第四章 产品数据交换技术

第四章产品数据交换技术

本章主要内容：图形及产品数据交换有关技术。4.1概述实现产品生命周期的数字化，设计，制造，生产部门需要数据交换。在同一企业或不同企业可能应用不同的CAD/CAM系统，因此在不同系统之间必然存在文件的读取、转换和应用需要。数据交换方式专用数据格式的交换（点对点交换）标准数据格式的中性文件交换（星形交换）基于统一产品数据模型的集成基于PDM的系统集成点对点的交换优点：运行效率高，易于实现；缺点：专业接口数多，接口程序太专一。ABCD系统A模型A系统B模型B专用接口程序星型交换优点：系统增大时，接口数不会增加过多；缺点：需要前后置处理器，效率较低。系统A模型A系统C模型C系统B模型B系统D模型D系统A内部模型A系统B内部模型B标准数据交换格式文件前置处理器后置处理器前置处理器后置处理器前置处理器后置处理器前置处理器后置处理器中间接口中间模型前置处理器A后置处理器A后置处理器B前置处理器B评价接口好坏的依据：

◆交换模型所占存储空间的大小；

◆产生和解释数据的效率；

◆交换模型是否与计算机无关；

◆数据的可阅读性和可翻译性。基于统一产品数据模型的集成优点：避免数据格式的转化、消除冗余、保证安全性可靠性。缺点：实现开发的难度大。CADCAPPCAM工程数据库管理系统统一集成产品数据模型基于PDM的系统集成优点：实现企业级产品相关信息的全集成；缺点：开发难度大（涉及企业软、硬件的建设和开发）CAD/CAM中的通用数据交换接口标准

DXF

初始图形转换规范IGES

产品模型数据交换标准STEPSTL4.2DXFAutoCAD软件所支持的中间文件格式。由于在国际上具有较多用户（二维绘图），故被大多数软件商所认可。目前几乎所有的CADCAM软件均带有DXF的接口。AutoCAD其它CAD系统DXF格式文件读取DFX文件DXF格式文件读取DFX文件文件以DFX格式保存文件以DFX格式保存DXF文件结构采用ASCII码和二进制两种格式；文件由五个段组成，每个段有若干个组，每个组由两行组成。（1）HEADERSECTION（标题段）记录AutoCAD系统所有标题变量的当前值或当前状态。（2）TABLESECTION（表段）VPORT（视窗表）：显示区上每个视区的表示方法LTYPE（线型表）：线型名及其间隔LAYER（图层表）：层名及设定状态STYLE（字体表）：文字种类及应用名VIEW（视图表）：观察对象的视点、视线UCS（用户坐标系表）：用户设定的局部坐标系DIMSTYLE（尺寸标准样式表）：尺寸标注种类APPID（应用程序标识表）：应用程序名（3）BLOCKSECTION（复合块段）定义复合实体（4）ENTITIESSECTION（实体段）用于定义所支持的图形元素（5）ENDOFFILE（结束段）组代码和组值DXF文件格式中最小的组成单位是组，两行为一组。第一行为组代码，标志组值的数据类型。第二行为组值，可以是字符串也可为浮点数值。例：DXF文件例子---记录一条直线的DXF文件DXFOUT、DXFIN命令

DXFOUT：根据已有图形产生一个DFX文件。

DXFIN：把别的系统产生的DXF文件转换成Autocad系统的图形。

注意：要输入完整的DFX文件，必须从一个空的绘图环境中执行DXFIN的命令。4.3IGESIGES(InitialGraphicsExchangeStandard)初始图形交换规范国际上最早（1980年）产生的图形数据交换标准。目前几乎所有的CAD/CAM软件均配有IGES接口。工作原理ABIGES文件A前置处理器B前置处理器A后置处理器B后置处理器文件结构分为ASC码和二进制两种格式。总体分为六段：依次为标志段（FLAG），开始段（START），全局段（GLOBAL），元素索引段（DIRECTORYENTRY），参数数据段（PARAMTERDATA），结束段（TERMINATE）。每个段含有若干行，每行有80个字符。1~72为该段内容，73位该段段码，74~80为该段每行的序号。标志段：用“B”或“C”表示。仅出现在二进制和压缩的ASC码格式中。开始段：用“S”表示。有关文件的前沿性说明。全局段：用“G”表示。包含前置处理，后置处理该文件时所需的信息。元素索引段：用“D”表示。每个元素对应一个索引，每个索引有20个域，每个域占8个字符。含实体属性信息，存放实体信息、指针及关系。参数数据段：用“P”表示。记录每个元素的几何参数。结束段：用“T”表示，表示IGES文件结束。只有一行。开始段S全局段G元素索引段D参数数据段P结束段T例:

