产品数据交换技术

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1、 模具模具CAD/CAMCAD/CAM第四章 产品数据交换技术第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术一. 产品数据交换接口由于各软件的历史原因及不同的开发目的，使得各CAD软件的内部数据记录方式和处理方式不尽相同，开发软件的语言也不完全一致，因此在虚拟加工环境中不能进行有效的数据交换，主要 体现在对各CAD软件给出的三维几何实体的数据共享方面。扩展名对应 的CAD软件备注.igsANSYS内置转换 器.satAntoCAD、CadKey、 Mechanical Desktop、MicroStation Modeler需要SAT接口工具包.x_t、 .xmt_txtParasolid、S

2、olidworks、Unigraphics需要Parasolid接口工具 包 .prtPro/Engineer、Unigraphics需要UG接口工具包第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术所谓数据转换接口，实际上是一种能够实现两个以上系统间信息交换的程序或方法。数据转换接口的核心内容就是由其中一个 系统(文件)读出信息，再将信息写入另一个系统(文件)。实现数据转换接口，实际上就是把已有的模型经过处理，将特定软件的自定义表示转换成其它软件可以理解和接受的中性模式。其实现过程就是对要输出的模型中所含的基本对象进行遍历，对相应模型中的对象使用中性标准的表示形式加以说明和表示，并将这些对象按

3、相关标准加以组织输出即可。相应的读入此中性模型的软件需要有输入接口，它们分别被称为前置、后置处理器。第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术1. 专用数据接口它是一个将CAD系统(简称A系统)中的产品数据通过专用的数据接口程序(A-B)直接转化为符合另一个CAD系统(简称B系统)数据格式的产品数据；反之亦然。N个系统需要N(N-1)个专用数据接口程序。这种点对点的数据交换方式的专用数据接口程序各自不同，不能通用；但交换数据的运行效率高且不会丢失数据。第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术2. 通用数据接口利用一种与系统无关的标准数据格

4、式(中性文件格式)文件来实现多个CAD系统之间的数据交换，各系统只需构造前置处理器、后置处理器，将本系统产品数据格式转化为标准数据格式，或反之。这种格式的通用性、简单性和标准化的特点使它成为集成系统中普遍采用的格式。此方式数据共享性好；但如果标准数据格式 中没有CAD系统中的某些数据描述格式，产品数据将不能够被完全“翻译”，从而造成数据的“丢失”。目前常用的数据接口标准有Parasolid、IGES、STEP、STL、PDES等。第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术二. IGES标准IGES

5、( Initial Graphics Exchange Specification)，即初始图形交换规范，从1981年1.0版本到1991年5.1版本，IGES逐渐成熟，并日益丰富，覆盖了越来越多的应用领域，作为较早颁布的标准， IGES被大多数CAD系统所接受。IGES是由一系列产品的几何、绘图、结构和其它信息组成，可以处理CAD/CAM系统中的大部分信息，是用来定义产品几何形状的现代交互图形标准。它建立了产品定义数据数字表示方法与 通信的信息结构，可以使各种不同的CAD/CAM系统间进行产品定义数据的交换。第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术IGES的交换原理是通过前处理器把发送

6、系统的内部产品定义文件翻译成符合“中性格式”的文件，再通过后处理器将中性格式文件翻译成接受系统的内部文件。第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术1. IGES的数据结构IGES标准定义了一个ASC II码文件格式，用来表示结构、语言、拓扑、几何和非几何的产品数据，涉及描述产品工程特性和通 信所必须的数据，它独立于CAD系统而存在。IGES所定义的文件是若干个实体的集合，用几何和非几何的信息描述产品。几何信息包括了点、线、圆弧、参数曲线、NURBS曲线、参数曲面、NURBS曲面和裁剪曲面等各种元素。非几何信息则分为标注、定义和组织。第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术第四章第四

7、章 产品数据交换技术产品数据交换技术(1) IGES的文件结构IGES文件是以标准ASCII码(记录长度为80个字符的固定长格式)、ASC II码的压缩格式和二进制格式3种数据格式存储的数据文件。文件包括五个或六个段，它们必须依次出现。第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术文件标志段只适用于二进制格式(用字母B标识)和压缩的ASC II格式(用字母C标识)，若是固定长格式的ASC II格式则无标志段。开始段是给人们提供一个可读文件的序言，在第172列上可以写入任意的内容的ASC II码字符。主要记录图形文件的最初来源及生成该IGES文件的系统名称。但对于读取IGES文件可忽略该段。全局

8、参数段存放前置处理器的描述信息以及为处理该文件的后置处理器所需要的信息，共24个参数，以自由格式记录。主要描述了IGES文件在使用时的参数分隔符、记录分隔符、文件名、IGES版本、直线颜色、单位、建立该文件的时间、作者等等。第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术目录条目段的目的在于为文件提供一个索引，并含有每个实体的属性信息，每一个实体对应一个目录条目，每个目录条目分两 行进行记录，共有20个域，每个域占8个字符，每个域的具体含义如下：第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术实体信息存在于参数数据段中，该段记录了每个实体的几何数据，其格式在172列是不固定的，根据每个实体参数数据

