stringtranslate.com

Обмен данными САПР

Обмен данными САПР — это метод обмена данными чертежей , используемый для перевода между различными авторскими системами автоматизированного проектирования ( САПР ) или между САПР и другими последующими системами CAx . [1] : 157 

Многие компании используют различные системы САПР и обмениваются форматами файлов данных САПР с поставщиками, клиентами и субподрядчиками. [2] Такие форматы часто являются проприетарными. [1] : 157  Передача данных необходима для того, чтобы, например, одна организация могла разрабатывать модель САПР, а другая выполняла аналитические работы по той же модели; в то же время за производство продукта отвечает третья организация. [3]

С 1980-х годов появился ряд различных CAD-технологий . Они различаются целями применения, пользовательскими интерфейсами, уровнями производительности, а также структурами данных и форматами файлов данных. [4] Для целей функциональной совместимости требование точности в процессе обмена данными имеет первостепенное значение, и необходимы надежные механизмы обмена. [3]

Процесс обмена нацелен в первую очередь на геометрическую информацию данных САПР, но он также может быть нацелен на другие аспекты, такие как метаданные , [1] : 153  знания, производственная информация, допуски и структура сборки.

Для обмена данными САПР доступны три варианта: прямой перевод модели, нейтральный обмен файлами и сторонние переводчики. [5]

Содержимое данных САПР

Хотя изначально они предназначались для геометрической информации ( каркас , поверхности , тела и чертежи ) продукта, в настоящее время существуют и другие фрагменты информации, которые можно получить из файла САПР: [3]

Различные типы информации о продукте, предназначенные для процесса обмена, могут меняться на протяжении жизненного цикла продукта. На более ранних стадиях процесса проектирования больше внимания уделяется геометрическим и конструктивным аспектам обмена данными, тогда как метаданные и данные приложения более важны на более поздних стадиях разработки продукта и процесса. [3]

Варианты обмена данными

Существует как минимум три способа обмена данными между различными системами САПР: через печатную копию или изображение (например, TIFF , GIF , JPEG , BMP или PCX , путем трассировки изображений), нейтральные к САПР форматы или сторонние переводчики файлов САПР между собственные форматы файлов. [5] [1] : 158  Все они имеют свои преимущества и недостатки и могут быть подвержены ошибкам.

Прямой перевод модели

Трансляторы прямых данных предоставляют прямое решение, которое влечет за собой перевод данных, хранящихся в базе данных продуктов, непосредственно из одного формата системы САПР в другой, обычно за один этап. В прямом трансляторе данных обычно существует нейтральная база данных. Структура нейтральной базы данных должна быть общей, определяться минимально необходимыми определениями любого типа данных моделирования и быть независимой от формата любого поставщика. [3] Основные системы САПР, такие как SolidWorks , PTC Creo , Siemens NX и CATIA , могут напрямую читать и/или записывать другие форматы САПР, просто используя параметры «Открыть файл » и «Сохранить как файл ». [5] Этот вариант ограничен тем фактом, что большинство форматов САПР являются проприетарными, поэтому прямые трансляторы обычно однонаправленны, частично функциональны и не стандартизированы. [6]

Нейтральный обмен файлами

Нейтральный обмен файлами использует промежуточный нейтральный формат для перевода данных между системами САПР. Этот метод начинается с препроцессора, встроенного в исходную систему САПР, который генерирует нейтральный файл из исходного формата САПР. Целевая САПР выполняет постобработку нейтрального файла и преобразует его в целевой собственный формат. [7] Некоторые нейтральные форматы определены организациями по стандартизации, такими как IGES и STEP, тогда как другие являются запатентованными, но все еще широко используются и считаются квазиотраслевыми стандартами. [5]