SolidWorks软件在打开文件的类型选项中带有IGES的接口。例：

ProCAM软件在打开文件中的IGES选项IGES文件举例IGES文件举例IGES在实践中存在的问题数据文件过大，转换处理时间过长。采用了固定的数据格式和存储长度，数据文件稀疏，产生的数据量大。元素范围有限，难以定义产品的全部信息。不能精确地完整转换数据。如修剪后的表面定义数据会丢失；不能转换属性信息；层信息常丢失；不能将两个零部件的信息放在一个文件中。4.4STEP产品模型数据交换标准STEP是由国际标准化组织（ISO）于1983年专门成立的技术委员会TC184下设的制造语言和数据分委会SC4所提出。STEP的核心EXPRESS描述语言部分（PART11）于1993年成为国际标准草案。STEP标准将产品信息的描述和用于数据交换的实现方法区分开来。4.4.1STEP结构形状信息几何模型实体：CSG、Brep

扫描

空间划分表面：线框：形状表示接口特征显式特征隐式特征通孔凹坑凸台过渡变形区域特征尺寸及公差位置大小角度公差几何信息拓扑信息应用层应用绘图产品结构包装结构电气结构有限元分析工程结构集成产品信息模型物理层逻辑层中间文件数据库知识库材料和单位表示和图形

由应用层、逻辑层和物理层构成。应用层：描述各应用领域的三维实体，建立面向用户的具体的信息模型。逻辑层：对应用层模型分析和归类，形成由Express描述的统一的集成产品信息模型。物理层：实现数据的交换和存储。应用协议明确的设计相关的设计构造控制的设计集成资源产品基本定义几何拓扑表示表示方法定义描述方法标准的描述语言一致性测试和抽象测试集实现形式物理文件

STEP数据存取接口4.4.2STEP组成由5部分组成。分为七个系列文件，每个系列包含若干部分每个系列包含若干部分（part）：描述方法：part11~19；实现方法：part21~29；一致性测试：part31~39；抽象测试：part1201~2199；通用集成资源：part41~49；应用集成资源：part101~199；应用协议：part201~1199标准的描述方法EXPRESS是一种信息建模语言，但不是程序设计语言。用于说明对象、信息单元及其限制和操作。

EXPRESS参考C＋＋等语言，有强大的信息模型描述能力。EXPRESS语言的开发目的是使描述的模型既要能为计算机所处理，又易于阅读。本描述独立于具体软件。用于STEP中逻辑层的描述。4.4.3STEP具体内容集成资源集成资源或集成的产品信息模型是STEP逻辑层统一的概念模式，采用EXPRESS语言描述。集成资源为两大部分：通用集成资源和应用集成资源。集成资源只能通过应用协议来实施。通用资源：在应用上具有通用性。包括：产品描述与支持的原理；几何拓扑表示；结构表示；产品结构配置；材料；显示；公差；形状特征。应用资源：在通用资源的基础上附加一些与某些特定领域相关的信息。应用协议应用协议是用来说明如何用标准的STEP集成资源来解释产品数据模型的一份文件。各应用系统在交换、传输与存储产品数据时应强制要求符合应用协议的规定。实现方式指形成符合STEP标准的数据的存取与交换方法或格式。有以下方式：文件交换为最低一级，ASCII码顺序文件。应用程序接口法数据库（知识库）交换通过共享数据库实现。4.4.4STEP-NC简介STEP-NC技术：是STEP的一组协议，将产品信息的表达和交换扩展到数控加工领域。结构：与STEP文件完全一样，首先需要一个PROJECT语句，后面包括三部分内容：工作计划和可执行语句；技术描述；几何描述。插件：GibbsCAM,Mastercam.4.4.5STEP标准的特点扩大了CAD/CAM数据交换的范围；表达形式统一，避免了二义性；用特征和特征关系表达产品信息；同时确定了实现方法和检测方法等标准体系；独立于任何具体的软件系统。4.4.6其它数据交换格式STL数据交换格式基于VRML的数据交换格式。例：SolidWorks中打开文件的STEP选项在你所使用或练习的CAD系统中含有哪些类型的文档接口？为什么CADCAM中要考虑图形接口？CAD/CAM中的数据交换接口有哪些形式？IGES、STEP各自的文件格式、优缺点？在ProCAM中如果做一曲面，并进行修剪后以IGES格式存储，再由SolidWorks读入，