СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОСТРОЕНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОРАДИОИЗДЕЛИЙ В СИСТЕМЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
METHOD FOR AUTOMATIC CONSTRUCTION OF THREE-DIMENSIONAL GEOMETRICAL MODELS OF RADIO ARTICLES IN GEOMETRICAL MODELLING SYSTEM

Изобретение относится к области информационных технологий и может быть использовано при проектировании на компьютере сложных электротехнических изделий. Реализация изобретения позволяет резко сократить временные и вычислительные ресурсы, затрачиваемые на проектирование таких изделий.
Известен способ автоматического построения трехмерной геометрической модели (ТГМ) изделия в системе геометрического моделирования (RU 2308763 С2), взятый за прототип, который предоставляет пользователю возможность строить на экране монитора модель изделия и управлять этой моделью, используя клавиатурные команды, комбинации команд мыши/курсора и другие средства ввода. При этом изменения в модели отображаются на экранном изображении модели в тот момент, когда пользователь производит изменения или в ответ на действие пользователя, передающего специальную команду для обновления экранного изображения. Данный метод позволяет осуществлять автоматическое построение ТГМ изделия, используя созданные ранее ТГМ изделий (базовые модели). Для этого задается последовательность необходимых операций, а затем автоматически изменяются ТГМ элементов базовых моделей и ТГМ базовых моделей в соответствии с данными о геометрии изделия. При этом отсутствует необходимость построения ТГМ изделия заново, которая в этом случае строится посредством изменения геометрических параметров базовых моделей. Это позволяет резко ускорить построение ТГМ изделия на основе базовых моделей и сократить затраты на построение ТГМ изделий, если имеются базовые модели, которые могут быть использованы для построения модели изделия.
Данный способ при всех своих достоинствах имеет существенные недостатки:
- при его использовании в процессе проектирования на компьютере осуществляется автоматическое построение ТГМ изделия, используя созданные ранее ТГМ изделий (базовые модели), что делает необходимым создание дополнительной базы данных (БД) базовых моделей, и при переходе к нестандартной конструкции изделий возникает необходимость пополнять БД и отслеживать ее актуальность в течение эксплуатации;
- при его использовании осуществляется автоматическое построение ТГМ несущих элементов конструкции, таких как шкафы, блоки, рамки и т.д. Что же касается электрорадиоизделий (ЭРИ), то использование этого метода позволит автоматически построить их правильными с точки зрения геометрии, но для проведения расчетов такой подход не годится из-за математической сложности получаемых моделей.
Задачей предлагаемого способа автоматического построения ТГМ ЭРИ в системе геометрического моделирования (СГМ) является устранение указанных выше недостатков, а именно
- создание ТГМ ЭРИ в СГМ способом, не требующим наличия дополнительных БД;
- создание ТГМ ЭРИ в СГМ путем упрощения их математических моделей, тем самым делая их адекватными для проведения расчетов.
Согласно изобретению построение ТГМ ЭРИ в СГМ осуществляют с использованием средств задания, выбора и выполнения определенной последовательности операций на основе исходных данных, поступающих из системы автоматизированного проектирования печатных плат САПР ПП. Объем исходных данных для построения формируется на основе файла топологии печатной платы (ТПП), который определяет количество ЭРИ на плате. Каждое ЭРИ содержит ссылки на информацию о своих свойствах и атрибутах, находящуюся в редакторе моделей (РМ) и БД САПР ПП. Затем выполняется автоматическое чтение этой информации по данным ссылкам и выделение числовых данных с помощью средств автоматического чтения/выделения числовых данных (СЧД). Далее на основе считанных/выделенных числовых данных автоматически создается структурированный ряд числовых значений - формат данных (ФД). В случае когда САПР ПП не обеспечивает полного описания ЭРИ, ФД может корректироваться/дополняться недостающей информацией по усмотрению пользователя (корректировка/дополнение по усредненным параметрам может проводиться автоматически). Числовые значения созданного ФД автоматически считываются и преобразуются, с помощью системы преобразования данных (СПД), в формат, доступный СГМ. После этого в СГМ осуществляется автоматическое построение ТГМ ЭРИ.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что для автоматического построения ТГМ ЭРИ в СГМ используются файлы ТПП и данные, содержащиеся в САПР ПП. Для этого задается последовательность необходимых операций. Способ подразумевает создание ТГМ ЭРИ в СГМ на основе одномерных конечных элементов и отсутствие необходимости создания дополнительных БД. При этом не преследуется цель точного геометрического соответствия создаваемых моделей реальным, а строится упрощенная ТГМ ЭРИ, математическое представление которой адекватно проведению анализов (расчетов), что позволяет резко сократить временные и вычислительные ресурсы, затрачиваемые на построение моделей радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Вышесказанное поясняется чертежами, где (Фиг.1) изображена схема функционирования и взаимодействия средств, с помощью которых осуществляется автоматическое построение ТГМ ЭРИ в СГМ; (Фиг.2) изображена последовательность формирования ТГМ ЭРИ. Описываемые (Фиг.1) средства являются программами, поэтому называются также программными модулями. На приведенной схеме использованы следующие обозначения:
1 - система автоматизированного проектирования печатных плат (САПР ПП);
2 - база данных системы автоматизированного проектирования печатных плат (БД САПР ПП);
3 - редактор моделей (РМ);
4 - топология печатной платы (ТПП);
5 - система выборки данных (СВД);
6 - система чтения/выделения числовых данных (СЧД);
7 - формат данных (ФД);
8 - система преобразования данных (СПД);
9 - система геометрического моделирования (СГМ).