Нейтральные форматы

DXF ( формат обмена чертежами )
Разработан компанией Autodesk в 1982 году как решение для обеспечения совместимости данных между AutoCAD и другими САПР. DXF в основном основан на 2D, и его формат представляет собой представление данных с тегами всей информации, содержащейся в файле чертежа AutoCAD. Это означает, что каждому элементу данных в файле предшествует целое число, которое называется групповым кодом, указывающим тип. следующего элемента данных. Поскольку большинство разработчиков коммерческого прикладного программного обеспечения предпочли поддерживать собственный DWG Autodesk в качестве формата для взаимодействия данных AutoCAD, DXF стал менее полезным. [3]
VDA-FS ( Verband der Automobilindustrie – Flächenschnittstelle)
Создан Немецкой ассоциацией автомобильной промышленности в 1982 году как метод совместимости поверхностей произвольной формы. [8] Этот формат отличается от других форматов тем, что он поддерживает только передачу данных кривых и поверхностей произвольной формы с соответствующими комментариями, но не поддерживает передачу других геометрических или негеометрических объектов. Следовательно, он ограничен представлениями параметрическими полиномами , но охватывает подавляющее большинство САПР-систем свободной формы. Он включает в себя типы тензорных произведений Безье , B-Spline и Кунса и соответствующие кривые. [2] Спецификация VDA-FS опубликована в немецком промышленном стандарте DIN 66301. [9]
PDES (Спецификация обмена данными о продукте)
Создан в 1988 году в рамках исследования интерфейса данных определения продукта (PDDI), проведенного McDonnell Aircraft Corporation от имени ВВС США. PDES был разработан для полного определения продукта для всех приложений на протяжении его ожидаемого жизненного цикла, включая геометрию, топологию, допуски, взаимосвязи, атрибуты и функции, необходимые для полного определения детали или сборки деталей. PDES можно рассматривать как расширение IGES, куда были добавлены организационные и технологические данные. Фактически, более поздние версии PDES содержали IGES. Разработка PDES под руководством организации IGES и в тесном сотрудничестве с Международной организацией по стандартизации ( ISO ) привела к рождению STEP . [3]
ШАГ ( ISO 10303 — Стандарт обмена данными модели продукта )
Работа над стандартом ISO 10303 была начата в 1984 году и первоначально опубликована в 1994 году с целью стандартизировать обмен данными о продуктах между системами PLM . Это очень полный набор спецификаций, охватывающий множество различных типов продуктов и множество этапов жизненного цикла. STEP использует нейтральный формат ISO 10303-11, также известный как схема EXPRESS . EXPRESS определяет не только типы данных, но также отношения и правила, применимые к ним. [5] STEP поддерживает обмен данными, совместное использование данных и архивирование данных. Для обмена данными STEP определяет временную форму данных о продукте, которая должна передаваться между парой приложений. Он поддерживает совместное использование данных, предоставляя доступ к одной и той же копии данных о продукте и работу с ней более чем одним приложением, возможно, одновременно. STEP также может использоваться для поддержки разработки самих архивных данных о продукте. [3] STEP состоит из нескольких сотен документов, называемых частями . Каждый год добавляются новые детали или выпускаются новые версии старых деталей. Это делает STEP крупнейшим стандартом в рамках ISO. Детали STEP серии 200 называются прикладными протоколами (AP) [5] , причем конкретные части напрямую связаны с системами САПР:
Парасолид ХТ
Часть ядра геометрического моделирования Parasolid , первоначально разработанная Shape Data и в настоящее время принадлежащая Siemens Digital Industries Software . [10] Парасолид может представлять каркасные, поверхностные, твердотельные, ячеистые и общие немногие модели. Он хранит топологическую и геометрическую информацию, определяющую форму моделей в передаваемых файлах. Эти файлы имеют опубликованный формат, поэтому приложения могут иметь доступ к моделям Parasolid без необходимости использования ядра Parasolid. [11] Parasolid способен принимать данные из других форматов моделирования. Его уникальная функция толерантного моделирования позволяет учитывать и компенсировать менее точные данные. [12]
IGES (первоначальная спецификация обмена графикой)
Устаревший формат возник в конце 1979 года и первоначально был опубликован Американским национальным институтом стандартов (ANSI) в 1980 году, еще до широкомасштабного внедрения технологии САПР в отрасли. [13] В этом формате файла определение продукта рассматривается как файл объектов, причем каждый объект представлен в независимом от приложения формате. [3] После первого выпуска STEP (ISO 10303) в 1994 году интерес к дальнейшему развитию IGES снизился, и версия 5.3 (1996 год) стала последним опубликованным стандартом. [5]

