Д.т.н. Чижов
М.И., Болотцев Д.А., Успехов А.А., Чувенкова Т.О.
Воронежский государственный
технический университет, Россия
Построение элементарных операций
твердотельного моделирования
на базе уникальных в САПР
На сегодняшний день существует большое количество САПР,
которые обеспечивают автоматизацию проектно-конструкторских и технологических
работ (CAD/CAM/CAE).
По мере увеличения требований к проектируемым изделиям, на этапах разработки часто
используется несколько САПР, отвечающих тем или иным целям проектирования. Во
многих случаях моделирование не ограничивается применением одной САПР. Также
применение одной САПР практически нереально в условиях удаленного
проектирования, когда проектные подразделения разделены территориально и
юридически. В настоящее время для указанных процессов характерна одновременная
эксплуатация двух и более САПР [1].
Каждая из применяемых САПР служит для решения определенного
спектра задач, на который она ориентирована, а цифровая модель какого-либо
изделия при этом хранится централизовано в формате той системы, где она
разрабатывается и подвергается развитию или модификации по мере необходимости.
Проблема возникает, когда цифровую твердотельную параметрическую модель, созданную в одной САПР, необходимо использовать с
какой либо целью в другой САПР.
В этом случае, работа часто осложняется отсутствием в импортированной геометрии
параметрической информации и истории построения.
Современные подходы к обмену данными между CAD системами
предлагают следующие направления:
1. Использование нейтральных форматов (IGES, STEP, DXF, JT и
т.д.). Эти файлы содержат только точное геометрическое описание модели (BRep
модель). Конвертируемые детали импортируются в другую CAD систему в виде
единого тела или набора поверхностей (без дерева моделирования).
2. Использование прямых трансляторов. Они позволяют
передавать информацию, не прибегая к промежуточным преобразованиям. Подход
лишен недостатков математического преобразования первого направления, однако
импортируемая геометрия также конвертируется в единое тело из поверхностей [2].
3. Заключается в макропараметрическом подходе, предложенном
Корейским ведущим научно-техническим институтом, где вместо обмена
геометрическим описанием детали происходит обмен данными о командах
моделирования, которые имеют единый для всех CAD систем формат [3]. Информация
из макрофайла одной CAD системы транслируется в нейтральный XML файл, который
далее используется для преобразования в набор макрокоманд другой CAD системы
[4]. Концептуально данное направление очень перспективно, поскольку в этом
случае передаваемая информация содержит «замысел проектировщика» и
соответственно историю моделирования, но его реализация на базе использования
функционала макросов различных САПР практически неосуществима. Во-первых, этот
механизм от системы к системе либо может вообще отсутствовать, либо его уровень
не позволяет воплотить проектный замысел (скудный язык описания построения).
Во-вторых, требуется постоянная запись во время проектирования. В-третьих,
макросы отражают также, – помимо полезных (проектных), – множество бесполезных
команд, которые необходимо далее фильтровать. В результате «макросный» подход
имеет существенные ограничения для реализации, хотя само направление имеет
большие перспективы.
Часто твердотельная геометрия может содержать в общем случае
несколько уникальных операций твердотельного моделирования, которые
присутствуют только в исходной САПР. Их трансляция невозможна без выработки
эквивалентных твердотельных операций, имеющих место в других САПР.
В данной работе авторами в качестве примера рассматривается
замена процедуры генерации блочного элемента совокупностью простых, но
присутствующих во всех САПР, операций.
Для устранения ограничений макросов вводится новый уровень
управления САПР через API. Вместо XML для описания нейтральных инструкций
построения используется программный язык JavaScript с целью предоставления
возможности ручного программирования операций построения моделей.
В ходе реализации усовершенствованного макропараметрического
подхода были выполнены следующие задачи: разработан набор нейтральных JavaScript инструкций построения, для простоты блочной модели, на
основе ранее выработанного списка команд; реализована функция раскрутки дерева
построения (препроцессирование) и генерации сценария построения на нейтральном
языке моделирования; реализован алгоритм восстановления модели по полученному
сценарию (постпроцессирование).
В качестве примера разобрана команда создания блока в NX.
Сгенерировать блочный элемент в
данной системе можно с помощью операции SOLID_Create_Block. Далее, в другой системе, не
поддерживающей данную операцию, необходимо выполнить следующий набор команд: открытие эскиза – SKETCH_Open;
создание четырех линий – SKETCH_Create_2D_Line_2Points; закрытие эскиза –
SKETCH_Close; выдавливание – SOLID_Create_Protrusion_Extrude. Перечисленные команды являются общими для всех САПР (рис.
1).
Рисунок 1. Эквивалент инструкций
построения блочного элемента; слева – блок команд для уникальной САПР, справа –
блок эквивалентных команд для любой САПР
Подобным образом могут быть
конвертированы и другие операции моделирования, например, вырез, отверстие, фаска, скругление и т.п.
Литература
1 Электронный
каталог Isicad – Российский
информационно-аналитический портал, публикующий мировые и отечественные новости
САПР, PLM и ERP. – Электрон.
дан. – Режим доступа: http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=15776.
2 Электронный
каталог Isicad – Российский
информационно-аналитический портал, публикующий мировые и отечественные новости
САПР, PLM и ERP. – Электрон.
дан. – Режим доступа: http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=14227.
3 Choi G.
Exchange of CAD part models based on the macro-parametric approach / G. Choi,
D. Mun, S. Han // International Journal of CAD/CAM. – 2002. – Vol. 2. – № 1. –
P. 23 – 31.
4 Yang J. An
XML-based macro data representation for a parametric CAD model exchange / J.
Yang, S. Han, B. Kim, J. Cho, H. Lee // Computer-Aided Design and Applications.
– 2004. – Vol. 1. – № 1. – P. 153 – 162.