STEP2UNV_with_Salome_for

Salome

Mesh 생성 도구는 여러가지 다양하게 많지만, 결국에는 Salome를 사용하지 않을 수 없는 상황이 되곤 한다.
즉 다른 도구들에게 없는 부족함 없이, 필요한 거의 모든 기능을 제공해 주기 때문이다.
다만 Salome는 약간 개념이 특이한 점이 있어서, 형상을 그리거나 기타 조작을 할 때 어딘가에 필요한 기능이 분명 숨어는 있기는 하지만 그것을 직관적으로 찾아서 알아서 작업하기는 어렵다. 처음에는 매뉴얼 및 포럼 등을 이리저리 뒤져가면서 익혀가는 수 밖에 없는 것 같다.

Salome to Elmer

실무적인 상황에서는, 보통 3D 모델링 데이타를 STEP 포멧으로 만들어서 시작하는 경우가 대부분이라고 볼 수 있다.
다행히 Salome는 STEP 포멧을 읽어들이고 조작하는데 비교적 안정적이기 때문에 그럭저럭 쓸만하다고 보인다.
여러개의 Parts로 구성된 Assembly STEP 파일을 한꺼번에 읽어들이고, 자동적으로 Group 분할 작업을 하고, Mesh를 생성한 다음, Elmer에서 읽어들일 수 있는 UNV 포멧으로 저장해 주는 작업을 자동화하고 싶다.
이때 Salome는 Python 기반의 Script 기능을 제공하므로, 이것을 이용하면 된다.

First step

Salome에서 일련의 작업을 수행한 후, hdf 파일을 저장하는 것과 별도로, File - Dump Study를 해서 py 파일로 저장해 주면, 작업한 모든 내역이 Python Script로 저장된다. 나중에 빈 Study 상태에서 File - Load Study해서 해당 py 파일을 로딩하면 그대로 실행되어 복원된다.
이때, py 파일을 원하는대로 적절히 수정해서 실행시키면 필요한 자동화 작업이 가능할 것이다.
Salome에서 제공하는 Python Functions들은 이곳에서 매뉴얼을 뒤져가면서 참조하면 된다.

step2unv

이런 과정을 거쳐 나름대로 만들어본 스크립트는 아래와 같다.

# -*- coding: utf-8 -*-

#################################################
#
#   STEP2UNV for Elmer with Salome
#   V02
#
#   Data: 2017-09-12
#   Modifier : DymaxionKim
#
#   - Salome 8.2
#   - Import single STEP assembly file
#   - Excecute in CUI but not Salome GUI
#   - Only for STEP format
#   - Auto Group for each solids, subshape faces, intersect faces
#
#################################################

import sys
import salome
import os

salome.salome_init()
theStudy = salome.myStudy

import salome_notebook
notebook = salome_notebook.NoteBook(theStudy)

#tolerance = 1e-10	# max tolerance for identification of vertices

#################################################
## User Inputs
#################################################
# WORKING DIRECTORY
#print("\n" * 100)
print("----------------------------------------------------")
print("Input your working directory :")
DIRECTORY = raw_input()
sys.path.insert( 0, DIRECTORY)

# File Name
print("----------------------------------------------------")
print("Input your STEP File Name :")
FILENAME = raw_input()

# Mesh Parameters
print("----------------------------------------------------")
print("----- Mesh Parameters -----")
MinMeshSize = float(raw_input("MinMeshSize[m] : ")) # specify in m
MaxMeshSize = float(raw_input("MaxMeshSize[m] : ")) # specify in m
#MeshSecondOrder = float(raw_input("SetSecondOrder[0,1] : "))
MeshSecondOrder = 1
print("SetFiness ::: 0=VeryCoarse, 1=Coarse, 2=Moderate, 3=Fine, 4=VeryFine, 5=Custom")
MeshFineness = float(raw_input("SetFineness[0~5] : "))
if MeshFineness==5:
	MeshSegPerEdge = float(raw_input("  MeshSegPerEdge[ea] : "))
	MeshSegPerRadius = float(raw_input("  MeshSegPerRadius[ea] : "))
	MeshGrowthRate = float(raw_input("  MeshGrowthRate[0~1] : "))


