第四章 产品数据交换技术

1、第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术4.1 概述概述4.2 IGES产品模型产品模型4.3 DXF产品模型产品模型4.4 STEP产品模型产品模型4.1 概述概述 产品数据：产品数据：是指一个产品从设计到制造生是指一个产品从设计到制造生命周期的全过程中对产品的全部描述，并需以命周期的全过程中对产品的全部描述，并需以计算机可以识别的形式来表示和存储的信息。计算机可以识别的形式来表示和存储的信息。实现数据交换通常有两种方法：实现数据交换通常有两种方法：1、通过系统的专用接口，实现点对点的连接；、通过系统的专用接口，实现点对点的连接；2、通过一个中性（即与系统无关）接口，实现、通过一个中性

2、（即与系统无关）接口，实现星式连接。星式连接。点对点模式星型模式星型模式两种方法的比较：两种方法的比较：（l）接口数量。在）接口数量。在N个系统间进行交换，个系统间进行交换，点对点需开发点对点需开发N（Nl）个接口，星式需开发）个接口，星式需开发2N个接口，可见个接口，可见N3时，星式交换接口开发量时，星式交换接口开发量较少，且系统越多越明显。较少，且系统越多越明显。（2）信息遗失。星式交换由于增加了中间）信息遗失。星式交换由于增加了中间环节（标准格式数据），一般会出现信息遗失。环节（标准格式数据），一般会出现信息遗失。 （3）接口对系统的依赖性。当一系统发生）接口对系统的依赖性。当一系统发生

3、变化时，点对点需改动与之相关的变化时，点对点需改动与之相关的2（Nl）个）个接口，而星式仅改动接口，而星式仅改动2个接口。个接口。 在实际应用中，由于需交换的系统较多，采用在实际应用中，由于需交换的系统较多，采用中性接口星式交换的优点较多。中性接口星式交换的优点较多。星式交换的基本原理：在需交换的每一系统与星式交换的基本原理：在需交换的每一系统与标准数据格式（中性格式）之间开发双向转换接口，标准数据格式（中性格式）之间开发双向转换接口，即即前置处理器前置处理器和和后置处理器后置处理器。前置处理器前置处理器将本系统的模型数据转换成中性格式数将本系统的模型数据转换成中性格式数据。据。后置处理器后置

4、处理器将中性格式数据转换成现有系统的模型将中性格式数据转换成现有系统的模型数据。数据。本节重点介绍本节重点介绍IGES，DXF和和STEP三种标准。三种标准。4.2 IGES产品模型产品模型 IGES是是Initial Graphics Exchange standard的缩写，中文称为初始图形交换规的缩写，中文称为初始图形交换规范。范。lGES是国际上产生最早（是国际上产生最早（1980年），目年），目前应用最成熟，也是当今应用最广泛的数据交前应用最成熟，也是当今应用最广泛的数据交换标准。目前几乎所有的换标准。目前几乎所有的CAD/CAM系统均配系统均配有有IGES接口。我国已批准采纳它作为

5、国家标接口。我国已批准采纳它作为国家标准准GB/T14213930。 IGES产品模型：就是通过实体对产品的产品模型：就是通过实体对产品的形状、尺寸以及某些说明产品的特性的信息进形状、尺寸以及某些说明产品的特性的信息进行描述。行描述。 IGES文件结构文件结构IGES文件采用文件采用ASCll格式和二进制格式。格式和二进制格式。IGES文件包括五个或六个段，它们必须依次出现，具体说文件包括五个或六个段，它们必须依次出现，具体说明如下：明如下：（1）标志段标志段表明表明IGES文件所采用的格式。对于传统的文件所采用的格式。对于传统的ASCll格式不设标志段，二进制格式用字母格式不设标志段，二进制

6、格式用字母B标识，压缩标识，压缩ASCll格式用格式用C标识。标识。（2）开始段开始段用字母用字母S标识，为人们提供可读的文件序言，至标识，为人们提供可读的文件序言，至少必须有一个记录。少必须有一个记录。 （3）全局参数段全局参数段用字母用字母G标识，该段合描述处理器的信息以及处理该标识，该段合描述处理器的信息以及处理该文件的后处理器所需要的信息。文件的后处理器所需要的信息。（4）目录条目段目录条目段用字母用字母D标识。对于标识。对于IGES文件中的每个实体在目录文件中的每个实体在目录条目段中都有一个目标条目，为文件提供一个索引，并含条目段中都有一个目标条目，为文件提供一个索引，并含有每个实体

