谈CAD应用,第二部分主要谈CAE仿真应用。对于这一部分,我不陌生,因为我在法国做的博士论文就是关于有限元分析的。这部分介绍了航天器在结构、热、流体等方面的仿真,对我们正在进行的CrownCAD CAD/CAE集成,有借鉴和指导意义。

最后,向像陈月根老师这样,为中国的航天事业做出巨大贡献的前辈,致以崇高的敬意。

果子注释:

(1)达索(Dassault Systemes)收购马特拉资讯(Matra Datavision)并不是为了实体技术,实体建模是基于多面体的,完全被精确实体造型超越,山大华天总工梅敬成博士当时作为技术经理负责做OCC和Euclid Designer就是为了解决这个问题。因此达索收购MDTV,Euclid完全消失了,但是积累的UNISURF、STRIM100的曲面算法、CAM等等保留了下来。

整体来说,收购不是为了技术,主要是消灭一个竞争对手,拿到对手的客户。只不过马特拉几年前收购了我工作过的第一家公司Cisigraph,两家的曲面造型都很强。现在达索还保留了原Cisigraph在法国南部的研发中心,叫达索普罗旺斯,主要做曲面设计、CAM、3D打印等。

(2)UNISURF是一个开创性的曲面CAD / CAM系统,旨在协助车身设计和加工。它由法国工程师Pierre Bézier于 1968 年为雷诺开发,并于 1975 年在公司全面投入使用。到 1999 年,大约 1,500 名雷诺员工使用 UNISURF 进行汽车设计和制造。

皮埃尔·艾蒂安·贝塞尔 (Pierre Etienne Bezier) 1910 年 9 月 1 日出生于巴黎。他是工程师的小孩,他也选择了这个职业,并在 Ecole des Arts et Metiers 学习机械工程,并于 1930 年获得学位。同年,他进入 Ecole Superieure d'Electricite 并获得电气第二学位1931 年获得工程学。46 年后的 1977 年,他获得了巴黎大学的数学博士学位。

1933年,23岁的贝塞尔进入雷诺,并在这家公司工作了42年。他最初是一名刀具安装员,1934 年成为刀具设计师,1945 年成为刀具设计办公室主任。1948 年,作为生产工程总监,他负责设计生产 4 CV 机械零件中的大部分的传输线。1957 年,他成为机床事业部总监,负责机械部件的自动装配,以及 NC 钻铣床的设计和生产,这很可能是欧洲最早的机器之一。Bezier 于 1960 年成为技术开发管理人员,一直担任该职位直到 1975 年退休。

Bezier 于 1960 年开始研究 CAD/CAM,当时他将大量时间投入到他的 UNISURF 系统上。从 1960 年开始,他的研究兴趣集中在绘图机、计算机控制、交互式自由曲线和曲面设计以及用于制造粘土模型和模型的 3D 铣削。他的系统于 1968 年推出,自 1975 年以来一直得到全面使用,如今已为大约 1500 名员工提供支持。

Bezier 的学术生涯始于 1968 年,当时他成为国立艺术与工艺学院的生产工程教授。他一直担任这一职位直到 1979 年。他写了四本书,发表了大量论文,并获得多项殊荣,包括计算机协会的“Steven Anson Coons”和柏林工业大学的“荣誉博士”。他是美国机械工程师学会和比利时机械学会的名誉会员,法国工程师和科学学会、艺术和工艺工程师学会的前任主席,他还是该杂志的首批顾问编辑之一“计算机辅助设计”。

在其家人的同意下,实体建模协会于 2007 年设立了 Pierre Bézier 实体、几何和物理建模及应用奖。

Bézier 普及但实际上并没有创建Bézier 曲线 ——使用这种曲线来设计汽车车身。这些曲线最初由Paul de Casteljau于 1959 年使用de Casteljau 算法开发,这是一种用于评估贝塞尔曲线的数值稳定方法。这些曲线仍然广泛用于计算机图形学中以模拟平滑曲线。

Bézier 开发了符号,由带有附加控制手柄的节点组成,曲线在计算机软件中表示。控制手柄定义了公共节点两侧的曲线形状,用户可以通过软件对其进行操作。

贝塞尔曲线被采用为PostScript语言的标准曲线,随后被Adobe Illustrator、CorelDRAW和Inkscape等矢量程序采用。大多数轮廓字体,包括TrueType和PostScript Type 1,都是用贝塞尔曲线定义的。

(3)Open CASCADE Technology Be free with your 3D modeling kernel

Open Cascade 是一家软件开发公司,专注于通过使用 3D 技术实现行业数字化转型。

该公司的历史可以追溯到 1980 年,当时 Matra Datavision 发布了 Euclid CAD 系统。从那时起,该系统一直在发展,而在不同的年份,该业务被其他公司收购,例如 Areva、EADS 等。自 2014 年以来,Open Cascade 成为Capgemini Engineering的一部分。