#################################################
### GEOM component
#################################################
import GEOM
from salome.geom import geomBuilder
import math
import SALOMEDS


# New Study
geompy = geomBuilder.New(theStudy)

# Read STEP File
print("----------------------------------------------------")
print("----- Read STEP file ... ")
PARTS = []
ASSEMBLY = geompy.ImportSTEP(DIRECTORY+"/"+FILENAME, False, True)
PARTS = geompy.ExtractShapes(ASSEMBLY, geompy.ShapeType["SOLID"], True)
PARTITION = geompy.MakePartition(PARTS, [], [], [], geompy.ShapeType["SOLID"], 0, [], 0)
PARTS = geompy.ExtractShapes(PARTITION, geompy.ShapeType["SOLID"], True)


#################################################
# GROUP (VOLUMES of PARTS)
#################################################
GROUP_PARTS = []
ID_PARTS = []
for aPART in range(0,len(PARTS)):
	ID_PARTS.append(geompy.GetSubShapeID(PARTITION, PARTS[aPART]))
for aGROUP in range(0,len(PARTS)):
	GROUP_PARTS.append(geompy.CreateGroup(PARTITION, geompy.ShapeType["SOLID"]))
for aGROUP in range(0,len(PARTS)):
	geompy.AddObject(GROUP_PARTS[aGROUP], ID_PARTS[aGROUP])

# Add to Study
geompy.addToStudy( PARTITION, 'PARTITION' )
for aGROUP in range(0,len(GROUP_PARTS)):
	geompy.addToStudyInFather(PARTITION, GROUP_PARTS[aGROUP], 'PART{0}'.format(aGROUP+1) )


#################################################
# GROUP (FACES of PARTS)
#################################################
GROUP_FACES = []
for aGROUP in range(0,len(GROUP_PARTS)):
	FACES = []
	ID_FACES = []
	FACES = geompy.SubShapeAll(GROUP_PARTS[aGROUP], geompy.ShapeType["FACE"])
	for fGROUP in range(0,len(FACES)):
		ID_FACES.append(geompy.GetSubShapeID(PARTITION, FACES[fGROUP]))
	GROUP_FACES.append(geompy.CreateGroup(PARTITION, geompy.ShapeType["FACE"]))
	geompy.UnionIDs(GROUP_FACES[aGROUP], ID_FACES)

# Add to Study
for aGROUP in range(0,len(GROUP_PARTS)):
	geompy.addToStudyInFather(PARTITION, GROUP_FACES[aGROUP], 'FACE{0}'.format(aGROUP+1) )


#################################################
### SMESH component
#################################################
import  SMESH, SALOMEDS
from salome.smesh import smeshBuilder

# New Study
smesh = smeshBuilder.New(theStudy)

# New Mesh
MESH = smesh.Mesh(PARTITION)

# Parameters
NETGEN_2D3D = MESH.Tetrahedron(algo=smeshBuilder.NETGEN_1D2D3D)
NETGEN_Parameters = NETGEN_2D3D.Parameters()
NETGEN_Parameters.SetMinSize( MinMeshSize )
NETGEN_Parameters.SetMaxSize( MaxMeshSize )
NETGEN_Parameters.SetSecondOrder( int(MeshSecondOrder) )
# SetFiness ::: 0=VeryCoarse, 1=Coarse, 2=Moderate, 3=Fine, 4=VeryFine, 5=Custom
if MeshFineness!=5:
	NETGEN_Parameters.SetFineness( int(MeshFineness) )
if MeshFineness==5:
	NETGEN_Parameters.SetGrowthRate( MeshGrowthRate )
	NETGEN_Parameters.SetNbSegPerEdge( MeshSegPerEdge )
	NETGEN_Parameters.SetNbSegPerRadius( MeshSegPerRadius )
	NETGEN_Parameters.SetUseSurfaceCurvature( 1 ) # 0 or 1
NETGEN_Parameters.SetQuadAllowed( 0 )
NETGEN_Parameters.SetOptimize( 1 )
NETGEN_Parameters.SetFuseEdges( 1 )


