САПР и графика, №1/2003 2003

КОМПАС в подводном мире

С.Г. Цыганков, Г.В. Теверовский

Рассказывая о комплексе систем автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства под маркой КОМПАС, авторы обычно описывают опыт его использования непосредственно в конструкторских бюро, в технологических или производственных отделах. Однако развитие модуля трехмерного проектирования и появление API-функций для создания прикладных пользовательских библиотек закономерно привело к тому, что теперь систему КОМПАС-3D стало возможным применить в совершенно иной области.

При выполнении разнообразных работ на море, таких как поисково-спасательные операции, прокладка и обслуживание коммуникаций на морском дне, монтаж и осмотр нефтегазодобывающих платформ на шельфе, видео- и топосъемка дна, исследование флоры и фауны, поиск полезных ископаемых, используются подводные аппараты различного назначения.

Обычно связь между подводным аппаратом и надводными кораблями или береговыми базами осуществляется либо по кабелям, либо с помощью специальной аппаратуры звукоподводной связи. При этом операторы, находящиеся на корабле или на берегу, испытывают определенные трудности с «визуализацией» местонахождения объекта под водой. То есть, известны расстояние до аппарата, глубина погружения и скорость движения, но представление этих данных на мониторах — это обычные плоские картинки с массой дополнительных меток. Если дать оператору трехмерную картину обстановки, надежность и адекватность управляющих команд, передаваемых на подводный аппарат, существенно возрастет.

Как же родилась идея применения КОМПАС-3D в этой области? Некоторое время назад в Государственном Метрологическом Центре Гидроакустических Измерений (ГМЦГИ) ГП ВНИИФТРИ при выполнении научно-исследовательских работ возникла задача непрерывного контроля местоположения и пространственной визуализации маневрирования подводного аппарата. Кратко ее суть состоит в следующем.

Сигналы подводных гидроакустических маяков поступают на вход блока предварительной обработки, где происходит их фильтрация и выделение информативной части, необходимой для определения координат объекта и расчета параметров его движения. Подготовленные данные направляются в память компьютера через аналого-цифровой преобразователь (АЦП), встроенный в системный блок. Цифровой поток непрерывно обрабатывается программой расчета по специальным, достаточно сложным алгоритмам. В процессе работы формируются данные о дистанциях от реперного излучателя, установленного на объекте, до каждого из маяков. Выполняется оценка скорости движения, рассчитываются координаты. Затем необходимо осуществить отображение движущегося в пространстве объекта.

Для этого нелогично разрабатывать собственный программный продукт, и в ГМЦГИ воспользовались возможностями системы КОМПАС-3D, которая эффективно применяется для проектирования различных подводных измерительных устройств. Программисты Центра создали Библиотеку анимации для КОМПАС-3D. Она была написана на Visual C++ с использованием инструментальных средств разработки приложений КОМПАС-Мастер. Эта Библиотека получает от расчетного программного модуля значения координат объекта и управляет перемещением соответствующей модели в сборке, являющейся трехмерным изображением акватории с установленными на ней гидроакустическими маяками. Вся система работает в масштабе реального времени с тактом от 0,5 до 4 секунд. При этом оператор берегового поста управления, наблюдая все перемещения объекта в поле маяков, контролирует маневры подводного аппарата и имеет возможность при необходимости вмешаться в процесс его работы.

Структурная схема аппаратуры решения координатной задачи
Рис.1. Структурная схема аппаратуры решения координатной задачи

Почему именно КОМПАС? Несмотря на то, что имеется достаточно большое количество программных пакетов для трехмерного моделирования и анимации, КОМПАС привлек специалистов Центра по следующим соображениям. До последнего времени, как сказано выше, система уже использовалась в ГМЦГИ «по прямому назначению" — при разработке приборов и оборудования для научных экспериментов. Кстати, в другом подразделении ГП ВНИИФТРИ, Институте метрологии времени и пространства (ИМВП), КОМПАС также давно применяется для аналогичных целей (подробнее см. статью «КОМПАС шагает в ногу со «временем"», САПР и графика, спецвыпуск 2001 г.). Проектируя различные измерительные подводные устройства в среде КОМПАС, конструкторы получают набор уже готовых чертежей и моделей маяков для помещения их в общую модель акватории. Имея набор ранее измеренных сечений, средствами КОМПАС легко создать рельеф дна акватории. А в том случае, если поверхность дна построена с использованием специализированных геоинформационных систем, она передается в систему трехмерного моделирования через формат обмена IGES.

API системы КОМПАС (КОМПАС-МАСТЕР) позволяет создавать прикладные программы с помощью таких мощных средств, как Visual C++, что ограничивает функциональность измерительной системы только ресурсами компьютера. Это важно и актуально для дальнейшего развития аппаратуры при использовании ее в составе каких-либо комплексов, в том числе и распределенных, функциональные узлы которых связаны локальными вычислительными сетями.

Немаловажную роль сыграло и то обстоятельство, что с компанией АСКОН у ГМЦГИ сложились давние партнерские отношения. Очень помогла в данном случае Служба технической поддержки фирмы, которая оперативно решала возникавшие проблемы, быстро находила ответы практически на все поставленные вопросы.

К сожалению, в журнале невозможно продемонстрировать работу библиотеки анимации, поэтому просто приведем изображение условного подводного аппарата (рис.2) и «снимок» одного кадра в акватории (рис.3).

Изображение подводного аппарата
Рис.2 Изображение подводного аппарата
Рис.3 «Снимок» кадра в акватории
Рис.3 «Снимок» кадра в акватории

Появление подобной библиотеки открывает очень интересные перспективы. Она предоставляет возможность решения на более высоком уровне многих конструкторских, научно-исследовательских и прикладных задач, позволяет визуализировать кинематику устройств, заставить их двигаться в виртуальном пространстве. Кроме того, при помощи специальной аппаратуры измеряется реальное размещение различного подводного оборудования. Эти данные также могут передаваться через Библиотеку анимации в общую модель акватории в режиме реального времени. Таким образом, можно с высокой степенью достоверности построить трехмерный образ акватории. Сейчас программисты ГМЦГИ совместно с подразделением разработки компании АСКОН ведут работы в этом направлении.


Другие статьи...

Вход на сайт

E-mail:
Пароль:
  Я не помню пароль.

Восстановление пароля

E-mail:
На указанный при регистрации email будет отправлено письмо с паролем