Сторонние переводчики

Несколько компаний специализируются на программном обеспечении для перевода данных САПР, которое может считывать данные из одной системы САПР и записывать информацию в формате другой системы САПР. Есть несколько компаний, которые предоставляют наборы программных инструментов низкого уровня для непосредственного чтения и записи основных форматов файлов САПР. Большинство разработчиков САПР лицензируют эти наборы инструментов, чтобы добавить в свои продукты возможности импорта и экспорта. Существует также значительное количество компаний, которые используют наборы инструментов низкоуровневого перевода в качестве основы для создания автономных приложений для перевода и проверки для конечных пользователей. [14] Эти системы имеют собственный промежуточный формат, некоторые из которых позволяют просматривать данные во время перевода. Некоторые из этих переводчиков работают автономно, в то время как другим требуется один или оба пакета САПР, установленные на машине перевода, поскольку они используют код ( API ) из этих систем для чтения/записи данных. Некоторые компании также используют эти низкоуровневые наборы инструментов для создания плагинов импорта или экспорта для других приложений САПР.

Список наборов программных инструментов для разработчиков

Список автономных приложений для перевода для конечных пользователей

Список плагинов для приложений САПР

Качество обмена данными

Качество данных можно решать как изнутри, так и снаружи. Внутренние проблемы — это проблемы, связанные со структурой модели САПР до начала процесса перевода, тогда как внешние проблемы связаны с проблемами, возникающими во время перевода. Разработка STEP является лучшим решением для решения внешних проблем, расширяя его текущие возможности для поддержки двумерных параметрических сечений, трехмерных параметрических сборок и моделирования на основе истории. Качество данных о продукте является ключевым вопросом, позволяющим избежать внутренних проблем с обменом данными и упростить интеграцию последующих приложений в цепочку проектирования.

Поскольку каждая система САПР имеет свой собственный метод описания геометрии, как математический, так и структурный, при переводе данных из одного формата данных САПР в другой всегда происходит некоторая потеря информации. Одним из примеров является ситуация, когда перевод происходит между системами САПР, использующими разные ядра геометрического моделирования, и несоответствия перевода могут привести к аномалиям в данных. [3] Промежуточные форматы файлов также ограничены в том, что они могут описывать, и могут по-разному интерпретироваться как отправляющей, так и принимающей системами. Поэтому при передаче данных между системами важно определить, что необходимо перевести. Если для последующего процесса требуется только 3D-модель, то необходимо передать только описание модели. Однако есть уровни детализации. Например: данные являются каркасными, поверхностными или твердыми; требуется ли информация о топологии ( BREP ); должна ли идентификация грани и кромки сохраняться при последующих модификациях; должна ли информация о функциях и история сохраняться между системами; и является ли аннотация PMI переносимой. Для моделей продукта может потребоваться сохранение структуры сборки. [5] Если чертежи необходимо перевести, геометрия каркаса обычно не является проблемой; однако текст, размеры и другие аннотации могут быть проблемой, особенно шрифты и форматы. Независимо от того, какие данные подлежат переводу, также необходимо сохранить атрибуты (например, цвет и слой графических объектов) и метаданные, хранящиеся в файлах.

Некоторые методы перевода более успешны, чем другие, при переводе данных между системами САПР. Собственные форматы предлагают простой перевод трехмерных тел, но даже в этом случае есть несколько подводных камней, на которые следует обратить внимание. Если две CAD-системы используют разные представления для одного типа геометрии, в какой-то момент представление необходимо преобразовать или даже отбросить, независимо от типа перевода. Современные нейтральные форматы призваны решить эту проблему. Старые нейтральные форматы, такие как IGES, могут иметь некоторые проблемы с переводом [15] , такие как потеря исходного цвета деталей или неправильное положение тел. Это уже не относится к современным стандартам, таким как STEP AP242, в который встроены свойства проверки. Свойства проверки — это ключевые характеристики модели (центр тяжести твердого тела, влажная область поверхности, характеристики PMI или даже контрольные точки на форме), хранящиеся излучающей системой и проверяемые принимающей системой. Это позволяет контролировать качество импортируемых данных. Качество обмена с использованием STEP настолько важно, что независимые ассоциации (AFNeT, PDES, Inc., ProSTEP iViP) регулярно проводят тесты для проверки обмена между различными системами CAD и PLM.