#################################################
# GROUP (VOLUMES of PARTS)
#################################################
MGROUP_PARTS = []
for aGROUP in range(0,len(GROUP_PARTS)):
	MGROUP_PARTS.append( MESH.GroupOnGeom(GROUP_PARTS[aGROUP], 'PART{0}'.format(aGROUP+1), SMESH.VOLUME) )


#################################################
# GROUP (FACES of PARTS)
#################################################
MGROUP_FACES = []
for aGROUP in range(0,len(GROUP_PARTS)):
	MGROUP_FACES.append( MESH.GroupOnGeom(GROUP_FACES[aGROUP], 'FACE{0}'.format(aGROUP+1), SMESH.FACE) )


#################################################
# Make MESH
#################################################
print("----------------------------------------------------")
print("----- Mesh Computing ... ")
isDone = MESH.Compute()


#################################################
# GROUP (INTERSECT FACES of PARTS)
#################################################
MGROUP_INTERSECTS = []
for fGROUP in range(0,len(MGROUP_FACES)):
	for fGROUP2 in range(fGROUP+1,len(MGROUP_FACES)):
		if fGROUP!=fGROUP2:
			aCriteria = []
			aCriterion = smesh.GetCriterion(SMESH.FACE,SMESH.FT_BelongToMeshGroup,SMESH.FT_Undefined,MGROUP_FACES[fGROUP],SMESH.FT_Undefined,SMESH.FT_LogicalAND)
			aCriteria.append(aCriterion)
			aCriterion = smesh.GetCriterion(SMESH.FACE,SMESH.FT_BelongToMeshGroup,SMESH.FT_Undefined,MGROUP_FACES[fGROUP2])
			aCriteria.append(aCriterion)
			aFilter = smesh.GetFilterFromCriteria(aCriteria)
			aFilter.SetMesh(MESH.GetMesh())
			info = []
			info = smesh.GetMeshInfo(aFilter)
			if info.values()[10]: # Dictionary Key : Entity_Quad_Triangle
				MGROUP_INTERSECTS.append( MESH.GroupOnFilter( SMESH.FACE, 'INTERSECT{0}'.format(fGROUP+1), aFilter ) )


#################################################
# GROUP (CUT FACES of PARTS)
#################################################
MGROUP_CUTS = []
for fGROUP in range(0,len(MGROUP_FACES)):
	aCriteria = []
	aCriterion = smesh.GetCriterion(SMESH.FACE,SMESH.FT_BelongToMeshGroup,SMESH.FT_Undefined,MGROUP_FACES[fGROUP],SMESH.FT_Undefined,SMESH.FT_LogicalAND)
	aCriteria.append(aCriterion)
	for fGROUP2 in range(0,len(MGROUP_INTERSECTS)):
		aCriterion = smesh.GetCriterion(SMESH.FACE,SMESH.FT_BelongToMeshGroup,SMESH.FT_Undefined,MGROUP_INTERSECTS[fGROUP2],SMESH.FT_LogicalNOT)
		aCriteria.append(aCriterion)
	aFilter = smesh.GetFilterFromCriteria(aCriteria)
	aFilter.SetMesh(MESH.GetMesh())
	info = []
	info = smesh.GetMeshInfo(aFilter)
	if info!=smesh.GetMeshInfo(MGROUP_FACES[fGROUP]) and info.values()[10]:
		MGROUP_CUTS.append( MESH.GroupOnFilter( SMESH.FACE, 'CUT{0}'.format(fGROUP+1), aFilter ) )


#################################################
# Make UNV
#################################################
FILENAME_HEAD = os.path.splitext(FILENAME)[-2]
print("----------------------------------------------------")
print("----- Make UNV ... ")
try:
  MESH.ExportUNV( DIRECTORY+"/"+FILENAME_HEAD+".unv")
except:
  print 'ExportUNV() failed. Invalid file name?'