Под системой автоматизированного проектирования печатных плат понимается программный модуль (программа), в которой создается конструкторская документация (КД) в части разработки ТПП.
Под базой данных системы автоматизированного проектирования печатных плат понимается база данных ЭРИ, используемых при создании КД в части разработки ТПП, которая содержит подробную информацию о каждом ЭРИ.
Под редактором моделей понимается приложение САПР ПП, которое позволяет на основе геометрических размеров ЭРИ создавать модели ЭРИ для формирования ТПП, а также пополнять созданными моделями БД САПР ПП.
Под топологией печатной платы понимается файл, содержащий информацию для изготовления печатной платы, в том числе типы используемых ЭРИ и их размещение.
Под системой выборки данных понимается комплекс программных модулей (программ), который выступает в качестве посредника между САПР ПП, ТПП и СГМ, осуществляющий чтение, формирование, преобразование и передачу данных об ЭРИ.
Под системой чтения/выделения числовых данных понимается программный модуль (программа), которая извлекает числовые данные об ЭРИ, содержащиеся в ТПП, БД САПР ПП, РМ, и структурирует их по категориям значений.
Под форматом данных понимается файл, который в структурированной форме содержит данные об ЭРИ.
Под системой преобразования данных понимается программный модуль (программа), который преобразует данные из ФД в машинный код для СГМ.
Под системой геометрического моделирования понимается программный модуль (программа), предназначенный для создания, экспорта/импорта геометрических моделей исследуемых объектов и проведения над ними различных видов анализов (расчетов).
Автоматическое построение ТГМ ЭРИ в СГМ осуществляется следующим образом. Вначале пользователь выбирает ранее созданный файл ТПП, поз. 4, разработанный в САПР ПП, поз.1, с использованием РМ, поз.3, и БД САПР ПП, поз.2. Файл ТПП, БД САПР ПП, РМ содержат подробное описание параметров каждого ЭРИ:
- файл ТПП содержит информацию об архитектуре создаваемой печатной платы (количество и наименование ЭРИ и их расположение);
- БД САПР ПП содержит персональную информацию о свойствах (главная точка расположения элемента, угол поворота, наименование, количество и размер контактных площадок) и атрибутах (высота, масса, формовка, установка и способ крепления элемента) каждого ЭРИ;
- РМ содержит геометрическое описание каждого ЭРИ относительно главной точки расположения элемента.
Далее с помощью СЧД, поз. 6, происходит извлечение данных об ЭРИ из ТПП, БД САПР ПП и РМ, на основе которых формируется ФД, поз. 7, содержащий извлеченные данные в структурированном виде. Далее с помощью СПД, поз. 8, производится чтение данных из ФД и преобразование их в машинный код, который направляется в СГМ, поз. 9, где на основе этого кода в автоматическом режиме строится упрощенная трехмерная геометрическая модель каждого ЭРИ. Модель представляет собой конструкцию, состоящую из стержневых/балочных элементов (количество элементов равняется количеству выводов, толщина стержневых/балочных элементов выбирается усредненная по толщине выводов всех ЭРИ), берущих начало из координат контактных площадок на ПП, сведенных в одну точку - вершину геометрического центра, расположенную на высоте, равной высоте ЭРИ (Фиг.2). Полученной конструкции присваивается масса ЭРИ. При необходимости конструкции можно присвоить различные характеристики, участвующие в анализах (расчетах), а также отразить способ крепления, смещая вершину геометрического центра либо жестко закрепить ее еще одним стержневым/балочным элементом, опущенным из вершины на плоскость ПП, тем самым смоделировав закрепление ЭРИ. Если информации об ЭРИ недостаточно для автоматического построения ТГМ ЭРИ, то допускается применять усредненные данные для всей конструкции. При наличии в конструкции критичных элементов, требующих особого внимания и точного моделирования, допускается производить их описание самостоятельно с помощью входов - управление ТГМ ЭРИ. Созданные ТГМ ЭРИ в СГМ могут участвовать в различных видах анализов (расчетов) самостоятельно и в составе математической модели всей РЭА.
Управление процессом построения ТГМ ЭРИ в СГМ может осуществляться следующими способами:
- изменением файла ТПП или персональной информации о каждом ЭРИ в БД САПР ПП и РМ (изменение ТГМ ЭРИ в СГМ и его отображения на экране при перезапуске системы);
- корректировкой ФД (изменение ТГМ ЭРИ в СГМ и его отображения на экране в момент произведения изменения или в момент подачи специальной команды для обновления экранного изображения);
- корректировкой самой ТГМ ЭРИ в СГМ (изменение ТГМ ЭРИ в СГМ и его отображения на экране в момент произведения изменения или в момент подачи специальной команды для обновления экранного изображения).
Способ автоматического построения ТГМ ЭРИ в СГМ программно проработан и прошел отладку при проектировании бортовой РЭА космических аппаратов, а также при проведении механического анализа ее геометрических моделей. Практическое применение данного способа позволяет резко сократить временные и вычислительные ресурсы, затрачиваемые на проектирование РЭА, что подтверждает эффективность способа автоматического построения ТГМ ЭРИ в СГМ.