| Кафедра транспорта, хранения нефти, газа и нефтегазопромыслового оборудования | ||||||||||||||||
| (наименование кафедры) | ||||||||||||||||
| Едемский Егор Сергеевич | ||||||||||||||||
| (фамилия, имя, отчество студента) | ||||||||||||||||
| Институт | Нефти и Газа | курс | группа | |||||||||||||
| 15.03.02. Технологические машины и оборудование | ||||||||||||||||
| (код и наименование направления подготовки/специальность) | ||||||||||||||||
| РЕФЕРАТ | ||||||||||||||||
| По дисциплине | Системы автоматизированного проектирования в инженерных расчетах | |||||||||||||||
| На тему | Импорт-экспорт файлов. Конвертация файлов в КОМПАСе | |||||||||||||||
| (наименование темы) | ||||||||||||||||
| Отметка о зачёте | ||||||||||||||||
| (дата) | ||||||||||||||||
| Руководитель | Старший преподаватель | Семенова С.Ю. | ||||||||||||||
| (должность) | (подпись) | (инициалы, фамилия) | ||||||||||||||
| (дата) | ||||||||||||||||
| Северодвинск 2016 | ||||||||||||||||
ЛИСТ ЗАМЕЧАНИЙ
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение 4
1 История 5
2 Развитие информационных средств, обмен данными 6
3 Трансляторы 7
4 Специализированные системы трансляции данных 8
5 Сравнительный анализ 9
Заключение 10
Список использованных источников 11
ВВЕДЕНИЕ
Конкуренция между разработчиками САПР растет, что усугубляет проблему обмена информацией между созданными в разных технологиях цифровыми моделями, т. е. передачу геометрии и топологии моделей. Эта же проблема возникает и при переходе к очередной новой версии CAD-пакета одного и того же производителя.
1 ИСТОРИЯ
Системы автоматизированного проектирования (САПР), появившись в 70-е годы прошлого столетия, были и остаются предметом конкуренции разных производителей, которые с той или иной долей успеха предлагают свои технологии на обширном мировом рынке разработок изделий, объектов архитектуры и строительства, инфраструктуры и др.
С другой стороны, также исторически проблемной для многочисленных пользователей профессиональных САПР или CAD-пакетов, является обмен информацией между созданными в разных технологиях цифровыми моделями и передача геометрической и топологической информации. Эта же проблема возникает и при переходе к очередной новой версии CAD-пакета одного и того же производителя.
В российских проектно-конструкторских организациях применяются САПР от многих иностранных разработчиков: Intergraph, Dassault Systemes, Siemens PLM Software, Autodesk, Bentley Systems Bentley Systems, а также PTC, Solid Works Russia и др. Значительную долю российского рынка САПР занимают программные продукты от разработчиков России и стран СНГ (АСКОН, Топ Системы, CSoft, НаноСофт, Intermech и др.).
Естественно, что необходимы эффективные информационные средства для обмена проектными данными между существенно отличающимися друг от друга программными системами.
Причины, по которым возникает такая необходимость, различны:
а) применение данных, которые были использованы в ранее выполненных проектах, при создании новых проектов;
б) осложнение обмена данными внутри компании, поскольку часто (~ 30 %) они передаются не в том формате, который требуется;
в) затруднения при обмене данными между компаниями-смежниками, поскольку корректные данные в нужном формате передаются лишь в менее 9 % случаев;
г) долгосрочное хранение и доступ к проектным данным, разработанным много лет назад. При переносе геометрической модели, созданной с помощью одной САПР, в систему, основанную на другом геометрическом ядре, возникают проблемы, связанные:
1) с ограниченными возможностями или отсутствием трансляторов, которые должны обеспечивать обмен данными;
2) потерей информации при преобразовании ее из одного математического представления в другое;
3) разной трактовкой правил записи и чтения нейтральных форматов файлов;
4) разными версиями нейтральных форматов файлов и трансляторов, а также тем, что при импорте трѐхмерной геометрии в форматах IGES, ACIS, Parasolid и других теряются параметризация и иерархическая структура модели. Переданная таким образом модель не подлежит редактированию.
