国产三维CAD华天软件STNOVATION 几何造型内核CRUX IV 解析

admin管理员组

文章数量:1567915

国际主流的建模设计模式

1.SINOVATION产品发展史

SINOVATION软件作为一款从日本引进源代码技术基础上开发的工业设计软件，华天软件购买日本UEL公司CADmeister软件源代码！

三维CAD软件不只是设计工具,还包含知识和经验的凝练,不掌握源代码,就只能永远跟在别人的后面。“国外的软件公司都有工业背景,UEL公司原来就是主要为丰田公司的汽车生产服务的,20多年都是围着制造业在转。”制造业发达,才可能有高端的制造业软件,因为软件归根结底是对生产经验的一种总结。

依托目前国内最大的3D CAD/CAM研发团队，梅敬成博士主导开发具有自主知识产权的3D精确几何工具——SINOVATION，通过引进、消化、吸收和再创新，华天软件成为国内少数的具有全部源代码的CAD/CAM系统开发商；

在三维CAD/CAM领域，自主版权的三维CAD/CAM软件SINOVATION，拥有全部的软件源代码，可为用户量身定做专用的高效设计制造平台。在3D可视化领域，自主知识产权的三维轻量化浏览器SView，支持各种通用CAD的数据直接读取。在三维工艺、汽车整车信息化、建筑BIM、工业机器人等多个领域，华天软件都有拥有自主研发技术，占据一席之地。

华天软件拥有三维内核和约束求解器两大核心技术，有实力有能力和欧美产品直接竞争市场，扭转长期依赖国外工业软件的局面，实现国产化替代。

1）2007年11月开始，华天软件与日本UEL公司进行历时半年之久的考察交流与合作洽谈，就CAD/CAM核心技术合作事项达成一致，并于2008年5月25日正式签约。

2）2009年4月，华天软件在北京正式发布了具有中国自主版权的CAD/CAM软件系统SINOVATION V1.0

3）2010年3月正式发布SINOVATION V2.0，增强CAM加工、注塑模具、冲压模具功能，提供面向冲压模具设计的棱线扭转、回弹补偿等功能。

4）2011年5月完成并正式发布SINOVATION V3.0版本，完善建模、装配、工程图功能，并全新开发了DWG/DXF接口，实现对DWG/DXF数据的最佳交换。

5）2012年3月完成并正式发布SINOVATION V5.0，升级了CAD系统内核平台，新的平台支持充分发挥了64位操作系统高效能、支持多线程处理，提供直接建模、满足冲压模具设计需求的凹R回避功能等。

6)2014年1月基于新平台发布SINOVATION V6.0，提供主流的Ribbon界面，支持Direct3D显示技术，改进数据转换功能，支持实时预览及手动控标拖拽，改进了易用性和操作性等。

7）2014年12月完成并发布SINOVATION 7.0，改进操作性，增加钣金设计、铸造工艺设计、针对冲压模具的间隙设计等功能。

8）2015年12月完成并发布SINOVATION 7.2，改进基础功能与操作性如插入零件、重心点提取、移动复制改进、基本基准面显示等，铸造工艺功能改进，间隙设计改进。

9）2016年12月完成并发布SINOVATION 8.0，重点增加模具结构设计EDD模块。
对平台做了大量的改进，如为了提高大规模数据的操作性，对打开文件、装配更新、STL图形显示、数据保存等进行了效率上的改善。改进基础功能与操作性如直接打开或保存为其他格式的数据、支持双启动、选项面板等。改进数据交换。

10）2018年12月完成并发布SINOVATION 8.1，在基础改进基础上进一步加强模具功能，增加如MISUMI标准件的支持调用，STL精确变形，模具结构设计EDD强化等。

11）2019年9月发布SINOVATION 9.0版本，2020年7月发布SINOVATION 9.1版本，将平台改进的成果纳入，并重点支持冲压模具的A面重构，研发Mold Creator模块支持注塑模具设计等市场。

自2009年SINOVATION V1.0发布以来，针对机械、汽车、模具、航天等领域用户的实际使用需求，华天软件不断改进产品的易用性、操作性，有针对性地研发回弹补偿、间隙设计、铸造工艺、石化静设备设计等新模块或新产品，旨在提高用户的设计效率，缩短产品研发周期。