Некоторые системы САПР имеют функции для сравнения геометрии двух моделей. [16] [17] Таким образом, пользователь может сравнить модель до и после перевода из одной САПР в другую, чтобы оценить качество перевода и исправить обнаруженные дефекты. Но зачастую такие функции позволяют сравнивать только мозаики двух моделей. Это действительно сложная алгоритмическая задача — сравнить топологические элементы двух 3D-моделей и восстановить их ассоциативность, чтобы показать группы модифицированных граней, поскольку в разных CAD-системах очень разное представление геометрических данных, но иногда это возможно. Например, компонент LEDAS Geometry Comparison, основанный на ядре C3D , можно интегрировать в систему САПР (например, Autodesk Inventor , [18] ) для сравнения 3D-моделей и выявления всех различий между ними. [19]

Цифровые макеты MultiCAD

Две тенденции CAD/CAM/CAE PLM стимулировали технологию обмена CAD-данными. Одним из них является необходимость тесного взаимодействия на современных предприятиях с расширенными возможностями мультиСАПР. Другой — это растущая зависимость от цифровых макетов, позволяющих осуществлять визуализацию, проектирование в контексте, моделирование и анализ крупномасштабных сборок до фактического производства физического продукта. Постоянное развитие технологий обмена данными позволило существенно удовлетворить эти потребности.

Возможность визуализировать сборки среднего, если не крупного масштаба, была одним из первых успехов этих форматов перевода САПР. Усовершенствования аппаратного обеспечения и разработка облегченных форматов способствовали созданию более крупных сборок.

Текущие достижения теперь позволяют создавать «активный макет». Эта технология позволяет проектировать в контексте моделирования, такого как динамический анализ зазоров и автоматическое создание огибающих движения. Активные макеты позволяют редактировать компоненты непосредственно в мульти-CAD-сборке. Дисплеи с несколькими уровнями детализации обеспечивают интерактивную производительность даже при работе с огромными сборками. [ нужна цитата ]

Обмен данными CAD и CAM

Программирование ЧПУ обычно требует, чтобы геометрия, полученная из системы САПР, будь то в каркасном, поверхностном, твердотельном или комбинированном формате, не содержала каких-либо неровностей и несоответствий, которые могли возникнуть на этапе создания геометрии в САПР. Поэтому обмен данными из CAD в CAM должен включать инструменты для выявления и устранения этих несоответствий. Эти инструменты обычно включены в программное обеспечение обмена данными каждого набора CAM-решений.