Однако имеются несколько способов, которыми можно воспользоваться для решения задачи обмена между CAD-системами:
- использование встроенных в CAD-систему трансляторов, причем данные из формата одной системы конвертируются в формат другой, то есть реализуются функции импорта/экспорта. К примеру, файл Pro/ENGINEER преобразуется в формат системы CATIA V5. В отдельных случаях (модуль Feature Works от Solid Works) удается автоматически распознавать и разбивать импортированную модель на отдельные редактируемые примитивы. Однако следует иметь в виду, что разработчики CAD-систем не сильно стараются упростить трансляторы данных между конкурирующими приложениями;
- импорт файлов из сторонних CAD-систем с помощью промежуточных (стандартных) форматов, таких как IGES, STEP, JT и др.;
- специализированные системы трансляции данных.
2 ТРАНСЛЯТОРЫ
Разработчики большинства современных CAD-систем включают в базовую функциональность программы многочисленные трансляторы, обеспечивающие чтение и запись данных как в нейтральных форматах, так и в «родных» форматах большинства имеющихся сейчас на рынке САПР. Например, разработчики Solid Works включили в базовую функциональность программы более 20 трансля- торов, а в Autodesk Inventor — 33 транслятора. При работе с CAD-системами необходимо представлять, какие форматы могут быть ими использованы для обмена данными. На рисунке 1 приведены некоторые форматы файлов, которые могут быть записаны и прочитаны Autodesk Inventor.
Рисунок 1 – Таблица форматов САПР
Примеры трансляторов, разработанные как самими вендорами, так и сторонними компаниями:
- Autodesk Direct Connect — продукт для передачи данных из приложений для промышленного дизайна в САПР. Autodesk Direct Connect позволяет эффективно передавать данные промышленного дизайна инженерам, работающим в САПР. Результатом передачи является непрерывный процесс проектирования, который устраняет необходимость доработки, экономит время и сохраняет первоначальный замысел дизайнера;
- 3D Evolution Conversion Engine — система обмена данными и их конвертации, поставляемая компанией Core Technologie. Поддерживаются форматы данных: CATIA, Siemens PLM Software, Pro/Engineer, I-DEAS, SolidWorks, Robcad, Siemens PLM JTOpen, STEP;
- 3D InterOp — набор средств для обмена данными САПР, разрабатываемый компанией Spatial. Поддерживает следующие форматы файлов: CATIA V5, CATIA V4, IGES, STEP, VDA-FS, Pro/ENGINEER, Parasolid, Unigraphics, SolidWorks, Inventor, ACIS.
3D InterOp позволяет импортировать не только геометрическую модель, но и информацию о производстве изделия (аннотации, геометрические размеры и допуски и т.п.) из файлов CATIA V5, Pro/E и Unigraphics. Набор 3D InterOp может быть встроен в любое приложение посредством своего программного интерфейса;
- Acc-u-Trans — система обмена данными и их конвертации, поставляемая компанией Translation Technologies Inc. (TTI). Поддерживаются следующие форматы данных: CATIA V4 и V5, NX, I-DEAS, Pro/Engineer, SolidWorks. Отличительной особенностью Acc-u-Trans является то, что система воссоздает как структуру сборки со всеми сопряжениями, так и дерево построений каждой детали, генерируя полностью параметризованную модель;
- BackToCAD Technologies, LLC (Атланта, США) специализируется в области обмена данными САПР, предоставляя соответствующие продукты и услуги. Особенностью продуктов BackToCAD Technologies является возможность конвертирования документов в формате PDF, TIFF, JPG, EPS, HPGL в чертежные форматы DWG и DXF.
- CAD porter — система обмена 3D данными и их конвертации, поставляемая компанией Elysium Inc. Обеспечивает не только трансляцию данных, но и одновременное обнаружение и исправление ошибок в геометрии. Приложение поставляется как plug-in для ведущих MCAD: Autodesk Inventor, CATIA V4 & V5, I-DEAS, Pro/ENGINEER, SolidWorks, NX. Поддерживаются следующие форматы данных: ACIS, AutoCAD, CADDS, CATIA v4/v5, DXF, IGES, Inventor, ME10, MEDUSA, MicroStation, Parasolid, PersonalDesigner, Pro/ENGINEER, SolidEdge, SolidWorks, STL, STEP AP203/AP214, NX;
- CCE (CAD-CAM Engineering) — компания, специализирующаяся на системах трансляции данных и организации работы в среде мульти-CAD.