7、的属性信息。有每个实体的属性信息。（5）参数数据段参数数据段用字母用字母P标识。该段包含与实体相联的参数数据，参标识。该段包含与实体相联的参数数据，参数数据以自由格式存放，其第一个域存放实体类型号。数数据以自由格式存放，其第一个域存放实体类型号。（6）结束段结束段是文件的最后一行，并用字母是文件的最后一行，并用字母T识别。结束段的各域识别。结束段的各域合有前述各段的标识字母（合有前述各段的标识字母（S、G、D、P）及其最末一行）及其最末一行的序号。的序号。总结：总结：IGES的目的只是传输几何图形及相应的的目的只是传输几何图形及相应的尺寸标注、说明，即只是在屏幕上显示或在绘尺寸标注、说明，即只

8、是在屏幕上显示或在绘图仪上绘制工程图。无法描述工业环境所需的图仪上绘制工程图。无法描述工业环境所需的产品定义数据的全部信息，数据格式过于复杂产品定义数据的全部信息，数据格式过于复杂数据交换不稳定数据交换不稳定，经常会出现错误或丢失信息经常会出现错误或丢失信息的现象。的现象。4.3 DXF产品模型产品模型4.3.1 DXF文件格式文件格式 DXF文件采用文件采用ASCII码格式，可通过码格式，可通过AUTO CAD的命令，的命令，DXFIN和和DXFOUT来读、来读、写。写。文件格式由五个部分组成，它们是：文件格式由五个部分组成，它们是：（l） HEADER SECTION（头部区）（头部区）记

9、录记录Auto CAD作图时所用到的系统变量，作图时所用到的系统变量，这些变量可由这些变量可由 Auto CAD中的中的STATUS在屏幕在屏幕上显示的各种命令来设置。上显示的各种命令来设置。（2） TABLE SECTION（列表区）（列表区）包含了八个表，具体如下：包含了八个表，具体如下：APPID图名；图名； DIMSTYLE尺寸标尺寸标注的种类；注的种类； LTYPE型名及其间隔；型名及其间隔； LAYER层名及其设定状态；层名及其设定状态；STYLE文文字的种类及其应用名；字的种类及其应用名；UCS用户设定的局用户设定的局部坐标系；部坐标系；VlEW观察对象的视点、视线；观察对象的视

10、点、视线；VPORT显示区上每个视区的表示方法。显示区上每个视区的表示方法。 （3） ENTITIES SECTION（实体区）（实体区）用于定义用于定义Auto CAD所支持的图形元素。所支持的图形元素。（4）BLOCKS SECTION（复合图形区）（复合图形区）用于定义所有的复合图形及其所构成的用于定义所有的复合图形及其所构成的实体，此实体的含义与上述实体区中所列出实体，此实体的含义与上述实体区中所列出的图形元素相同。用的图形元素相同。用BLOCK表示复合图形的表示复合图形的开始和开始和ENDBLK表示复合图形的终止。表示复合图形的终止。（5） END OF File（文件结束）（文件结

11、束）图形元素图形元素图形元素图形元素LINE直线直线DIMENSION尺寸标注尺寸标注POINT点点INSERT插入图形插入图形CIRCLE圆圆VIEWPORT视区视区ARC圆弧圆弧ATTDEF属性定义属性定义TRACE粗实线粗实线ATTRIB属性值属性值SOLID实体实体VERTEX顶点顶点TEXT文字文字SEQEND折线终止折线终止SHAPE形体形体3DFACE三维面三维面PLINE折线折线DXF文件所定义的图形元素文件所定义的图形元素4.3.2 DXF文件的组码文件的组码 DXF文件格式中最小的组成单位是组，两文件格式中最小的组成单位是组，两行为一组。第一行为整数称组码，第二行为相行为一

