CAD/CAID軟體3D曲面建模能力比較

這篇主要是比較各種CAD/CIAD軟體曲面建模能力
包含的軟體有:
– Rhinoceros
– Autodesk Alias
– Autodesk Inventor
– Autodesk Fusion 360
– 3DS Solidworks
– Siemens UG NX
– Siemens Solid Edge
– PTC Creo Parametric
– Solidthinking
– Onshape

比較的項目主要有:
– 3D曲線支援能力/平面及軸向鎖定/鎖點能力/3D曲線編輯
– 曲面生成及修改/合併線段選擇能力
– 連續曲率能力(G1/G2/G3..等)
– 特有建模方式
– 分析工具 (Curvature/Zebra/…等)
– 顯示能力 (曲面反射顯示/即時視圖渲染)
– 操作介面 (指令圖示/分割視圖/快速視角切換/平移旋轉操作)
– 執行順暢度 (硬體需求/軟體穩定度)
– 其它能力
– 總評及推薦指數


  • Rhinoceros

Rhino是一把萬能的瑞士刀,很特別的一個軟體。
– 3D曲線支援能力
支援各種類型的3D曲線,遠超過大部份軟體好幾條街。
而且不像其它大部份軟體,他的曲線並不需特別劃分為2D或3D曲線。
操作類似Autocad,各式各樣的操作編輯都不是問題。
– 曲面生成及修改
Rhino主要缺點是他並非參數式建模
雖然可透過history功能來達成類似效果(例如修改曲線之後曲面跟著更新)
但history很容易在操作過程中失去連結
而且他的操作大部份是指令式的,曲面生成缺乏圖像化的介面,必需循序選擇構成的線
生成曲面之後也沒法回頭修改構成
另外生成曲面時也不支援合併線段選擇
– 連續曲率能力
基本上都可達到G2,曲面相接指令支援到G4。
– 特有建模方式:
強大的視覺化程式語言建模(Grasshopper),但一般曲面建模用不太到這個。
– 分析工具
Curvature/Zebra都支援,但介面及顯示略顯粗糙。
– 顯示能力
視圖中曲面可即時顯示環境反射。
視圖渲染效果在Rhino 6之後還不錯,而且顯示也很輕快。雖然畫面並非驚豔的那種等級,不過以效能來講算是非常好的平衡了。真要漂亮的圖的話還是去跑render吧。
– 操作介面
Rhino是座指令山,指令圖示多的可怕,而且圖示很小也缺乏即時說明,經常都要一邊查詢文件才知道指令的作用。
預設是4分割視圖,可放大單一視圖,但他在處理等角/遠近透視的顯示方式有點奇怪。透視視圖和其它三個操作有些微妙的差別。
視圖上沒有快速視角切換的方塊,只能透過工具列圖示,或是按快速鍵切換。
可自定平移旋轉操作,滑鼠單手操作不是問題。
– 執行順暢度
軟體運行輕快,而且穩定度極佳。
– 其它能力
各種類型檔案匯入能力非常強大。
可以寫script。
對polygon支援度極友善,並支援類似3DS的材質編輯器。
幾乎也能取代一部份3DS的工作了,CAID軟體中很少作到這麼跨界的。

– 總評
操作有點累人,但他什麼都能作,是居家必備良藥。
– 推薦指數:****


  • Inventor

我其實還蠻喜歡Inventor,但是…
– 3D曲線支援能力
支援3D曲線(2D/3D獨立)
平面及軸向鎖定/鎖點能力都不錯,在參數式軟體裏面難能可貴了。
提供兩種不同控制方式的曲線(Handler或Control point),繪製後可從右鍵選單自由轉換,這方面是不錯,不過一開始就不需要分成兩種吧?
但3D曲線編輯的部分限制較多,而且操作性極差
調整曲率時必需在每個節點上按滑鼠右鍵,從選單中才能打開handler
而且必需打開移動指令才能調整,不能直接拉
每次移動指令只能處理一個點,必需按OK後,再次開啟才能選下一個點。
這操作方式實在是太折磨人,0分。
– 特有建模方式
Autodesk花錢買斷的T-Spline建模,不得不說真喵的好用。(Rhino 5之前也有T-Spline插件可用,現在被A社買走啦 :p)
– 顯示能力
非常漂亮。
– 操作介面
快速視角切換的小方塊方便好用。
滑鼠無法自訂視角操作方式。
總評
Inventor介面和顯示都很不錯,功能也越來越強大,拿來作工件是很好的,但就他的3D曲線編輯實在是用不下去,所以其它部份我也就不詳細寫了。
推薦指數:?