#################################################
# MESH Info
#################################################
print("----------------------------------------------------")
print "Information about mesh:" 
print "Number of nodes       : ", MESH.NbNodes()
print "Number of edges       : ", MESH.NbEdges()
print "Number of faces       : ", MESH.NbFaces()
print "          triangles   : ", MESH.NbTriangles()
print "          quadrangles : ", MESH.NbQuadrangles()
print "          polygons    : ", MESH.NbPolygons()
print "Number of volumes     : ", MESH.NbVolumes()
print "          tetrahedrons: ", MESH.NbTetras()
print "          hexahedrons : ", MESH.NbHexas()
print "          prisms      : ", MESH.NbPrisms()
print "          pyramids    : ", MESH.NbPyramids()
print "          polyhedrons : ", MESH.NbPolyhedrons() 
print("----------------------------------------------------")
print("----- FINISHED ! -----")


#################################################
# DISPLAY
#################################################
#if salome.sg.hasDesktop():
#  salome.sg.updateObjBrowser(True)

단, 이 Script는 import os 해서 raw_input() 같은 함수를 사용하고 있기 때문에, Salome GUI 상의 Python Console에서는 입력이 불가능하다. (아쉽게도 Salome에서 현재까지는 User input을 지원하지 않는다.)
그래서 Salome GUI를 띄우는 것을 생략하고, 그냥 Bash Console 상에서 곧바로 실행하는 방식을 취했다. 실행용 쉘스크립트 파일은 아래와 같은 내용을 가진다.

#!/bin/bash
salome -t ~/.config/salome/step2unv/step2unv.py
exit 0

원본 및 사용설명서는 Github 저장소에서 관리한다.

ETC

여러개의 부품으로 구성된 3D 모델을 STEP 포멧으로 만들어 두고, 그것을 이 프로그램을 이용하여 단숨에 UNV 파일로 변환시켜 작업시간을 단축시킬 수 있을 것이다.
다만, 몇 가지 제약사항이 있다고 봐야 한다. 어셈블리 관계가 너무 복잡하거나, 접촉면이 복잡한 관계로 구성되어 있을 경우에는 면 분할이 제대로 안될 확률이 높다(Tolerance 문제). 부품과 부품 사이에는, 면접촉은 되지만 서로간에 간섭(Volume Interference)이 있으면 에러가 난다. 그런 경우에 대해서는 아무런 분기를 시켜두지 않았기 때문이다.
접촉면은 자동적으로 별도의 Surface Group으로 형성되도록 해 놓았다. 그러나 역시 너무 관계가 복잡해지면 꼬일 확률이 있을 수 있다. 또 하나의 파트에 수백개의 파트가 달라붙어 있는 식이면 내부적으로 필터링하는데 시간이 굉장히 오래 걸릴 수 있다.
형상의 치수는 Mesh Parameter와 관련이 깊기 때문에, 제대로 Mesh가 생성되도록 하려면 Mesh Parameter를 잘 주는 것이 중요하다. 미터[m] 단위로 적절히 유의해서 입력하도록 한다.

122개의 파트로 구성된 어셈블리의 자동 매쉬 생성 예

파트수가 많기 때문에 생성시간이 상당히 걸리는 것을 확인.

20170913_802x635

파트간의 접촉면(Intersect)을 별도의 면그룹(Surface group)으로 생성한 것을 확인.

20170913_802x635

STEP2UNV_with_Salome_for_Elmer

It's very boring to make mesh from STEP to UNV with Salome for Elmer. This script may help to save my time.

STEP2UNV_with_Salome_for_Elmer

It's very boring to make mesh from STEP to UNV with Salome for Elmer. This script may help to save my time.

Salome

Salome to Elmer

First step

step2unv

ETC

122개의 파트로 구성된 어셈블리의 자동 매쉬 생성 예