SINOVATION是结合国内外工业界最佳实践、体现国际最先进制造水平的拥有自主版权的高端三维CAD/CAM软件，是华天软件在国家的支持下与国内外优势企业精诚合作的结晶。它充分考虑了工业产品设计需要，具有灵活强大的建模功能、复杂曲面的创建能力、强大的装配功能、易于定制的制图标准与快速的工程图出图能力，支持国际主流CAD数据的交换等功能。SINOVATION软件在汽车、覆盖件模具与塑料模具的设计制造上具有很强的工程背景，其软件技术在日本及欧美受到各大汽车制造厂、模具制造企业的好评和肯定，无论是车体造型设计、引擎零件装配设计还是冲压、塑料模具设计、模具加工，SINOVATION都以专业系统自居，其融合了汽车厂及一流模具制造厂的专业技术与实际经验，为中国制造业提供了最佳设计制造解决方案。

A.SINOVATION软件包含了国际先进制造企业的设计制造技术与经验；
B.与同类软件相比最注重工程细节设计；
C.工业验证的数据格式转换工具，降低企业不必要的投资；
D.高压缩率高保真的轻量化交流格式便于三维的应用拓展；
E.拥有全部的CAD/CAM软件源代码，可为用户量身定做专用的高效设计制造平台；
F.可基于SINOVATION，为企业提供集成化的设计开发环境，实现产品数据的紧密集成和过程管理；
G.借助SINOVATION，用户将极大的降低软件使用和维护成本，显著提升产品创新能力，轻松应对市场。

华天软件拥有SINOVATION的全部源代码，与同类CAD/CAM软件相比，SINOVATION更注重工程细节设计和思维的开放性，可为用户量身定做专用的高效设计制造平台。我们的关注点一直在如何更好地满足用户需求，并为用户提供性价比高持续性强的专业设计系统的开发上，这是其他国内企业所不具备的，尤其是代理企业。

SINOVATION模块结构

2.SINOVATION产品体系架构

SINOVATION软件是针对现代机械制造业创新设计和工程设计的需求，在CRUX内核基础上开发出的具有完全自主知识产权的可扩展的高端三维CAD/CAM系统。
SINOVATION在核心平台、通用构件、行业专用软件三方面取得了重大突破，打破了国外CAD/CAM三维软件系统的市场垄断，大大促进我国制造业设计与创新能力的提升。

其完美的实用性、杰出的功能特点与优良的系统架构有着密不可分的关系。

2.1软件架构

2.1.1 CRUXIV内核

三维CAD系统的关键在于几何造型内核，它是三维数字化设计系统的算法核心，直接影响到整个数字化设计系统的运行效率、稳定性、健壮性和可扩展性。

SINOVATION软件采用具有国际先进水平的自主产权几何内核CRUXIV。该内核具有强壮的建模能力，集线框、曲面和实体造型于一体，并将这三种表示统一于数据结构中，为各种3D造型应用的开发提供了几何造型平台；内核扩展性强，能够满足汽车、机械、电子、模具等行业CAD/CAM软件开发的要求；可提供目前最先进的设计功能，如知识重用、简易的操作应用、数据管理及特殊应用开发等功能。

2.1.2平台结构

SINOVATION软件平台结构由下至上主要包括基础层、核心层、框架层、通用功能层和行业应用层五部分。

其中，基础层主要对CAD/CAM平台起到支撑作用，管理相应的内存使用、图形显示、与操作系统的交互和系统日志等。

核心层主要包括各种模型、工程图、加工、分析等函数库，以及与各类函数库相关的显示、数据库管理和开发等，它是上层功能实现的基础，也是CAD/CAM平台的核心部分。

框架层通过GUI、命令管理、参数化管理、插件管理、调度管理和监控等模块对CAD/CAM平台进行开发、管理和优化。

通用功能层提供了通用建模、工程图、装配建模、设计导航、CAM、数据交换等通用功能，涵盖了企业进行设计和制造的基础功能模块。

行业应用层则是在CAD/CAM一体化平台和支持自定制的API应用开发平台的基础上，逐渐形成面向航天、模具等行业的专业化CAD/CAM系统，建立典型产品或零部件的专业设计系统，可提供注塑模、冲压模、消失模、铸造、工装夹具设计等专业功能以及典型产品和零部件的设计向导。

