產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換(數(shù)據(jù)庫)

時間：2022-12-14 18:30:01 | 來源：信息時代

時間：2022-12-14 18:30:01 來源：信息時代

    產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換 : 當一個系統(tǒng)中所表達的模型必須在另一個系統(tǒng)同樣進行正確的表達時,不同的CAD/CAM系統(tǒng)之間對數(shù)據(jù)模型進行的交換。
目前,在微機和工作站上用于數(shù)據(jù)交換的圖形文件標準主要有: AutoCAD 系統(tǒng)的DXF(data exchange file)文件,美國標準IGES(initial graphics exchange specification,即初始圖形交換規(guī)范)及國際標準STEP(standard for the exchange of product model data)。其他一些較為重要的標準還有: 在ESPRIT(歐洲信息技術(shù)研究與開發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃)資助下的CAD-I標準(僅限于有限元和外形數(shù)據(jù)信息);德國的VDA-FS標準(主要用于汽車工業(yè));法國的SET標準(主要應(yīng)用于航空航天工業(yè))等。
(1) DXF數(shù)據(jù)交換: AutoCAD的DXF文件是具有專門格式的ASCII碼文本文件,它比較好讀,易于被其他程序處理,主要用于實現(xiàn)高級語言編寫的程序與AutoCAD系統(tǒng)的連接,或其他CAD系統(tǒng)與AutoCAD之間的圖形文件交換。由于AutoCAD在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用極為廣泛,已經(jīng)深入到各行各業(yè)之中,所以它的數(shù)據(jù)文件格式已經(jīng)成為一種事實上的工業(yè)標準。DXF圖形數(shù)據(jù)交換文件為推廣應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)提供了很大的便利,但由于DXF文件開發(fā)較早,現(xiàn)在來看,存在很多的不足: 它不能描述產(chǎn)品的完整幾何模型,難以進一步發(fā)展;其信息定義不完整,它僅保留了原有系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的幾何和部分屬性信息,而大量的拓撲信息已不復(fù)存在; 其信息描述方面也有許多缺陷,致使一些信息量過分冗長; 文件格式比較復(fù)雜,且不盡合理。
(2) IGES數(shù)據(jù)交換: IGES標準最早是ANSI于80年代初制定,基于波音公司CAD/CAM集成信息網(wǎng)絡(luò)、通用電氣公司的中心數(shù)據(jù)庫和其他各種數(shù)據(jù)交換格式之上。其最初版本僅限于描述工程圖紙的幾何圖形和注釋,隨后又將電氣、有限元、工廠設(shè)計和建筑設(shè)計納入其中。1988年6月公布的IGES4.0又吸收了ESP中的體素構(gòu)造法(constructive solid geometry,CSG)和裝配模型,后經(jīng)擴充又收入了新的圖形表示法、三維管道模型以及對FEM(有限元模型)功能的改進。B-rep(邊界表示法)模型則在IGES5.0中定義。IGES在文件結(jié)構(gòu)中卻又不合理地定義了直接存取的指針系統(tǒng)。其主要問題有: 數(shù)據(jù)文件過大,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理時間過長; 某些幾何類型轉(zhuǎn)換不穩(wěn)定; 只注意了圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而忽略了其他信息的轉(zhuǎn)換。
IGES仍是目前各國廣泛使用的事實上的國際標準數(shù)據(jù)交換格式,我國于1993年9月起將IGES3.0作為國家推薦標準。
(3) STEP數(shù)據(jù)交換: 產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標準STEP是國際標準化組織(ISO)所屬技術(shù)委員會TC184(工業(yè)自動化系統(tǒng)技術(shù)委員會)下的“產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)外部表示”(external representation of product model data)分委員會SC4所制訂的國際統(tǒng)一CAD數(shù)據(jù)交換標準。所謂產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)是指為在覆蓋產(chǎn)品整個生命周期中的應(yīng)用而全面定義的產(chǎn)品所有數(shù)據(jù)元素,它包括為進行設(shè)計、分析、制造、測試、檢驗和產(chǎn)品支持而全面定義的零部件或構(gòu)件所需的幾何、拓撲、公差、關(guān)系、屬性和性能等數(shù)據(jù)。
STEP為產(chǎn)品在它的生命周期內(nèi)規(guī)定了唯一描述和計算機可處理的信息表達形式。這種形式獨立于任何特定的計算機系統(tǒng),并能保證在多種應(yīng)用和不同系統(tǒng)中的一致性。這一標準還允許采用不同的實現(xiàn)技術(shù),便于產(chǎn)品數(shù)據(jù)的存取、傳輸和歸檔。在產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享方面,STEP標準提供四個層次的實現(xiàn)方法: ASCII碼中性文件、訪問內(nèi)存結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序界面、共享數(shù)據(jù)庫及共享知識庫。STEP標準在下述方面有著明顯的優(yōu)越性:經(jīng)濟效益顯著;數(shù)據(jù)范圍廣、精度高,通過應(yīng)用協(xié)議消除了產(chǎn)品數(shù)據(jù)的二義性; 易于集成,便于擴充; 技術(shù)先進、層次清楚,分為通用資源(子標準40系列)、應(yīng)用資源(子標準100系列)和應(yīng)用協(xié)議(子標準200系列)三部分。如今,STEP標準已經(jīng)成為國際公認的CAD數(shù)據(jù)文件交換全球統(tǒng)一標準,許多國家都依據(jù)STEP標準制訂了相應(yīng)的國家標準。我國STEP標準的制訂工作由CSBTSTC159/SC4完成,STEP標準在我國的對應(yīng)標準號為GB16656。STEP標準存在的問題是整個體系極其龐大,標準的制訂過程進展緩慢,數(shù)據(jù)文件比IGES更大。目前商用CAD系統(tǒng)提供的STEP應(yīng)用協(xié)議還只有AP203“配置控制設(shè)計”,內(nèi)容包括產(chǎn)品的配置管理、曲面和線框模型、實體模型的小平面邊界表示和曲面邊界表示等以及AP214“汽車機械設(shè)計過程的核心數(shù)據(jù)”兩種。
(4)STL數(shù)據(jù)交換: STL文件是CAD實體數(shù)據(jù)模型經(jīng)三角化網(wǎng)格化處理后的數(shù)據(jù)文件,是用許多空間三角形小平面逼近原CAD實體模型,因為STL文件格式簡單而且不需要復(fù)雜的CAD系統(tǒng)支持,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為CAD系統(tǒng)與快速成型系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換格式的不成文標準。盡管STL文件在快速成型領(lǐng)域有著極廣泛的應(yīng)用,但是其缺點也十分明顯,例如,缺少三角面片之間的拓撲信息,而且還會有裂縫、間隙、面片重疊和法向量反轉(zhuǎn)的錯誤。
STL文件用許多空間小三角形來表示零件的表面,對每一個空間小三角形面片用三角形的三個頂點的坐標及三角形面片的法向量來描述,法向量由零件的內(nèi)部指向外部,三角形三個頂點的次序與法向量滿足右手規(guī)則。
STL文件中每相鄰的兩個三角形只能有一條公共邊。STL文件有兩種格式,一種是ASCII格式,另一種是二進制格式。ASCII格式的STL文件具有可讀性,但占用較大的空間,大約是二進制STL文件的五倍。