产品数据交换技术课件

第四章产品数据交换技术4.1概述4.2IGES产品模型4.3DXF产品模型4.4STEP产品模型第四章产品数据交换技术4.1概述14.1概述

产品数据：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：

1、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，实现星式连接。4.1概述2点对点模式点对点模式3星型模式星型模式4

两种方法的比较：

（l）接口数量。在N个系统间进行交换，点对点需开发N（N－l）个接口，星式需开发2N个接口，可见N＞3时，星式交换接口开发量较少，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。当一系统发生变化时，点对点需改动与之相关的2（N－l）个接口，而星式仅改动2个接口。两种方法的比较：

（l）接口数量。在N个系统间进行交换5

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。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，即前置处理器和后置处理器。前置处理器将本系统的模型数据转换成中性格式数据。后置处理器将中性格式数据转换成现有系统的模型数据。本节重点介绍IGES，DXF和STEP三种标准。在实际应用中，由于需交换的系统较多，采用中性接口64.2IGES产品模型

IGES是InitialGraphicsExchangestandard的缩写，中文称为初始图形交换规范。lGES是国际上产生最早（1980年），目前应用最成熟，也是当今应用最广泛的数据交换标准。目前几乎所有的CAD/CAM系统均配有IGES接口。我国已批准采纳它作为国家标准GB/T14213－930。

IGES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行描述。4.2IGES产品模型7

IGES文件结构IGES文件采用ASCll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，具体说明如下：

（1）标志段

表明IGES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B标识，压缩ASCll格式用C标识。

（2）开始段

用字母S标识，为人们提供可读的文件序言，至少必须有一个记录。IGES文件结构8

（3）全局参数段

用字母G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。

（4）目录条目段

用字母D标识。对于IGES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，并含有每个实体的属性信息。

（5）参数数据段

用字母P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。

（6）结束段

是文件的最后一行，并用字母T识别。结束段的各域合有前述各段的标识字母（S、G、D、P）及其最末一行的序号。（3）全局参数段

用字母G标识，该段合描述处9总结：IGES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，数据格式过于复杂数据交换不稳定，经常会出现错误或丢失信息的现象。总结：IGES的目的只是传输几何图形及相应的尺寸标注、说明，104.3DXF产品模型4.3.1DXF文件格式

DXF文件采用ASCII码格式，可通过AUTOCAD的命令，DXFIN和DXFOUT来读、写。4.3DXF产品模型11文件格式由五个部分组成，它们是：

（l）HEADERSECTION（头部区）

记录AutoCAD作图时所用到的系统变量，这些变量可由AutoCAD中的STATUS在屏幕上显示的各种命令来设置。

（2）TABLESECTION（列表区）

包含了八个表，具体如下：

APPID——图名；DIMSTYLE——尺寸标注的种类；LTYPE——型名及其间隔；LAYER——层名及其设定状态；STYLE——文字的种类及其应用名；UCS——用户设定的局部坐标系；VlEW——观察对象的视点、视线；VPORT——显示区上每个视区的表示方法。文件格式由五个部分组成，它们是：

（l）HEADER12

（3）ENTITIESSECTION（实体区）

用于定义AutoCAD所支持的图形元素。

（4）BLOCKSSECTION（复合图形区）

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的图形元素相同。用BLOCK表示复合图形的开始和ENDBLK表示复合图形的终止。

（5）ENDOFFile（文件结束）（3）ENTITIESSECTION（实体区）13图形元素图形元素LINE直线DIMENSION尺寸标注POINT点INSERT插入图形CIRCLE圆VIEWPORT视区ARC圆弧ATTDEF属性定义TRACE粗实线ATTRIB属性值SOLID实体VERTEX顶点TEXT文字SEQEND折线终止SHAPE形体3DFACE三维面PLINE折线DXF文件所定义的图形元素图形元素图形元素LINE直线DIMENSION尺寸标注POI144.3.2DXF文件的组码

DXF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，第二行为相应的组值，组值可以是字符串，也可以为浮点数。

同样DXF只能转换几何信息。此外，随着AutoCAD版本的升级，DXF格式也作了相应的修改和扩充。因此，AutoCAD不同版本之间进行图形信息转换时，也可能出现部分信息的丢失。4.3.2DXF文件的组码154.4STEP产品模型4.4.1STEP的构成

STEP旨在产品生命周期内实现产品模型的数据交换。STEP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、实现形式、一致性测试。

4.4STEP产品模型16（l）标准的描述方法

STEP标准是三层组织结构，即应用层、逻辑层和物理层，并且采用参考模型和形式定义语言。

应用层：描述应用领域的需求，建立需求模型。

逻辑层：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（IPIM）或称集成资源。

物理层：完成数据交换的中性文件结构（STEP文件）。

参考模型：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。（l）标准的描述方法17

（2）集成资源又称为集成的产品信息模型IPIM。是STEP标准的主要部分，采用EXPRESS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。

（3）应用协议

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需求。

（2）集成资源18（4）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，第三级数据库交换，第四级知识库交换。

1、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形式，以实现数据处理能达到“实时”的效果。

3、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。（4）实现形式

194.4.2STEP的应用STEP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：

（l）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、集成化产品开发、分布及并行作业、产品的数据的长期存档。

