Проблемы трансляции графических данных CAD-систем

Информационные технологии

УДК 004.624

ПРОБЛЕМЫ ТРАНСЛЯЦИИ ГРАФИЧЕСКИХ ДАННЫХ CAD-СИСТЕМ С.Л. Кенин, В.Ф. Барабанов, А.М. Нужный, Н.И. Гребенникова

В статье рассматривается задача обмена графическими данными между CAD-системами. Проводится анализ работы прямых трансляторов систем AutoCAD 2010 и NX 7.5, предлагается структура универсальной системы трансляции данных

Ключевые слова: трансляторы, графические данные, Siemens NX, AutoCAD

Актуальность проблемы обмена графическими данными между различными CAD/CAM/CAE- системами обусловлена, как правило, следующими факторами :

1. Необходимость использования CAD-систем различного уровня сложности для решения различных проектных задач.

Поводом для возникновения такой ситуации является желание сократить расходы на этапе проектирования изделий. В этом случае на начальных этапах проектирования (при разработке отдельных деталей) могут использоваться относительно недорогие CAD «нижнего» уровня, работающие на персональных ПК, а на более поздних этапах (для формирования сборок) используют «тяжелые» CAD, работающие на мощных графических станциях.

При правильном подходе организация межсистемного обмена графическими данными в такой ситуации является наиболее простой задачей, так как сразу приобретаются системы из одной линейки от одного производителя, или реализованные на одном графическом ядре, что обеспечивает наиболее простой, естественный обмен графическими данными.

2. Необходимость использования различных узкоспециализированных CAD-систем на отдельных этапах проектирования с интеграцией результатов на более поздних этапах.

Можно выделить несколько причин применения компаниями одновременно нескольких различных САПР:

- растущая сложность изделий. Современные изделия создаются в нескольких вариантах, включают различные уровни, - все это

Кенин Сергей Леонидович - ВГТУ, соискатель, e-mail: nam14@mail.ru

Барабанов Владимир Федорович - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, e-mail: bvf@list.ru

Нужный Александр Михайлович - ВГТУ, канд. техн. наук, доцент, e-mail: nam14@mail.ru

Гребенникова Наталия Ивановна - ВГТУ, канд. техн. наук, доцент, e-mail: g-naty@yandex.ru

требует применения различных инструментов разработки, которые могут включать решения для механического, радиоэлектронного, электротехнического проектирования, разработки программного обеспечения и т.п., поэтому приходится управлять данными из разных систем и сфер знаний;

- глобализация разработки. Производители превращаются в глобальные организации, представительства которых размещены в разных странах и часовых поясах, и для организации их работы требуется репликация (повторение или избыточность) данных. В результате, чтобы обеспечить совместную работу, возникает необходимость приспосабливаться к партнерам по цепочке поставок, использующим различные средства САПР;

- объединение отраслей. В условиях глобального рынка слияния и поглощения происходят все чаще, и для поддержания целостности данных требуется эффективная ассимиляция существующих инфраструктур САПР. Самым ярким примером является авиастроительная отрасль со множеством сложных изделий и конфигураций, а также глобальным характером разработки (например, 8ирег1е1 конструировался сразу в нескольких странах одновременно).

3. Необходимость перехода с одной платформы на другую.

Это наиболее сложный случай для организации межсистемного обмена графическими данными, что объясняется следующими факторами:

- переход часто осуществляется на платформу, базирующуюся на другом ядре геометрического моделирования, поскольку возможности прежнего ядра перестали удовлетворять возросшие потребности. Так, например, Аи1ю-САБ базируется на собственном ядре А8М, совместимом с популярным лицензируемым графическим ядром АСК, а Siemens КХ на ядре Рага8оШ. Этот факт, безусловно, повышает сложность организации обмена данными;

- существует большой объем электронной графической документации, выполненной в различное время, на различных версиях предыдущей CAD-системы, различными отделами и сотрудниками, что предполагает, во-первых, наличие некоторого количества ошибок в исходных данных и, во-вторых, отсутствие единого стандарта, позволяющего унифицировать процедуру обмена данными.

Об актуальности и сложности задачи меж-системного обмена графическими данными свидетельствует тот факт, что в настоящее время разработан и постоянно продолжает развиваться ряд графических стандартов по обмену графическими данными.

Все форматы векторных графических файлов условно можно разделить на две группы:

- графические документы программ векторной графики;

- форматы для обмена векторными изображениями.

Рассмотрим подробнее форматы второй группы:

- ACIS — общее наименование для данных, с которыми работает лицензируемое ядро системы геометрического моделирования ACIS. Для выводимых данных применяются форматы

SAT и SAB.

- DXF (Drawing Interchange Format) — формат, много лет назад ставший де-факто стандартом для обмена чертежами в различных CAD-системах.

- IGES (Initial Graphics Exchange Specification) — нейтральный формат обмена данными для CAD-систем. Поддерживает традиционные инженерные чертежи и трехмерные модели.

