Малыгин Александр Васильевич, старший преподаватель кафедры «Информационные технологии в машиностроении и инженерный консалтинг» Херсонского национального технического университета, г. Херсон, Украина.
Плюсы и минусы использования на одном предприятии CAD/CAM/CAE-систем от разных разработчиков обсуждались в САПР-изданиях неоднократно. В одних случаях такая ситуация обусловлена историей автоматизации, багажом старых разработок, выполненных в определенной системе. В других случаях — это стратегия, когда для каждой инженерной задачи выбран лучший, по мнению предприятия, продукт. Есть еще соображения экономии и нежелание зависеть от единственного разработчика.
В этой статье мы подробно рассмотрим, как ведет себя САПР КОМПАС-3D в окружении различных CAD/CAM/CAE-систем, насколько она отвечает требованиям информационной согласованности между системами, производительности и качества обмена данными.
Особенности преобразования данных при взаимодействии систем
Прикладным программам, например, программе генерации сетки для анализа по методу конечных элементов или траектории движения инструмента станков с числовым программным управлением (ЧПУ), требуется на входе техническое описание продукта. Данные технических требований делятся на два типа. Первый тип данных – это данные чертежа; они включают векторное описание линий и пояснительные данные, имеющиеся на чертеже. Ко второму типу данных технических требований относится представление твердотельной модели и некоторые пояснительные данные. Поэтому данные технических требований обычно импортируются из CAD-системы – либо автоматизированной разработки чертежей, либо из системы твердотельного моделирования.
Однако все CAD-системы хранят результаты проектирования, то есть данные технических требований, в своих собственных структурах данных, формат которых зависит от конкретной системы. Они могут не соответствовать входному формату используемой прикладной программы. Таким образом, когда две или более CAD/CAM/CAE-системы объединяются и связываются для совместного использования данных, возникает проблема обмена данными. Для решения этой коммуникационной проблемы необходима возможность преобразовывать данные технических требований одной системы в форму, понятную для других систем, и наоборот.
Различные CAD/CAM/CAE-системы хранят данные технических требований в структурах разного вида, поэтому для переноса данных необходимо преобразовывать данные технических требований одной системы в формат другой системы. Еще один конвертор необходим для обратного переноса данных между системами.
Также обмен данными можно обеспечить, введя нейтральную структуру данных, называемую нейтральным файлом, которая была бы независима от существующих САПР. Эта структура будет действовать как промежуточная точка коммуникации между различными структурами баз данных САПР.
Например, «система 1» экспортирует данные в нейтральный файл, а «система n» импортирует данные из этого файла. В каждой системе будет своя пара конверторов для экспорта и импорта данных в этот нейтральный файл. Конвертор, преобразующий данные из собственного формата данной системы в нейтральный формат, называется препроцессором, а конвертор, выполняющий обратное преобразование, – постпроцессором.
При переносе данных технических требований через нейтральный файл некоторая информация, как правило, теряется, особенно информация о топологическом дереве и ограничениях в системах параметрического моделирования.
Международными стандартами были приняты форматы нейтральных файлов: STEP, IGES, ACIS, Parasolid, STL, VRML, C3D, AutoCAD DWG, AutoCAD DXF и др.
Описание приведенных форматов и история развития описана в специальной документации [1-3].
Импорт – экспорт данных в САПР КОМПАС-3D
Система КОМПАС-3D поддерживает следующие форматы нейтральных файлов:
Форматы нейтральных файлов для импорта/экспорта данных в документах КОМПАС-3D
| Формат | Чертеж/фрагмент | 3D модель | 3D сборка | Спецификация | ||||
| Импорт | Экспорт | Импорт | Экспорт | Импорт | Экспорт | Импорт | Экспорт | |
| STEP AP203 (*.stp, *.step) | - | - | + | + | + | + | + | - |
| STEP AP214 (*.stp, *.step) | + | - | + | + | + | + | + | - |
| IGES (*.igs, *.iges) | + | + | + | + | + | + | + | + |
| ACIS (*.sat) | + | - | + | + | + | + | + | - |
| Parasolid (*.x_t) | + | - | + | + | + | + | + | - |
| Parasolid Binary (*.x_b) | + | - | + | + | + | + | + | - |
| Parasolid (*.xmt_txt) | + | - | + | - | + | - | + | - |
| Parasolid (*.xmt_bin) | + | - | + | - | + | - | + | - |
| Parasolid (*.xmp_txt) | + | - | + | - | + | - | + | - |
| Parasolid (*.xmp_bin) | + | - | + | - | + | - | + | - |
| STL (*.stl) | - | - | - | + | - | + | - | - |
| VRML (*.wrl) | - | - | + | - | + | - | - | |
| C3D (*.c3d) | - | - | - | + | - | + | - | - |
| AutoCAD DWG (*.dwg) | + | + | + | - | + | - | + | + |
| AutoCAD DXF (*.dxf) | + | + | + | - | + | - | + | + |
| Portable Document Format (*.pdf) | - | + | - | + | - | + | - | + |
Анализ показывает, что КОМПАС-3D имеет достаточно развитые возможности импорта/экспорта данных в нейтральные (промежуточные) форматы файлов.
Экспорт данных осуществляется с помощью команды меню «Сохранить как…», а импорт – командой «Открыть…».