  • Fusion 360

Fusion雖然算是免費軟體,但他的一些功能甚至比同為Autodesk的Inventor這老大哥還要優秀。
– 3D曲線支援能力
Fusion基本上沒有建立3D曲線的功能,所有的曲線在建立時都必需依附在指定的平面。
但比較妙的是他的2D曲線竟然可以拉高程,或是透過抓點方式突破2D限制。
所以Fusion就處於一個微妙的狀態。
他既不支援3D曲線,又比一般參數式軟體更支援3D曲線
等於是可以支撐2D/3D線並存,不硬性規定2D線一定得躺在地上了。
繪製3D線時沒有平面鎖定能力, 只能平躺到地上再拉出來。
但如果是直線的話可以籍由鎖定軸向突破天際
所以說Fusion的3D曲線是處於一種很有趣的狀態,如果能直接支援3D的話就很好用了。
3D曲線編輯也是跟Inventor一樣必需透過Move指令,但他可以連續選點,也不用另外開啟Handle,用起來算是還能接受。
提供兩種不同控制方式的曲線(Handler或Control point),但無法在兩者間切換也是比較可惜的地方。
– 曲面生成及修改:
生成曲面時無法合併選擇線段
曲面生成的介面還算可以,但略有陽春感。
– 連續曲率能力
大部份的曲面都可支援G2連續。
– 特有建模方式
Autodesk花錢買斷的T-Spline建模,不得不說真喵的好用。
– 分析工具
Curvature有,但顯示線條有點粗。
Zebra有,可自定幾組不同的物件顯示,但沒法一次全部顯示反而覺得有點麻煩。
– 顯示能力
Fusion需要切換到Render介面才能顯示物件指定的顏色
繪圖介面和顯示介面一鍵切換其實也不算壞事,兩個介面可以有不同的檢視設定
但他的環境貼圖反射在Render介面是用柔化的方式顯示,沒法直接看到反射的細節
他支援視圖內的ray trace即時運算
此時就能看到反射細節,而且ray trace算圖自然很漂亮的了
但如果得靠這種方式來檢視反射,反應就不是那麼直接,且CPU負擔也大。
整體來講算是不錯啦,尤其視圖內ray trace即時運算可不是大部份軟體會有的。
– 操作介面
Fusion的介面設計在眾多軟體裏面算是極度優秀的,介面漂亮,簡單輕爽易懂
所有指令圖示都非常清楚,而且還附帶即時說明
可切換1或4分割視圖
跟Inventor一樣快速視角切換的小方塊,方便好用。
滑鼠可選擇數種平移旋轉操作,單手操作也不是問題。
– 執行順暢度
執行時系統負擔不大,還算輕快。
軟體偶有不穩定閃退情況發生,但他自動回復功能作的還不錯,所以沒有造成太大困擾。
– 其它能力
雲端型的軟體,軟體自動更新永遠保持在最新版
除了隨處可畫以外,檔案分享交流也相當方便。
– 總評
一直在進化的Fusion,有些不足的功能持續在加強,是個使用起來相當愉快的軟體。
推薦指數:****


  • Solidworks

– 3D曲線支援能力
支援3D曲線,2D/3D線各別獨立
平面及軸向鎖定:按tab鍵可切換繪製平面簡單方便,直線可鎖定軸向
鎖點能力:一般,很多情況下需要使用relation幫忙定位
還好他提供直接在3D線模式下建立補助平面,算是就比較麻煩一點但還能接受
3D曲線編輯:基本上SWX的曲線打上兩個端點之後產生的是一個3 dregree的曲線,含端點總共4個控制點
SWX曲線的handler可獨立調整切線方向或是切線延長切線影響範圍,在同類軟體裏面算是相當的好用的調整方式
同時也可以打開控制點的顯示,直接修改控制點的位置
缺點的話就是他的handler若只想針對單一平面調整會有些困難,經常可以看到一些示範影片中調整了上視圖的曲線之後側視圖的就跟著跑掉,一直來回調整
另外調整handler時經常造成閃退,以及handler經常無故消失無法操作是比較頭痛的問題
還有一點比較奇怪的是在開啟遠近透視的情況下,從上視圖拖曳點移動,會發現連垂直位置也受到影響
– 曲面生成及修改
SWX的曲面生成介面非常好用,可任意不按順序修改構成曲線
也可以選擇截斷曲面的位置,這點可大幅減少配合曲面截斷曲線的需要
合併線段選擇能力:SWX的Selection Manager也是一個相當好用的功能
可以選擇合併不同線段來構成曲面,也是其它軟體比較缺乏的設計
但他的Selectin Manager操作上還是略嫌煩瑣就是。
– 連續曲率能力(G1/G2/G3..等)
基本上都可支援到G2。
– 特有建模方式:應該沒有。
– 分析工具
Curvature/Zebra都相當方便易用。
– 顯示能力
曲面反射顯示:開啟顯卡Realview功能後可直接在視圖顯示反射,速度上還算不錯,相當的實用。但缺點是即使作適當調整後仍稍有些過曝感覺。
即時視圖渲染:即時視圖不支援ray tracing,不過其實也不太需要就是。
– 操作介面
指令圖示:功能清楚,安排容易上手。
分割視圖:可切換分割。
快速視角切換:沒有切換視角的小方塊,需要用工具列切換比較不直覺
平移旋轉操作:中鍵旋轉,似乎無法自定右鍵功能。
– 執行順暢度
硬體需求:繪圖時CPU佔用比其它軟體來的高,隨便畫個曲線都能聽到CPU風扇起飛的聲音。
軟體穩定度:不佳,經常遇到閃退情況。
閃退時自動回復功能經常失效,或是乾脆完全都不作用,造成工作進度的損失。
奇怪的問題不少,使用上的體驗並不是很好。
– 總評
SWX提供了方便的操作介面,很好的把一些艱澀的3D建模觀念隱藏起來
但同時又還能保有調整上的靈活性
是一個好學、容易操作、功能上各方面都蠻均衡的軟體
但就是系統負擔較重,以及無所不在的臭蟲讓使用上的體驗大打折扣。