2.2API二次开发接口

为提高CAD/CAM系统的开放性，SINOVATION软件支持用户对系统的自定义与二次开发，为开发人员提供全新的ADK应用开发包和面向对象的API应用开发接口，支持C函数的第三方开发模式和采用COM接口等工具的开发模式。

SINOVATION提供的二次开发接口，可以最大限度地减少重复开发工作，将数据访问与数据结构细节分离，使应用系统开发者着重于功能的构造和实现，无须关心数据细节，而且开发出来的功能可以不受SINOVATION软件升级的影响，体现了组件对象模型的软件设计思想。

2.3与PDM集成

由于国外主流CAD软件在产品模型数据访问上和接口上的限制，导致国产PDM深化应用受到了限制，严重影响用户使用。SINOVATION提供了与PDM产品数据管理系统的集成接口，为实现SINOVATION与PDM系统的紧密集成提供了可靠地解决方案，可保证用户产品数据的准确定，提升用户设计制造效率。

3.SINOVATION产品介绍

3.1 SINOVATION概述

SINOVATION体现国际最先进设计制造水平的自主版权三维CAD/CAM软件，软件易学易用；具有混合建模、参数化设计、直接建模、钣金以及产品设计动态导航技术；提供CAM加工技术、冲压模具、注塑模具设计以及消失模设计加工、激光切割控制等专业技术提供产品制造信息PMI及可以与PDM、CAPP，MPM等管理软件紧密集成的三维数模轻量化浏览器；支持各种主流CAD数据转换和用户深层次专业开发。

借助SINOVATION，用户将极大的降低软件使用和维护成本，显著提升产品创新能力，轻松应对市场竞争。

3.采用主流的Ribbon界面

默认采用Ribbon工具栏界面；支持工具栏的定制以及快捷键的设置。

3.1高效率的特色设计工具

3.2方便快捷的装配设计

3.3高效便捷的二维出图

熟悉的二维制图环境

3.4高精度的CAM加工

4.梅敬成博士（华天软件首席科学家）

有桐在兹 凤凰自来-山大华天 梅敬成

梅敬成，男，1964年3月出生，国籍：法国，籍贯：湖北黄冈麻城市。1990年毕业于法国国立工艺学院机械工程专业，博士学历。归国前在法国think3 公司工作。2011年到山东山大华天软件有限公司工作，担任首席技术官职务。

梅敬成博士1984年毕业于华中科技大。同年，刚过弱冠之龄的梅敬成负笈欧洲，来到法国高等材料与机械构造研究院，苦心孤诣，潜心问学。1992年获得博士学位后，先后入职法国达索系统 (DASSAULT SYSTEMES) 公司、法国think3 公司，从事CAD/CAM/CAE研究。业精于勤，为人所尊；累累硕果，为人所羡。

梅博士与导师合影

梅敬成早年远赴法国高等材料及机械构造研究院攻读机械工程专业，之后顺利考取法国国立工艺学院攻读博士学位。毕业后，梅敬成怀揣着激情和梦想，来到享有世界声誉的法国CAD软件公司CISIGRAPH，负责CAD/CAM软件的研发。

梅敬成作为开发部数学水平最高的研发工程师，很快成为技术骨干，对所有的项目提供算法支持。期间还开发了一款高效的STL接口，不到一年时间给公司带来了上百家客户，如奔驰、宝马等知名汽车制造商。作为资深顾问，梅敬成在著名软件公司DASSAULT SYSTEMES工作一段时间后，于1999年底加盟think3。作为公司的前沿研发经理，梅敬成和他的团队把一款通用机械CAD软件(ThinkDesign)开发成了世界上顶级的工业设计和冲压模设计软件，成为think3公司最有价值的部分。

ThinkDesign :外板件回弹补偿,冲压回弹面补偿、模面优化.