- x_T — текстовый формат экспорта Para-solid;

- x_B — бинарный формат экспорта Para-solid;

- STEP (STandard for Exchange of Product model data — стандарт обмена данными модели изделия)— стандарт ISO для компьютерного представления и обмена индустриальными данными.

Обмен графическими данными осуществляется с помощью трансляторов. Каждое ядро геометрического моделирования помимо модулей, ответственных за разработку, анализ и визуализацию графических моделей непременно содержит и модуль обмена данными, который обеспечивает работу трансляторов. Количество и эффективность встроенных трансляторов CAD-систем находится в зависимости от универсальности и проработки этого модуля.

Анализируя возможности трансляции графических данных из АШюСАБ в Siemens КХ, необходимо отметить, что в настоящее время подавляющее большинство САПР используют два наиболее часто употребляемых ядра из группы лицензируемых ядер. Это ядра АСК и Parasolid. АШюСАБ реализован на собственном ядре ASM, совместимом и имеющем общие корни с ядром АСК, а Siemens КХ реализован на ядре Parasolid. Этот факт усложняет задачу организации межсистемного обмена графическими данными.

По умолчанию сохранение файлов в АШюСАБ выполняется в форматах *.DWG и *.БХБ текущей или более ранней версий программы.

Это вполне логично с учетом того, что несколько лет назад формат *^ХБ являлся дефакто базовым форматом обмена графическими данными между CAD-системами.

Вместе с тем AutoCAD поддерживает ряд консольных команд для экспорта чертежей в другие форматы:

- экспорт в файлы DWF и DWFx;

- экспорт в файлы PDF;

- экспорт в DXF-файлы;

- экспорт в файлы FBX;

- экспорт в файлы MicroStation DGN;

- экспорт в файлы IGES;

- экспорт в файлы АСК SAT;

- экспорт в ряд других форматов.

При исследовании возможности прямой трансляции (с использованием интегрированных в систему трансляторов) графических данных из AutoCAD в КХ 7.5 использовались две разновидности файлов: файлы, содержащие чертежи, и файлы, содержащие 3D-модели. Изучение интегрированного транслятора КХ из файлов .DWG и .DXF показало, что транслятор КХ 7.5 не поддерживает форматы AutoCAD 2010 и более поздние, а также, что в наименовании файла и пути его расположения не допускается присутствия символов кириллицы. Исходные данные и результаты трансляции чертежей с использованием формата DWG и DXF приведены на рис.1, 2.

Анализ результатов трансляции показал, что примитив «линейный размер», как и геометрические характеристики объектов, переносятся корректно; примитивы типа «Блок» из AutoCAD транслируются как несвязанный набор примитивов; полилинии преобразуются в сплайны; надписи с использованием кириллицы транслируются некорректно; не транслируется примитив размер - длина дуги.

Эксперименты с другими наборами графических данных показали, что примитив типа «эллипс» транслируется в сплайн, имеющий форму ромба; трансляция таблиц не производится; примитив «мультилиния» транслируется некорректно.

Также, ввиду того, что системы используют различные принципы работы со слоями, наблюдается ряд проблем при переносе примитивов по слоям.

2030

Рис.1. Трансляция из формата DWG

# #1.0 О  де/ eto multiliniya

гйп.-вп

* *#ЯйД^' і Sp 1 і Л£І J

ГС V л * 1

JiML

Рис.2. Трансляция из формата DXF

Отмечено также практически полное сходство результатов трансляции при использовании транслятора, запускаемого из меню NX 7.5 «Файл-Открыть» и транслятора «NX Data Exchange. DXF/DWG Wizard», входящего в поставку NX 7.5 и позволяющего производить конвертацию файлов в пакетном режиме.

Для изучения возможности трансляции 3D-моделей использовался документ, содержащий набор простейших моделей твердых тел с использованием булевых операций, созданных средствами AutoCAD (рис. 3).

Рис. 3. Пример файла с 3D-моделями

При попытке открытия в NX 7.5 файла .DWG или .DXF, содержащего 3D-модели, документ оказывается пустым. Поэтому для переноса 3D-моделей использовалась возможность AutoCAD сохранения файлов в форматах .IGS и .SAT.

Сохранение в этих форматах производится вводом консольных команд AutoCAD ИГЕСЭКСПОРТ и ЭКСПОРТТЕЛ соответственно. Причем, в формат .IGS могут быть импортированы как двумерные, так и трехмерные данные, а в формат .SAT экспортируются только 3D-модели.

При открытии в NX файла формата IGES отмечено, что все тела транслируются корректно, геометрия тел сохранена, булевы операции учтены, однако в некоторых случаях наблюдается изменение взаимного расположения тел (рис.4).

При попытке трансляции 2D-чертежа в формате IGES наблюдается некорректная трансляция большинства графических данных.

Поскольку формат .SAT системой Siemens NX 7.5 не поддерживается, было принято решение об использовании трансляторов сторонних производителей.

При исследовании таких систем выяснилось, что запись в формат .PRT (внутренний формат NX) для внешних трансляторов - большая редкость.