Для открытия или сохранения файла в КОМПАС-3D недостаточно выбрать в списке нужный вам формат. Каждый формат имеет множество настроек, определяющих, каким образом будут интерпретироваться те или иные геометрические объекты при чтении либо сохранении. Диалоговые окна «Параметры импорта» и «Параметры экспорта» доступны при открытии или сохранении файла и позволяют задать необходимые настройки для выбранного формата.
Существуют параметры импорта/экспорта, распространяющиеся на большинство поддерживаемых нейтральных форматов файлов и определяющие настройки процесса импорта/экспорта. Параметры влияют на работу трансляторов IGES, STEP, ACIS и позволяют получить в результате трансляции следующие объекты:
- твердые тела
- поверхности
- 3D- и 2D-кривые и т.д.
Если импортируемая геометрия может быть интерпретирована различными способами, следующие настройки указывают способ преобразования объектов:
- создать твердое тело — будет предпринята попытка создания твердотельных элементов
- сшить поверхности — будет произведена попытка сшить импортированные поверхности в единую поверхность без преобразования в твердое тело
- не сшивать — импорт в виде поверхностей с предотвращением их сшивания.
Кривые могут быть импортированы как двумерные или трехмерные эскизы либо как 3D-кривые. Возможна настройка допуска кривой при импорте моделей с очень мелкими объектами.
Если в результате трансляции геометрическая модель была импортирована с ошибками, КОМПАС-3D позволяет провести ее диагностику и лечение. Проверка и исправление ошибок производятся в автоматическом режиме.
КОМПАС-3D позволяет экспортировать 3D-модели в формат STL, который получил в последнее время широкое распространение как формат передачи данных для установок быстрого прототипирования. При экспорте в STL-формат можно назначить качество модели и таким образом получить наилучший результат.
Передача данных между КОМПАС-3D и САПР сторонних производителей путем импорта/экспорта выполняется достаточно быстро и просто. Например, если модель детали создана в САПР CATIA, сохраним её в одном из промежуточных форматов (Gear Drive END.igs).
Перейдя в КОМПАС-3D, выполним импорт файла Gear Drive END.igs .
Если же модель детали создана в КОМПАС-3D, мы можем сохранить ее (экспортировать) в один из нейтральных форматов (078.505.0.0106.00.igs).
Перейдя в CATIA, выполним импорт файла 078.505.0.0106.00.igs.
Операции импорта/экспорта занимают в среднем 10-15 секунд.
Использование приложения «Распознавание 3D моделей» КОМПАС-3D
Приложение предназначено для распознавания операций, с помощью которых сформированы детали (в том числе и в составе сборок), импортированные в КОМПАС-3D из другой графической сиcтемы с Деревом, отображающим порядок построения модели. В результате обеспечивается возможность полнофункционального использования деталей или сборок в КОМПАС-3D, включая их редактирование.
Приложение работает с импортированными моделями любого поддерживаемого КОМПАС-3D формата:
- ACIS (*.sat)
- IGES (*.igs)
- Parasolid (*.x_t, *.x_b)
- STEP AP203, STEP AP214 (*.stp, *.step)
Приложение распознает импортированные модели деталей средней сложности. Если не удается распознать импортированную деталь полностью, Приложение выполняет частичное распознавание. В этом случае в Дереве модели отображаются:
- распознанные элементы
- нераспознанные части тел в виде «операций без истории»
Например, выполнив импорт модели из формата *.igs, в Дереве модели мы получим пункт «Операция без истории».
Для распознавания импортируемой модели на панели инструментов активируем Менеджер библиотек и в разделе «Прочие» выберем приложение Распознавание 3D моделей.
Распознавание модели выполняется несколько минут. В результате будет создано новое Дерево модели с операциями ее формирования. Данные операции могут использоваться для дальнейшего редактирования модели.
Выводы
- В КОМПАС-3D реализован один из основных принципов построения САПР – информационной согласованности не только между подсистемами, но и системами сторонних производителей. Данные, подготовленные в КОМПАС-3D, могут быть переданы в другую систему с использованием операций экспорта/импорта без дополнительных преобразований.
- Импорт/экспорт данных, реализованный в КОМПАС-3D, расширяет возможности автоматизированного проектирования. Например, для модели детали, подготовленной в КОМПАС-3D, можно разработать управляющую программу для станка с ЧПУ в системе HSMWorks или передать ее для анализа прочности в систему ANSYS.
- Опыт использования КОМПАС-3D позволяет сделать вывод, что имеющиеся средства импорта/экспорта работают достаточно производительно и качественно. Операции импорта/экспорта выполняются практически мгновенно с желаемой точностью.
- Широкий выбор нейтральных форматов, поддерживаемых КОМПАС-3D, позволяет выполнять обмен данными с большинством известных систем CAD/CAM/CAE.
Литература
- INITIAL GRAPHICS EXCHANGE SPECIFICATION (IGES). Computer Systems Laboratory National Institute of Standards and Technology - Gaithersburg, MD 20899, 1992.
- Информация о формате STEP
- National Institute of Standards and Technology
- Большаков В.П. Создание трехмерных моделей и конструкторской документации в системе KOMПAC-3D. Практикум. — СПб.: БХВ-Петербург. 2010. — 496 с.: ил. + DVD (Учебное пособие).