今天,Open Cascade 是一支经验丰富且不断成长的行业服务团队。该公司提供范围广泛的高性能专有 3D 软件工具,既有开源的也有商业的。自 2000 年以来,第一批已得到开发、维护和持续改进。而第二批已逐步整合到商业平台中,公司在此基础上提供创建现代量身定制的工业解决方案,甚至可以满足最复杂的客户要求。Open Cascade 通过提供最终用户工业软件产品以及在全球范围内提供软件定制和集成服务来扩展其产品组合。


Open CASCADE Technology (OCCT) 是世界知名的 3D 建模内核,可在开源中免费获得。它是一个软件开发工具包 (SDK),用于开发处理 3D CAD 数据的应用程序。OCCT 包括一组 C++ 类库,为 3D 表面和实体建模、可视化、数据交换和快速应用程序开发提供服务。

Open CASCADE 技术最适用于专业化 CAD/CAM/CAE 应用程序的开发。借助 OCCT 构建的典型应用程序是有限元分析软件的前处理器和后处理器、CNC/CMM 路径生成器、数值模拟程序等。

Open CASCADE 技术(前身为 CAS.CADE)出现于 1990 年代中期,已被属于从软件版本到重工业等不同领域的众多商业客户所使用。

自开源以来,Open CASCADE Technology 是昂贵的专有建模内核的免费替代品。



来源:山涧果子
System航空航天汽车电子ADS理论Electric控制曲面装配工程图电气
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首次发布时间:2025-01-20
最近编辑:1天前
山涧果子
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高端的 CNC 机器,为什么带有 GPS 定位锁?

一、日本的机床装的应该是陀螺仪或者水平仪。我和安装调试的工程师聊过,装置感应到超过一定角度,就会将系统锁死,需要密码解锁。包括像高端的七轴五联动的车铣复合都没有GPS。这也就是为什么采购了日本机床,移机需要向日本机床公司提交相应的移机手续,由日本机床公司向日本经产省报备。如果真安装了GPS,日本经产省就不需要花这么大精力出口的时候变态严格的审查了。(真麻烦!)历史成因我粘贴过来的,大家可以了解一下。20世纪50年代以来,日本、美国等发达国家一直对中国等发展中国家采取严格的技术出口审查和管制措施。早在1949年,美国就通过成立“多边出口控制统筹委员会”(COCOM),即巴黎统筹委员会(简称巴统),对中国、前苏联等国家进行技术封锁。日本政府追随美国加入了巴统组织,并将中国视为其技术出口管制的重点对象。60多年来,虽然国际环境和形势不断发生变化,但日本针对中国实施的严格的技术出口审查和管制政策一直延续至今。1994年3月31日,“巴统”宣告解散后,日本又与美国等30多个国家在海牙附近的瓦瑟纳共同签署了《关于常规武器与两用产品和技术出口管制的瓦瑟纳协定》(WA,简称《瓦瑟纳协定》),通过新的多边出口管制机制对伊朗、朝鲜等国实施严格的技术出口管制。只有白色国家(26个)可以出口不受限制,俄罗斯,印度,中国都在受限制,需要经产省审查之列,主要担心被应用到军事加工上。二、GPS只是个接收模块,没有通讯功能,需要通讯的话必须借助电信网络或移动通讯。——注:感谢任易童鞋的评论,他认为,GPS可以不需要通讯功能,只要有内置芯片判定位置即可。我觉得这挺有道理,从技术上来说应该是可行的。但是机床是安装在室内的,高精尖的设备甚至可能会单独一间,GPS信号差也就成了家常便饭,如果在安装时就得不到GPS信号,那对厂家来说简直就是噩梦。一般必须在室外信号良好的地方才能稳定地定位,室内辅助定位需要通过移动通讯基站进行,个人认为厂家不会使用无信通讯的定位方式,需要验证很简单,买个信号干 扰器就能屏蔽基站通讯,机床肯定不会被锁住,厂家不会蠢到依赖这种东西。(GPS不是很熟,请指教)如果真是高精尖到一定程度的东西,老外一定不让卖。(这句话靠谱)三、什么GPS大多是销售吹出来的,完全就是销售技巧,让你觉得厂家有多牛掰,我就听过哈挺、MAZAK、MORI和DMG的人吹过,另外水平仪,陀螺仪要破解也不是没办法。最好的办法,就是我们自己努力,早日造成比日德精度更好的,更稳定的机床。2017年,德国德玛吉公司,在全球收购上世纪的机床铸件。1960年之前的机床铸件,可以报价最高达7W美元。最低报价3500美元。众所周知,高端机床年产量是很低的。如果中国造不出第一台高端机床,哪怕这台机床是次高端的,就形成不了技术迭代!我可以先每年制造200台高端机床,每三年一个批次,对首年售出而返修的机床进行全方位重置。这就需要对每台机床设置机床档案。然后不停进行反复迭代。任何国家,如果针对市场上,保有的二手高端机床进行重复利用,会不会加速高端机床的迭代速度呢?来源:山涧果子

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