身在法国享有世界声誉的CAD软件公司里，梅敬成尽管如鱼得水，但他一直在寻找报效祖国的最佳方式。2008年think3进军中国市场，成立了北京Extech合资公司。公司总部派梅敬成到北京做执行副总裁，全权负责产品的规划和研发。

2010年12月怀揣着“发展国产自主知识产权的三维CAD/CAM软件”的激情和梦想，加盟山东山大华天软件有限公司，担任华天软件副总经理、首席技术官、技术研究院执行院长。

5.目前市面上的CAD内核;

梅敬成 三维CAD软件发展历程：过去 现在和未来

以下为SV与NX、CATIA，ZW3D，CAXA实体设计的总体对比（不含专业模块的对比）：

CAD内核：

虽然很重要，但市场很小，内核公司单独存在是无法存活的。2000年Spatial被达索系统收购。历经14年之后，著名的几何建模内核ACIS终于归到了大型CAD厂商手中。跟它的前一代几何内核一样，嫁个大户人家，是最好的选择。然而，在此之前，CATIA跟ACIS一点关系没有。CATIA都是土生土长的内核。高傲自负的法国人一直在为CATIA完善自己的几何造型引擎，从原来的曲面造型到后来的基于BRep的实体造型。甚至，CATIA也没有购买通用约束求解器，而是自己开发。

直到后来，CATIA决定把底层部分独立出来，单独做成独立的生意。达索也是花了好几年时间，才把所谓的几何内核独立出来，就是CGM。

因此，购买ACIS，对CATIA而言，主要出于商业需要和数据交换。 如此一来，Parasolid和Acis分别被西门子、达索控制着，已发展为巨大的深坑，并成为两个大的阵营。 AutoCAD、MDT和Inventer、Microstation均采用ACIS几何造型器为内核。 而UG、 SolidWorks、SolidEdge则采用Parasolid几何造型器。

在这些三维 CAD的实体几何造型内核中，老将Parasolid和ACIS是几何建模系统的两棵老根，由于一开始就相对独立发展，比较著名，也成就了一代又一代的CAD厂商；加上达索的CGM，是市面上能买到的三款商业化几何引擎。

ACIS,Parasolid,OPENCASCADECAD几何内核对比

1.ACIS

ACIS是美国spatial technology公司的产品，是应用于CAD系统开发的几何平台。它提供从简单实体到复杂实体的造型功能，以及实体的布尔运算、曲面裁减、曲面过渡等多种编辑功能，还提供了实体的数据存储功能和SAT文件的输入、输出功能。

ACIS的特点是采用面向对象的数据结构，用C++编程，使得线架造型、曲面造型、实体造型任意灵活组合使用。线架造型仅用边和顶点定义物体；曲面造型类似线框造型，只不过多定义了物体的可视面；实体造型用物体的大小、形状、密度和属性（重量、容积、重心）来表示。

ACIS产品使用软件组件技术，用户可使用所需的部件，也可以用自己开发的部件来替代ACIS的部件。ACIS产品包括一系列的ACIS 3D Toolkit几何造型和多种可选择的软件包，一个软件包类似于一个或多个部件，提供一些高级专业函数，可以单独出售给需要特定功能的用户。ACIS产品可向外出售接口源程序，同时鼓励各家软件公司在ACIS核心开发系统的基础上发展与STEP标准相兼容的集成制造系统。

2.Parasolid

Parasolid是一个几何建模内核，最初由Shape Data Limited开发，现在由Siemens PLM Software（前身为UGS Corp.）拥有，可以被其他公司许可用于其3D计算机图形软件产品。

Parasolid的功能包括模型创建和编辑实用程序，如布尔建模操作，特征建模支持，高级曲面设计，加厚和挖空，混合和切片以及图纸建模。Parasolid还包括用于直接模型编辑的工具，包括逐渐变细，偏移，几何替换以及通过自动再生周围数据来移除特征细节。Parasolid还提供广泛的图形和渲染支持，包括隐藏线，线框和绘图，曲面细分和模型数据查询。

