拓扑拓云端3D建模项目

拓扑拓云端3D建模项目主要是为企业的销售环节提供云端的3D设计服务,并为企业的生产环节提供用于制造的数据。此项目的愿景是构建一套云端系统为企业搭建一条连通客户和生产设备的桥梁。

项目特色

本项目的特色正如它的应用场景一样,主要体现在销售环境和生产环境这两个方面。在非常多的销售场景,我们需要客户来更清晰的表达自己定制化的需求,或者说企业需要更精确的方法来收集客户的定制化需求。我们的系统能够在客户的应用端提供直观,简单而且还具备丰富功能的3D设计工具,为企业准确的采集用户需求。

为企业提供精准直观的需求收集手段

参考下面定制瓶子的示例

我们可以用标注的形式把客户可以定制的部分标注出来,如下:

接下来,客户点击任意一个标注的图标,即可调整该参数:

调整参数调节器上的数值即可完成新模型的创建:

整个调节过程,简易,直观。值得提出来的一条是,这个瓶子的运算构建过程与常规3维CAD(UG, Solidwork等)的操作是一样的。它是基于布尔运算,抽壳,拉升等运算构建的几何实体。因此,这个示例能一定程度上代表构建任何工业模型实体的定制过程。

当然,我们提供给客户的设计工具不仅仅限制于工业设计,包括日产用品,我们也能提供除了几何体以外的设计过程。例如,下面示例一个定制杯子的过程:

接着,我们可以开始调出杯子的定制对话框:

下面配置杯子的纹理

给杯子配置为翡翠材质的纹理

我们当然还可以接着用近似相同的操作给杯子调整把手的样式如下:

调整后的结果如下:

当然,我们同样也允许客户在线上去操作复杂的组合体,例如下面的发动机:

我们提供了丰富的工具给客户做组合体的操作,例如移动和测量等:

为企业生产环节提供有效的数据

前面我们给出的所有示例,都是为企业提供定制的工具。我们通过前面给出的各种示例手段收集到客户精准的需求后,接下来需要给出有效的生产数据。例如,我们云端平台给出工程图纸的导出算法,把客户设计的3维模型直接导出可以用于加工或者施工的工程图纸:

此图为原3D模型自动导出的2D CAD图值

更进一步的,我们还可以将收集到的数据和导出的生产数据与客户的ERP连接起来,以此来更进一步的优化企业的运作模式。

技术优势

我们已经花了4年的时间来专研云端3D建模系统的各项技术模块,在这方面我们相对国内外的很多企业具备以下优势:

专门优化的云端3D模型格式TuoVisual

TuoVisual文件,是我们专门研发的一种数据格式,用于云端加载工业3D模型。这种格式具备:1.包含几何信息丰富,2.前端渲染速度快,3.适合网络传输等优点。前面所演示的发动机各零部件的测距功能得以实现,就依赖于TuoVisual文件能提供模型所有几何元素的详细信息。

TuoVisual的渲染速度可以从如下表格中看出来:

排名产品名称渲染速度
1HOOPS VISUALIZE4.78毫秒每帧
2TuoVisual8.53毫秒每帧
3Onshape33.51毫秒每帧
4EVER281.453毫秒每帧

另外,TuoVisual的数据生成机制是可以任意切割的。一个大cad文件可以自动导出成多个文件大小适当的TuoVisual文件,以此来让模型更适合网络传输。

后端工业模型解析系统cad-parser

不同于大部分做前端模型展示应用的公司,我们拥有后台云端的cad-parser系统能自动的将3维cad文件例如step, iges等国标文件批量的转化成TuoVisual文件。这也就是为什么我们能更好的在云端处理工业3D模型。

后端工业模型特征识别系统TuoFeatureRecognize

TuoFeatureRecognize是我们的cad模型特征识别系统,这个系统能帮助我们识别客户上传或者定制的3维cad模型。这个系统处于开发过程中,不过目前已经能比较好识别部分模型的详细特征参数。下图是TuoFeatureRecognize对cad模型中孔特征识别的一个示例:

从示例中可以看出,TuoFeatureRecognize系统对孔特征中各种参数的识别效果。

专门用户快速搭建参数化模型的TuoFair平台

在上一节介绍特征的示例中,我们可以看到,我们系统的需要给很多模型都做一个参数化的应用。那么TuoFair平台就是帮助我们加快制作参数化模型的工具。我们可以在TuoFair平台中给普通的3维模型加工,编程,把一个普通的杯子变成参数化杯子。TuoFair提供了各种专业工具和便利的操作api,极大程度的降低了我们制作参数化模型的成本。

专门应用于前端建模的几何引擎TuoGraph3D

TuoGraph3D是我们独立研发的前端几何引擎,依赖它我们能够构造复杂的3维几何体,并提供先进的几何操作,例如基于Brep边界描述法的布尔操作等。此外,它还提供各种快捷的,轻量的参数曲面,曲线的可视化算法。在这个基础上,我们提供的3D设计应用可以轻松的运行在移动端设备上,并且能轻松的嵌入到微信小程序等第三方应用内部。

用于连接专业渲染软件与前端应用的TuoTexture系统

TuoTexture系统是为增强我们设计系统的视觉效果而构建的,它能把拓扑拓系统中的模型与blender等专业的3维设计软件中的渲染引擎连接起来。基于这个系统我们能够给模型做脱机渲染,然后把渲染结构赋予拓扑拓的参数化模型。以下是借助TuoTexture系统渲染前和渲染后的模型对比图:

应用案例

我们目前已经为国内先进的设计和制造企业提供了线上3D应用服务,下面介绍一些典型的案例。

整机云(北京灏域联华科技有限公司)

整机云是北京灏域联华科技有限公司的线上平台,这是一家国内顶级的设计企业,他们为中国的超级计算机集群提供设计服务。我们为他们构建了云端的3维cad模型的解析系统以及云端的定制化设计系统。通过我们提供的工具,他们能够让客户在云端浏览和下载3D CAD模型,并能在云端初步定制自己需要的最终产品。

中国通号设计研究所线上模型库项目

中国通号设计研究所为中国通号完成各种复杂设备的设计和研发。而他们内部需要一个云端的3D模型管理和预览系统。借助我们系统的技术优势,他们能够在线上打开400M以上的超大型cad 3维模型。通过这个系统,优化了他们在研发过程中的协同工作。

线上3维模架设计系统

模架是模具行业里需要使用的一套集成了冷却,固定,注塑等功能的夹具。在这个行业里的标准件比较多,很多加工特征的模式相对比较固定。很多此行业内的龙头企业也开始推出线上的定制系统。但目前为止,他们只有2维的定制系统,使用起来很不顺畅。我们将针对这个行业推出一套模架的线上3d设计系统,让他们的客户更好的定制模架模型,同时,我们的系统将能将客户的设计数据导出成加工所需的必要资料,包括各项加工特征等。由此,我们的系统将能一步贯穿客户的定制和加工步骤。

工业模型的线上应用服务

简介

我们公司从前后端两个方面为云服务提供业内先进的工业模型线上应用解决方案。在后端,我们依赖于自主研发的cadparser模块,提供兼容性和针对性强的cad模型解析运算,生成便于网络传输以及前端页面(包括小程序,web)进行渲染的数据;在前端,我们依赖于自主研发的tuo-three2引擎,提供灵活多样的3D交互操作。

特色

我们最大的技术特色是对大型cad模型的可视化解析,400M+以上的cad模型经过自动解析后,能够做到在普通浏览器上以每秒30帧左右的速度进行渲染更新,更进一步的我们还能允许用户在这种情况下对此模型进行类似于cad viewer的交互操作(包括基于cad几何元素的测量,位姿和材质的调整等)。这得益于我们通过以下7个维度对模型的渲染和交互进行优化。

  1. 对三角化运算的精度控制,cad模型都是通过其内核提供的拓扑结构和几何类型再应用边界描述法来进行记录。在对模型进行可视化时,需要对各个面做三角化运算。对于大型装配体做可视化时,我们的算法会根据具体情况,对不同模型做分类,排序,分出等级,并对不同等级的模型按不同精度进行三角化运算。
  2. 对网络传输数据区块大小的控制。网络加载数据,一般是分区块传输。模型数据本身就非常大的时候,我们将对传输模型数据到前端做可视化展览的次数和每一次的数据量进行控制。
  3. LOD渲染。所谓LOD, level of detail。我们对模型的细节程度进行分级。很多3D模型的细节不会一直进行渲染,而是会在用户控制的摄像头接近某一区域时才做渲染。
  4. 模型可视化数据合并。针对于前端webgl的运行机制,减少模型的绘制次数能够有效的提升渲染性能。我们的解析运算会根据此前对模型做的分类,排序,分级等信息进行恰当的合并运算。
  5. 模型拆分式交互。模型的合并有利于渲染,但却不利于交互。工程师们对模型的很多交互都是针对具体单个模型的操作。因此,我们还能在前端提供在“拆分式”的交互操作(用户感觉不到有模型合并的存在)。
  6. 渐进式加载和渲染。前面提到,模型的可视化数据被分块,分区地从网络进行传输。我们提供一边加载,一边渲染的功能,让用户在前端无需等待,实时浏览模型的加载过程。无论多大的模型,都能给用户一种立即响应的感觉。
  7. 对运算量的控制。我们对加载模型的运算量进行有效的控制,以防止在web应用在加载模型时,影响其他功能的使用。

案例

1.为设计公司提供cad模型库的线上应用。我们为北京灏域联华科技有限公司提供cad模型线上预览模块,助力其创建属于自己的整机云系统。

2.为设计研究所建立cad模型管理系统。此案例为私有云案例,我们帮助某央企下的一个研究院建立起一套属于它们自身的cad模型管理系统。此系统为他们的研究员,设计师提供服务。

定制化线上3D设计应用

本公司提供定制化的线上3D应用,或者插件。为客户提供定制化的傻瓜式3D建模系统。

本公司提供的线上3D应用有如下特色:1. 针对销售或设计场景特别优化的建模方式,实现特定场景下傻瓜式的建模。2. 拥有与传统CAD数据对接的云端API,可以与传统CAD数据无缝对接。3.具备线上云端运行环境的所有特点,无需安装,随时可以用,拥有强大的后台服务器和大数据资源。4. 针对消费者使用的特点,建模过程拥有酷炫的3D视觉特效。5. 建立了从3D设计师到程序员协同工作的一整套体系,能低成本的快速实现将设计师的作品转化成适用于云端的动态参数化模型。

传统CAD的3D文件线上预览业务

本公司提供云端自动解析STEP文件的业务,为各种需要线上3D预览STEP文件的应用提供插件等定制化的解决方案。为制造业和工业设计行业的云端平台以及CAD文件的管理或归档的应用提供有效的技术保障。

此类业务包括前端的预览插件和后端的解析服务器前端预览插件提供便利的3D预览交互界面,后端的解析服务器能提供优化的解析算法,将上传的STEP文件生成面向webgl优化的预渲染文件。