3 СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫТРАНСЛЯЦИИ ДАННЫХ
Существует группа компаний, которые предлагают низкоуровневые программные компоненты для прямого чтения и записи основных форматов файлов САПР. Большинство разработчиков САПР лицензируют эти компоненты для того, чтобы реализовать в своих продуктах функции импорта и экспорта. Есть также компании, которые используют эти компоненты для создания отдельных приложений для трансляции и проверки данных САПР.
На рисунке 2 приведены некоторые такие специализированные системы трансляции.
Рисунок 2 – Специализированные системы трансляции
Многие предприятия используют для проектирования программные продукты нескольких производителей. В перспективе ожидается появление «САПР-конструктора». Создание программной оболочки САПР с возможностью добавления в нее функциональных компонентов нескольких вендоров для работы в единой среде станет некой альтернативой Multi-CAD системам. Суть Multi-CAD заключается в способности управления данными различных CAD-систем: модели изделия могут быть созданы в разных САПР, а затем совмещены в Multi-CAD. С появлением «САПР-конструктора» первый этап создания части изделия или системы будет проходить уже в единой среде, владеющей функционалом нескольких вендоров. Пользователь сможет добавлять функционал, исходя из своих потребностей и своей специализации.
Удаленное взаимодействие через WEB-интерфейс (публикация данных в AVEVA NET Portal) при возникновении проблем оперативного информационного взаимодействия между участниками проекта предлагается компанией AVEVA. Передаются следующие данные: схемы, 3D-модели, монтажные и изометрические чертежи, сформированные в системе SmartPlant от Intergraph.
По мнению Эвана Яреса, существует несколько проблем, ограничивающих использование трансляторов:
- форматы файлов САПР постоянно меняются и запись файла в стандартизованные форматы IGES и STEP, создают собственные проблемы;
- разные САПР представляют геометрию и топологию различными способами;
- существенные различия в образе параметризации поверхности;
- проблемы с поверхностями, описанными процедурно, такими как сопряжение или вытягивание.
Кроме компаний, занимающихся трансляцией данных, приведенных на рисунке 2, программные компоненты для прямого чтения и записи основных форматов файлов САПР предлагают Datakit, TechSoft3D, Capvidia и Core Technology.
И хотя профессиональные системы САПР имеют свои функции импорта и экспорта, но:
- не все программы САПР могут импортировать и экспортировать все форматы файлов;
- отдельные трансляторы работают более качественно и надежно, чем встроенные средства импорта и экспорта;
- компании, производящие отдельные трансляторы, предлагают больше возможностей и автоматизации.
4 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ
Был проведён авторский сравнительный анализ эффективности передачи информации между моделями, выполненными в CAD-системах некоторых вендоров.
Объектом экспорта была выбрана сложная поверхность кухонной мойки из ассортимента магазина «IKEA».
Исследование проведено в два этапа. На первом этапе, в соответствии с рисунком 3, спроектированная в программном продукте Autodesk Inventor Professional 3D-модель передавалась в SolidWorks от Dassault Systemes, в КОМПАС-3D от АСКОН, в NX от Siemens PLM Software и в Pro/ENGINEER от PTC. При моделировании в Autodesk Inventor Professional использовались различные параметрические зависимости, а также был назначен материал и физические свойства. Параметрами, оцениваемыми при передаче, были выбраны: материал, плотность, масса, площадь, центр тяжести, точность геометрической модели, соблюдение зависимостей и дерево построения модели.
Из анализа полученных на первом этапе результатов следует, что модель, созданная в Autodesk Inventor Professional и предаваемая в рассмотренные четыре программные продукта, наилучшим образом передается в КОМПАС-3D и SolidWorks, получив соответственно 30 и 25 положительных оценок из 104 возможных. Передача этой же модели в Pro/ENGINEER ограничена (6 положительных оценок), а в NX — полностью отсутствует.
Рисунок 3 – 3D модель, разработанная в Autodesk Inventor Professional
Цель второго этапа исследований состояла в оценке возможности сохранения модели в разных форматах, а также объема занимаемого дискового пространства при экспорте. Объектом для исследования экспорта/импорта была выбрана та же модель кухонной мойки, что и на первом этапе.
В соответствии с рисунком 4 построение модели разбито на 6 шагов:
а) «Эскиз» — только 2D-построения;
б) «Выдавливание» — первая 3D-операция;
в) «Углубление» — появление операции вычитания;
г) «Ребристость» — усложнение модели;
д) «Готовая геометрия» — появление операций «сопряжение» и «оболочка»;
ж) «Готовая деталь» — назначение материала и плотности.