（2）来自CAX应用系统供应商和DBMS（数据库管理系统）供应商的需求，包括：接口标准化，使他们能把精力集中于存储技术和特定应用程序的算法上；概念模型的标准化，使他们能把精力集中于数据的不同物理表示上，以解决跨企业、多平台、多种存储机制、多种网络熟的管理等方面的问题。4.4.2STEP的应用20第四章产品数据交换技术4.1概述4.2IGES产品模型4.3DXF产品模型4.4STEP产品模型第四章产品数据交换技术4.1概述214.1概述

产品数据：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：

1、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，实现星式连接。4.1概述22点对点模式点对点模式23星型模式星型模式24

两种方法的比较：

（l）接口数量。在N个系统间进行交换，点对点需开发N（N－l）个接口，星式需开发2N个接口，可见N＞3时，星式交换接口开发量较少，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。当一系统发生变化时，点对点需改动与之相关的2（N－l）个接口，而星式仅改动2个接口。两种方法的比较：

（l）接口数量。在N个系统间进行交换25

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。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，即前置处理器和后置处理器。前置处理器将本系统的模型数据转换成中性格式数据。后置处理器将中性格式数据转换成现有系统的模型数据。本节重点介绍IGES，DXF和STEP三种标准。在实际应用中，由于需交换的系统较多，采用中性接口264.2IGES产品模型

IGES是InitialGraphicsExchangestandard的缩写，中文称为初始图形交换规范。lGES是国际上产生最早（1980年），目前应用最成熟，也是当今应用最广泛的数据交换标准。目前几乎所有的CAD/CAM系统均配有IGES接口。我国已批准采纳它作为国家标准GB/T14213－930。

IGES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行描述。4.2IGES产品模型27

IGES文件结构IGES文件采用ASCll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，具体说明如下：

（1）标志段

表明IGES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B标识，压缩ASCll格式用C标识。

（2）开始段

用字母S标识，为人们提供可读的文件序言，至少必须有一个记录。IGES文件结构28

（3）全局参数段

用字母G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。

（4）目录条目段

用字母D标识。对于IGES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，并含有每个实体的属性信息。

（5）参数数据段

用字母P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。

（6）结束段

是文件的最后一行，并用字母T识别。结束段的各域合有前述各段的标识字母（S、G、D、P）及其最末一行的序号。（3）全局参数段

用字母G标识，该段合描述处29总结：IGES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，数据格式过于复杂数据交换不稳定，经常会出现错误或丢失信息的现象。总结：IGES的目的只是传输几何图形及相应的尺寸标注、说明，304.3DXF产品模型4.3.1DXF文件格式

DXF文件采用ASCII码格式，可通过AUTOCAD的命令，DXFIN和DXFOUT来读、写。4.3DXF产品模型31文件格式由五个部分组成，它们是：

（l）HEADERSECTION（头部区）

记录AutoCAD作图时所用到的系统变量，这些变量可由AutoCAD中的STATUS在屏幕上显示的各种命令来设置。

（2）TABLESECTION（列表区）

包含了八个表，具体如下：

APPID——图名；DIMSTYLE——尺寸标注的种类；LTYPE——型名及其间隔；LAYER——层名及其设定状态；STYLE——文字的种类及其应用名；UCS——用户设定的局部坐标系；VlEW——观察对象的视点、视线；VPORT——显示区上每个视区的表示方法。文件格式由五个部分组成，它们是：

（l）HEADER32

（3）ENTITIESSECTION（实体区）

用于定义AutoCAD所支持的图形元素。

（4）BLOCKSSECTION（复合图形区）

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的图形元素相同。用BLOCK表示复合图形的开始和ENDBLK表示复合图形的终止。

（5）ENDOFFile（文件结束）（3）ENTITIESSECTION（实体区）33图形元素图形元素LINE直线DIMENSION尺寸标注POINT点INSERT插入图形CIRCLE圆VIEWPORT视区ARC圆弧ATTDEF属性定义TRACE粗实线ATTRIB属性值SOLID实体VERTEX顶点TEXT文字SEQEND折线终止SHAPE形体3DFACE三维面PLINE折线DXF文件所定义的图形元素图形元素图形元素LINE直线DIMENSION尺寸标注POI344.3.2DXF文件的组码

DXF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，第二行为相应的组值，组值可以是字符串，也可以为浮点数。

同样DXF只能转换几何信息。此外，随着AutoCAD版本的升级，DXF格式也作了相应的修改和扩充。因此，AutoCAD不同版本之间进行图形信息转换时，也可能出现部分信息的丢失。4.3.2DXF文件的组码354.4STEP产品模型4.4.1STEP的构成

STEP旨在产品生命周期内实现产品模型的数据交换。STEP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、实现形式、一致性测试。

4.4STEP产品模型36（l）标准的描述方法

STEP标准是三层组织结构，即应用层、逻辑层和物理层，并且采用参考模型和形式定义语言。

应用层：描述应用领域的需求，建立需求模型。

逻辑层：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（IPIM）或称集成资源。

物理层：完成数据交换的中性文件结构（STEP文件）。

参考模型：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。（l）标准的描述方法37

（2）集成资