9、的多少，决定它在参数数据段中有几行。结束段只有一行，前32列顺序地记录了S, G, D, P段记录的总行数，中间的40列为保留段，最后8列记录结束段T及其行数。IGES文件虽然数据量很大，但数据是以严谨的格式存储的，各种图形实体都用编码标出。文件中最主要的是描述实体的部分，即目录条目段和参数数据段，所有的图形实体参数都包括在其中。可以通过对其信息的选择性采用和保存，达到在虚拟加工环境中应用的目的。第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术(2) IGES的图形数据记录格式在IGES文件中，信息的基本单位是实体，通过实体描述产品的形状、尺寸以及产品的特性。实体的表示方法对所有当前的CAD/C

10、AM都是通用的，实体可分为几何实体和非几何实体。每一类型实体都有相应的实体类型号，几何实体为100199，如圆弧为100，直线为110等。非几何实体又可分为注释实体和结构实体，类型号为200499。如注释实体有直径尺寸标注实体(206)、线性尺寸标注实体(216)等，结构实体有颜色定义(324)、字型定义(310)、线型定义(304)等。第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术IGES所有的图形数据都包含两部分，一部分是在目录条目段给出实体的相关属性数据；另一部分是根据目录条目段的指针在参数数据段读出相应的实体数据。a. 线IGES文件中实体

11、是有界的，第一点为起点P1，第二点为终点P2，参数数据为起点和终点的坐P1(x1,y1,z1)，P2(x2,y2,z2)。直线实体的类型号为110，其在目录条目段和参数数据段的定义如下：110 7 1 1 0 0 0 00000 0001D 3110 0 0 1 0 0D 4110,41.284,2.175,0.0D0,52.647,2.175,0.0D0; 3P 7第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术该段文件表示直线实体的起点坐标为(41.284,2.175,0.0)，终点坐标(52.647,2.175,0.0)，3表示该直线实体在目录条目段中的第一行序号，7表示该直线实体在参数数

12、据段中的序号。b. 圆弧IGES中圆弧由起始点及圆弧所在圆的圆心确定。该圆弧始点在先，终点随后，是以逆时针方向画出。参数数据为ZT, x1, y1, x2, y2, x3, y3。ZT为圆弧所在平面xTyT平面的平行位移，(x1,y1)为圆弧所在圆的圆心坐标，(x2,y2)为圆弧起点坐标，(x3,y3)为圆弧终点坐标。第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术在IGES中，用于定义圆弧实体的定义空间坐标的选定是将圆弧 位于和xTyT平面重合或平行的平面内，且从ZT轴正向上的一点向 下看，圆弧为逆时针。另外，在IGES中没有独立的圆实体，如果圆弧起点与终点坐标重合，则为一个整圆。圆弧的实体类

13、型号为 100，其在目录条目段和参数数据段的定义为：100 18 1 1 0 0 0 00001 0001D 7100 0 0 1 0 0D 8100,-21.32677,17.54315,-20.49655,-19.19423,7.572457,-12.46768,- 55.66549; 7P 18圆弧所在平面xTyT在Z方向上的位移为-21.32677;圆心坐标为 (17.54315,-20.49655);起点坐标为(-19.19423,7.572457);终点坐标为 (-12.46768, -55. 66549)。第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术2. IGES应用中的问题I

14、GES标准仅仅是一个对所交换的几何图形及相应尺寸的中性文件说明，它没有描述产品信息模型中的复杂信息，因而它不能满 足机械CAD/CAM信息集成的需要。此外，IGES本身也不够完善，如数据格式过于复杂，可读性差，标准定义不够严密等，因而 会造成数据交换的不稳定。第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术三. STEP标准STEP是一个关于产品数据计算机可理解的表示和交换的国际标准，目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产 品整个生命周期中的产品数据。产品生命周期包括产品的设计、制造、使用、维护、报废等。产品在各过程产生的信息多而复杂，而且分散在不同的部门和地 方。在产品开发过程中

15、，要求这些产品信息以计算机能理解的形式表示，而且在不同的计算机系统之间进行交换时保持一致和完整 。产品数据的表达和交换，构成了STEP标准，STEP把产品信息的表达和用于数据交换的实现方法区分开来。第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术1. STEP标准的体系结构STEP的ISO正式代号为ISO 10303，并将所有标准部分分成七 类，每一类包括若干部分Part，相应的编号为：(1) 描述方法：Part 11-19;(2) 实现方法：Part 21-29;(3) 一致性测试方法论和框架：Part 31-39;(4) 通用集成资源：一般资源Part 41-99 ;(5) 应用集成资源：应

16、用资源Part 101-199;(6) 应用协议：Part 201-299;(7) 与应用协议对应的抽象测试集：Part 301-399。第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术STEP的体系结构可划分为三层。最上层是应用层，包括应用协 议及对应的抽象测试集，这是面 向具体应用的，与应用有关。第 二层是逻辑层，包括集成资源， 是一个完整的产品模型，从实际 应用中抽象出来，与具体实现无 关。最底层是物理层，包括实现 方法，给出具体在计算机上的实 现形式。第四章第四章 产品数据交换技术产品数据交换技术2. STEP标准的组成部分(1) 标准的描述语言STEP有自己专用的描述语言EXPRESS，EXPRESS是一种信息建模语言，有强大的描述信息模型能力