В настоящей среде PLM обмен данными CAD с CAM должен обеспечивать нечто большее, чем просто передачу геометрии. Информация о производстве продукции , созданная разработчиком для использования при производстве или созданная производственной организацией для использования при проектировании, должна быть частью системы обмена данными. STEP-NC был разработан для переноса GD&T и других PMI через CAD и CAM в ЧПУ.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcde Schoonmaker, Стивен Дж. (2003). Руководство по САПР: базовое руководство для понимания и улучшения автоматизированного проектирования. Нью-Йорк: Марсель Деккер. ISBN 0-8247-0871-7. ОСЛК  50868192.
  2. ^ Аб Новацкий, Х.; Данненберг, Л. (1 января 1986 г.). Энкарнасао, профессор, доктор наук Хосе; Шустер, доктор технических наук Ричард; Фёге, доктор Эрнст (ред.). Интерфейсы данных о продуктах в приложениях CAD/CAM . Символическое вычисление. Шпрингер Берлин Гейдельберг. стр. 150–159. дои : 10.1007/978-3-642-82426-5_13. ISBN 978-3-642-82428-9.
  3. ^ abcdefghij Сюй, X. (2009). Интеграция передовых систем автоматизированного проектирования, производства и числового программного управления: принципы и реализации . Херши, Пенсильвания: Справочник по информатике.
  4. ^ Шустер, Р. (1 января 1986 г.). «Прогресс в разработке интерфейсов CAD/CAM для передачи данных определения продукта». В Энкарнасане — профессор, доктор технических наук Хосе; Шустер, доктор технических наук Ричард; Фёге, доктор Эрнст (ред.). Интерфейсы данных о продуктах в приложениях CAD/CAM . Символическое вычисление. Шпрингер Берлин Гейдельберг. стр. 238–251. дои : 10.1007/978-3-642-82426-5_21. ISBN 978-3-642-82428-9.
  5. ^ abcdefgh Чанг, К.-Х. (2014). Моделирование конструкции изделия с использованием CAD/CAE . Кидлингтон, Оксфорд, Великобритания: Academic Press.
  6. ^ Бондарь Сергей; Шаммаа Абдул; Степандич Йосип; Таширо Кен (2015). «Достижения в области параметризованной трансляции функций САПР». Трансдисциплинарный анализ жизненного цикла систем . Достижения в трансдисциплинарной инженерии. Том. 2. ИОС Пресс. стр. 615–624. дои : 10.3233/978-1-61499-544-9-615.
  7. ^ Чой, Г.-Х.; Мун, Д.-Х.; Хан, С.-Х. (1 января 2002 г.). «Обмен моделями деталей САПР на основе макропараметрического подхода». Международный журнал CAD/CAM . 2 (1): 13–21. S2CID  11659726.
  8. ^ «Интерфейсы данных о продукте в приложениях CAD/CAM: проектирование, реализация и опыт». Системы автоматизированного проектирования . 19 (3): 158. 1987. doi :10.1016/0010-4485(87)90208-9.
  9. ^ Фиби, Т. (1 января 1986 г.). «Реализация интерфейса геометрических данных VDAFS в системе CAD/CAM CDS 4000 компании Computervision». В Энкарнасане — профессор, доктор технических наук Хосе; Шустер, доктор технических наук Ричард; Фёге, доктор Эрнст (ред.). Интерфейсы данных о продуктах в приложениях CAD/CAM . Символическое вычисление. Шпрингер Берлин Гейдельберг. стр. 176–183. дои : 10.1007/978-3-642-82426-5_16. ISBN 978-3-642-82428-9.
  10. ^ Вайсберг, Делавэр (2008). Революция инженерного дизайна – люди, компании и компьютерные системы, навсегда изменившие практику инженерного дела . Получено 29 октября 2016 г. с сайта http://www.cadhistory.net. Архивировано 15 апреля 2018 г. в Wayback Machine.
  11. ^ Сименс. (2008, апрель). Справочник по формату Parasolid XT. Получено 29 октября 2016 г. с http://www.plm.automation.siemens.com/de_de/Images/XT_Format_April_2008_tcm73-62642.pdf. Архивировано 9 ноября 2016 г. на Wayback Machine.
  12. ^ Радхакришнан П. и Субраманьян С. (1994). CAD/CAM/CIM .
  13. ^ Бьорк, Бо-Кристер; Лааксо, Микаэль (2010). «Стандартизация САПР в строительной отрасли — взгляд на процесс». Автоматизация в строительстве . 19 (4): 398–406. doi : 10.1016/j.autcon.2009.11.010.
  14. ^ Ярес, Э. (28 ноября 2012 г.). Совместимость САПР сегодня. Мир дизайна . Получено 29 октября 2016 г. с сайта http://www.designworldonline.com/cad-interoperability-today.
  15. ^ Димитров Л. и Вальчкова Ф. (2011). Проблемы с обменом 3D-данными между CAD-системами, использующими нейтральные форматы. Труды по производственным системам, 6 (3), 127-130. Получено 30 октября 2016 г. с http://www.icmas.eu/Journal_archive_files/Vol6-Issue3-2011-PDF/127-130_Dimitrov.pdf.
  16. ^ «Сравните детали и чертежи» . 27.11.2017.
  17. ^ Мадхави, Рамеш. «Сравнение чертежей, моделей и печатных плат с помощью PTC Creo View».
  18. ^ «Сравнение геометрии LEDAS, лицензированное для подключаемого модуля Inventor» . 21 апреля 2016 г.
  19. ^ «Сравнение геометрии от LEDAS теперь поддерживает все основные форматы MCAD с библиотеками DATAKIT» . 17 февраля 2015 г.