Рис. 4. Трансляция файла с SD-моделями в формате IGES

Поэтому была предпринята попытка трансляции данных с использованием системы 3DTransVidia из формата .SAT в формат .STP, поддерживаемый Siemens NX. Результаты трансляции представлены на рисунке 5. Как можно видеть, при трансляции теряется часть графических данных.

Рис. 5. Трансляция данных из формата .SAT в формат .STP с использованием системы 3DTransVidia

Таким образом, на основании проведенных экспериментов можно сделать следующие выводы: трансляция графических данных из AutoCAD в Siemens NX с использованием интегрированных средств обмена графической информацией возможна при соблюдении следующих требований:

- необходимо изменить имена файлов, если они содержат кириллицу;

- необходимо изменить форматы файлов на

воспринимаемые трансляторами ЫХ. Для чертежей целесообразно использовать формат или AutoCAD версий 2000-2007, 3D-

модели целесообразно экспортировать в формат IGES;

- необходимо выполнить контроль и исправление геометрических и топологических ошибок исходных данных средствами AutoCAD в автоматическом или ручном режиме;

- необходимо выполнить замену ряда примитивов, не подлежащих трансляции;

- необходима стандартизация слоев в чертежах с переносом данных на соответствующие слои;

- необходимо решение проблемы трансляции надписей, содержащих кириллицу;

- необходима верификация результатов трансляции в среде NX с автоматизированной или ручной корректировкой моделей.

Автоматизация решения этих задач может быть достигнута с использованием «Системы трансляции графических данных», являющейся развитием «Системы комплексного контроля и коррекции графических изображений»[1]. Структура системы приведена на рисунке 6.

Модуль контроля и корректировки исходных данных, работающий на платформе AutoCAD и реализованный на языках VBA и Visu-alLisp, позволяет выявить и устранить ошибки исходных данных, а также выполнить их преобразование к виду, наиболее подходящему для трансляции.

Предусмотрен контроль таких параметров, как наличие требуемых слоев и распределение по ним примитивов соответствующих типов, тип и атрибуты графических примитивов, точность и атрибуты размеров, соблюдение масштаба и т. п.

На начальном этапе работы программы производится контроль набора входных чертежей (возможна пакетная обработка файлов) по заранее заданным параметрам с указанием возможной погрешности построения и взаимного расположения примитивов на чертеже.

На основе анализа протокола контроля, элементы, содержащие ошибки, подсвечиваются и пользователь имеет возможность оценить объем и сложность работ.

Следующим этапом работы системы является комплексная коррекция. Коррекция может осуществляться в двух режимах: автоматическом или автоматизированном. Если уровень сложности ошибок допускает автоматическую коррекцию, пользователь может выбирать между автоматическим или автоматизированным режимами коррекции. В противном случае автоматический режим блокируется.

Этап коррекции графического изображения разбит на функции в последовательности, которая строго соблюдается для корректной работы системы.

Последний этап заключается в оформлении откорректированного чертежа.

После выполнения визуализации, пользователю предлагается выбор: согласиться с

рекции

Рис. б. Структура системы трансляции графических данных

В ходе автоматического анализа чертежа могут быть также предприняты действия по подготовке данных к трансляции (например, сохранение надписей, содержащих кириллицу во внешних файлах, с тем, чтобы использовать их из DLL ЫХ API для восстановления надписей в транслированных данных).

Для корректировки данных и приведения их к стандартизированному виду, предназначенному для трансляции в Siemens ЫХ, используются справочные сведения из внешней информационной системы, содержащей ГОСТы, отраслевые стандарты, требования и технические условия.

После подготовки исходных данных производится их сохранение в требуемом формате. Для чертежей это формат .DWG, для 3D-моделей - .IGS. Сохранение производится средствами AutoCAD.

После этого выполняется трансляция .DWG файлов с использованием «NX Data Exchange. DXF/DWG Wizard», или открытие .IGS файла средствами Siemens NX.

Модуль контроля входных данных может выполнить такие задачи, как контроль размеров и масштабов, корректировка неоттранс-лированных кириллических надписей, приведение графических данных к требованиям ЕСКД.

Литература

1. В.Ф. Барабанов, С. Л. Подвальный, Н.И. Гребенникова, А.М. Нужный. Компьютерная графика в CAD системах: учеб. пособие. Воронеж: ВГТУ, 2005. - 230 с.

2. Автоматизация процесса восстановления пространственных моделей по видам ортогональных проекций. / С.А. Минаков, В.Ф. Барабанов, В.В. Сафронов, С.Л. Кенин // Системы управления и информационные технологии. 2011. Т. 46. № 4.1. С. 159-162.

Воронежский государственный технический университет

PROBLEMS OF TRANSLATION OF GRAPHIC DATA OF CAD-SISTEM

S.L. Kenin, V.F. Barabanov, A.M. Nuzhny, N.I. Grebennikova

In article the problem of an exchange by graphic data between CAD-systems is considered. The analysis of operation of direct translators of AutoCAD 2010 and NX 7.5 systems is carried out, the structure of universal system of translation of data is offered

Key words: translators, graphic data, Siemens NX, AutoCAD