3.ACIS和Parasolid对比

4.OPENCASCADE

Open CASCADE （简称OCC）是一开源的几何造型引擎。基于该建模引擎发展了若干CAD/CAE/CAM软件，如国外的FreeCAD、HeeksCAD，国内的AnyCAD。Open CASCADE（简称OCC）为开源社区比较成熟的基于BREP结构的建模引擎，能够满足二维三维实体造型和曲面造型，国内研究和使用它的单位也越来越多.OCC可以分为建模、可视化和数据管理（OCAF）三大模块。其中建模为核心组件；可视化组件基于OpenGL，相对其他的三维可视化OpenGL平台（如Coin3d，OpenInventor，Ogre3d，OSG，VTK等）,功能简单，并且显示效果比较差，不能充分利用GPU硬件加速；OCAF采用树的方式管理数据，使用比较复杂，效率比较低，并且不适合自定义扩展。因此，不推荐使用OCC的可视化和数据管理组件.

CAD几何建模技术自20世纪60年代以来已发展近60年，取得了辉煌成就，被评为20世纪十大工程技术创新。经过几十年市场竞争演化，CAD技术与产品已形成垄断。自2000年以来，德国西门子公司和法国航空巨头达索公司开展了大规模并购，打造全生命周期工业软件体系，进一步巩固强化其技术和市场优势。在CAD技术产品发展过程中形成的关键“卡脖子”中间件也分别被西门子、达索收购，西门子掌控了几何引擎ParaSolid、几何约束求解引擎DCM，达索则收购了几何引擎ACIS和多领域约束融合技术公司Dymola，实现了几何建模与功能建模的融合，在多领域融合引擎技术上占得先机，并推出了CATIA V6 3DE。

特别需要指出的是，AutoDesk公司为了自身技术安全，1998年以源代码方式购买了ACIS技术，独立发展几何引擎，打造了ObjectARX架构体系。在西门子公司收购DCM后，AutoDesk在新一代云CAD开发中，抛弃了DCM，自行开发几何约束引擎VCS。

同样为了技术安全及不受制于西门子公司，达索公司在几何约束引擎方面采用了俄罗斯LEDAS公司开发的几何约束求解引擎LGS。LGS（2D 3D）组件包括二维（LGS 2D）和三维（LGS 3D）约束求解器，第一个版本的研发时间为2001年，该组件采用C++编写，算法采用高度优化的非线性求解器（Highly Optimized In-house Non-linear Solver）、几何分解方法以及启发式方法。LGS在约束求解方面被认为是仅次于D-Cubed的几何约束求解引擎，主要客户对象包括Cimatron（现属 3D Systems）、CD-adapco（现属Siemens PLM Software）、ASCON、Dassault、ODA等。LEDAS为Dassault提供了12年的约束求解技术支持，并将约束求解器集成在CATIA V5中。

拥有高水平的内核，是发展自主CAD/CAM/CAE和的核心工作。然而，世界上几何引擎不多了，基本处于垄断地位。中国人手里的中望的Overdrive内核（本来是美国VX CAD的内核，2010年被中望收购）和华天的CRUX IV （华天CAD系统SV的内核）等。

然而，这件事情完全不能商业化。例如中望，也曾经考虑做一套更商业化的内核。然而市场需求并不支持。最大的几何内核Parasolid一年的生意，也就是3000多万美元。如果做内核， 跟Parasolid去竞争争，是不可能活不下去的。

由于处于商业上的原因，西门子的UG，对于出售给中国内核，一直都不是太热心。于是中国很多项目，只能二选一，一般都是在跟Spatial公司进行合作。尽管ACIS的价格很高，但国内CAD厂商都只能让步。

中望3D的overdrive内核源于VX CAD，具有三维混合建模和加工功能，同时也具有A级曲面设计能力。作为独立自有的几何内核，优势是可以让CAM软件无缝的读取中望3D数据，保证数据的安全性和效率;独立自有内核的CAD也可以提供强大、灵活的API接口，让应用软件开发商基于此进行二次开发，这一策略与中望在2D CAD领域相似。

本文标签： 内核几何华天造型软件