12、组。第一行为整数称组码，第二行为相应的组值，组值可以是字符串，也可以为浮点应的组值，组值可以是字符串，也可以为浮点数。数。 同样同样 DXF只能转换几何信息。此外，随着只能转换几何信息。此外，随着 Auto CAD版本的升级，版本的升级，DXF格式也作了相应格式也作了相应的修改和扩充。因此，的修改和扩充。因此，Auto CAD不同版本之不同版本之间进行图形信息转换时，也可能出现部分信息间进行图形信息转换时，也可能出现部分信息的丢失。的丢失。4.4 STEP产品模型产品模型4.4.1 STEP的构成的构成 STEP旨在产品生命周期内实现产品模型旨在产品生命周期内实现产品模型的数据交换。的数据交换

13、。 STEP标准由五大部分组成，即标准由五大部分组成，即标准的描述方法、集成资源、应用协议、实现标准的描述方法、集成资源、应用协议、实现形式、一致性测试。形式、一致性测试。 （l）标准的描述方法标准的描述方法STEP标准是三层组织结构，即应用层、逻辑层和物标准是三层组织结构，即应用层、逻辑层和物理层，并且采用参考模型和形式定义语言。理层，并且采用参考模型和形式定义语言。应用层应用层：描述应用领域的需求，建立需求模型。：描述应用领域的需求，建立需求模型。逻辑层逻辑层：根据需求模型进行分析、归类，找出共同点，：根据需求模型进行分析、归类，找出共同点，协调冲突，形成统一的、不矛盾的集成的信息模型协调

14、冲突，形成统一的、不矛盾的集成的信息模型（IPIM）或称集成资源。）或称集成资源。物理层物理层：完成数据交换的中性文件结构（：完成数据交换的中性文件结构（STEP文文件）。件）。参考模型参考模型：用来构造其它的模型，不论是应用层还是：用来构造其它的模型，不论是应用层还是逻辑层均由许多参考模型组成。逻辑层均由许多参考模型组成。 （2）集成资源集成资源又称为集成的产品信息模型又称为集成的产品信息模型IPIM。是。是STEP标标准的主要部分，采用准的主要部分，采用EXPRESS语言描述。集成资源又语言描述。集成资源又分成两大部分：通用集成资源与应用集成资源；通用分成两大部分：通用集成资源与应用集成资

15、源；通用资源在应用上具有通用性；应用资源描述某一应用领资源在应用上具有通用性；应用资源描述某一应用领域的数据并依赖于通用资源的支持。域的数据并依赖于通用资源的支持。（3）应用协议应用协议 应用协议是一份文件，用以说明如何用标准的应用协议是一份文件，用以说明如何用标准的STEP集成资源来解释产品数据模型文本以满足工业的集成资源来解释产品数据模型文本以满足工业的需求。需求。（4）实现形式实现形式 实现形式或应用方式系指用什么方法或格式在具实现形式或应用方式系指用什么方法或格式在具体领域里实现信息交换。实现形式大致分为四级：第体领域里实现信息交换。实现形式大致分为四级：第一级文件交换，第二级工作格式

16、，第三级数据库交换，一级文件交换，第二级工作格式，第三级数据库交换，第四级知识库交换。第四级知识库交换。1、文件交换是最低一级。、文件交换是最低一级。2、工作格式交换是产品数据结构在内存的表现、工作格式交换是产品数据结构在内存的表现形式，以实现数据处理能达到形式，以实现数据处理能达到“实时实时”的效果。的效果。 3、数据库交换适应数据共享的要求。、数据库交换适应数据共享的要求。4、知识库对数据库进行约束检查。、知识库对数据库进行约束检查。4.4.2 STEP的应用的应用STEP的适用领域很广，它可应用于机械、电子、航的适用领域很广，它可应用于机械、电子、航空航天、汽车、船舶等各工程领域。它的应用是为了满足空航天、汽车、船舶等各工程领域。它的应用是为了满足市场竞争机制下工业发展的需求，具体的应用场合可分为市场竞争机制下工业发展的需求，具体的应用场合可分为两大类：两大类：（l）来自产品开发和发放部门的需求，包括设计部门）来自产品开发和发放部门的需求，包括设计部门内群体的合作、多学科交叉、产品全生命期设计、集成化内群体的合作、多学科交叉、产品全生命期设计、集成化产品开发、分布及并行作业、产品的数据的长期存档。产品开发、分布及并行作业、产品的数据的长期