– 推薦指數:****


  • Onshape


  • Siemens UG NX

– 3D曲線支援能力
3D spline無法連續繪製,每條線都是一個獨立的feature
抓點及平面/軸線鎖定還不錯
但使用上不直覺,必需在feature面板上指定
我還是搞不懂為什麼只是畫個線,視圖上得出現三種不同長像的軸向圖示
– 連續曲率能力
打從畫線開始就已經跳出G2 G3 G4的選項
頗為專業的感覺
– 操作介面
NX介面是一個很難理解的狀態
比如單視窗/四分割視窗沒有作切換的icon,得載入視窗設定檔才能用
而且切換到分割視窗之後很多功能的反應明顯只針對第一個視窗,其它三個就像是不存在一樣直接無視
– 總評
我對他瞭解不多,只覺得操作介面設計奇怪的地方蠻多的


  • Siemens UG NX Shape Studio

NX除了一般的part以外,還有個Shape Studio模式
裏面畫線的部份和part差別不大
但多了個NX Realize Shape的表面建模方式
– 總評
還是覺得喜歡不起來就是…


  • Siemens Solid Edge

– 3D曲線支援能力
平面及軸向鍞定直接從座標圖示切換,或是按Z切換鎖軸,按X切換鎖平面,相當不錯
兩條相交的3D直線無法取交點 (但2D直線就可以)
3D spline並不包含在3D sketch裏面,而是歸類在surfacing裏面,這點相當奇特
而且和NX一樣,每條spline會變成一個獨立的feture無法連續繪製
不愧是NX同廠的產品,連糟的地方都一模一樣
他3D spline只支援一種叫Keypoint Curves的曲線,也就是用點指定曲線位置
但最糟的是畫完曲線之後我找不到能夠編輯他的方法…
感覺他的曲線是NX的弱化版 (NX就已經很弱了好嗎?)
– 操作介面
操作介面外表跟Solidworks頗為相似(就連名字也相似,但他們是不相干的軟體)
跟NX比起來反而覺得這軟體正常多了
有快速視角切換的小方塊,方便好用。
滑鼠無法自定平移/旋轉操作,而且開發人員也認為沒必要讓你自定的樣子。
– 曲面生成及修改
因為畫線太令人偒心,這部份就沒特別嘗試
而且看他的功能表似乎連Solid直接建模的功能也沒有,一定得從sketch長出來嗎?
– 總評
我對西門子不敢抱太大期望了。


  • Creo Parametric

– 總評
5.0版沒看到3D曲線的工具列,放棄測試。


  • AliasStudio


  • Solidthinking Evolve

參數式曲面軟體
– 3D曲線支援能力
線不需區分2D/3D
平面及軸向鎖定:有
鎖點能力:有,但有用起來感覺怪怪的
畫線的時候不會先出預覽,按第二點的時候線才會跑出來
– 曲面生成及修改
參數式的,可以回頭修改曲面構成的線段
但他的選擇介面並不好用,雖然有介面但還是得全部照順序選,要修改的時候也只能整個重來
有點像是指令式的硬套上個皮那種調調
合併線段選擇能力:好像有
– 連續曲率能力
有看到G2的選項
– 特有建模方式
PolyNURBS,看起來是有點像T-Spline那樣可以拉網格
– 分析工具 (Curvature/Zebra/…等)
Zebra:有,但似乎只能設定直向/橫向,沒有其它參數可調
– 顯示能力 (曲面反射顯示/即時視圖渲染)
有即時視圖渲染(ray tracing),速度似乎不太理想
有另一個顯示反射環境貼圖的模式,但無法與其它模式併存
可以用但不是很舒服的設計
– 操作介面 (指令圖示/分割視圖/快速視角切換/平移旋轉操作)
介面和圖示都還蠻醜的,操作的邏輯也不是很好
四分割的情況下,平面的那幾個視圖無法旋轉
沒有快速視角切換
預設是滑鼠右鍵旋轉,但中鍵沒作用,似乎也沒法設定
– 執行順暢度
3D顯示似乎是還好,介面反應有時覺的有點慢
– 總評及推薦指數
這軟體有他獨到的地方,但感覺介面方面還能再加強


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