а – эских; б – выдавливание; в – углубление; г – ребристость; д – готовая геометрия; ж – готовая деталь.
Рисунок 4 – шаги построения модели
На каждом шаге производилось сохранение во все перечисленные форматы. При этом использовались и встроенные в САПР конверторы. После чего форматы открывались в участвующих в рассмотрении САПР. Фиксировались все удачные попытки открытия модели.
На этом этапе исследований рассмотрены следующие САПР: SolidWorks, КОМПАС-3DV13, Autodesk Inventor Professional 2012, PTC CreoElements/Pro (ранее под брендом Pro/ENGINEER) и Siemens NX7.
Результаты исследования представлены в соответствии с рисунком 5.
Рисунок 5 – Результаты исследования технологии обмена данными в профессиональных графических средах
Для импорта САПР используют форматы:
- SolidWorks-.dwg,.dxf,.sat,.igs,.stp,.wrl,.x_t,.stl,.prt,.prt.1, prt.2,.x_b;
- Компас 3D -.dwg,.dxf,.sat,.igs,.stp,.x_t,.x_b;
- Inventor Professional 2012 -.dwg,.dxf,.sat,.igs,.stp,.wrl,.x_t,.prt.1, prt.2;
- Creo Elements Pro -.sat,.igs,.stp,.wrl,.x_t,.x_b,.stl,.prt,.neu,.vda;
- Siemens UGS NX7 —.dwg,.dxf,.igs,.stp,.x_t,.x_b,.stl,.prt.1, prt.2.
Для экспорта САПР имеют возможности сохранять документы в форматах в соответствии с рисунком 6.
Рисунок 6 - форматы, в которых могут быть сохранены документы САПР для экспорта
При оценке информационного обмена на втором этапе исследования критериями выбраны:
- точность геометрической модели;
- сохранения дерева построения;
- твердотельность модели, а не каркасность;
- возможность модификации;
- возможность сохранения модификаций;
- характеристики детали (материал, плотность, масса, площадь, объем и центр масс).
На этом этапе исследований не рассматривались те форматы, которые не открылись в рассматриваемых САПР, а также форматы, которые не смогли сохранить геометрию. Таким образом, на втором этапе были исследованы форматы:.igs,.stp,.x_b и.x_t.
Поскольку свойства материала и дерево построения не удалось передать ни в одном из исследованных форматов, то баллом «1» отметим факт передачи всех остальных параметров, в противном случае присваивается балл «0».
В результате исследований по 2-му этапу установлено следующее:
- Свойства материала и дерево построения не удалось передать ни в одном из форматов;
- Разные форматы по-разному реализуют экспорт/импорт в САПР. Наилучшие результаты показали.igs и.stp, в 1,5 раза превысив возможности x_b и.x_t;
- САПР по-разному осуществляют экспортные и импортные операции. По степени повышения суммарного показателя информационного обмена в форматах.igs и.stp рассмотренные САПР расположились в следующей последовательности: Inventor, NX7, SolidWorks, Creo, КОМПАС;
- Занимаемые объемы дискового пространства при экспорте модели из Autodesk Inventor Professional в другие форматы значительно отличаются. Наибольший объем занимает формат IGS (в 1,5 раза превышая исходный), наименьший — JT (31 % от исходного).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В этом реферате мы рассмотрели импорт-экспорт файлов, виды и способы конвертации файлов в КОМПАСе и других CAD программах. Конкуренция между разработчиками САПР будет продолжаться расти, но благодаря развитию CAD программ, нахождению новых способов конвертации файлов, проблема обмена информацией между созданными в разных технологиях цифровыми моделями и переход к очередной новой версии CAD-пакета одного и того же производителя будет уменьшаться. Лично я считаю, что данная проблема полностью никогда не исчезнет, т.к. технологии не стоят на месте и конкуренция, между разработчиками CAD программ, будет расти.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Аведьян А., Колонтаев М. Электронный EXCHANGE: основа современного производства. САПР и графика №2, 2003 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL:https://sapr.ru/article.aspx?id=6890&iid=28
2 АСКОН — комплексные решения для автоматизации инженерной деятельности и управления производством. CAD/AEC/PLM [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL:https://ascon.ru
3 Компания ProSTEP опубликовала отчет о сравнении нейтральных 3D - форматов Isicad.№81 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=14351&compage=1
4 Кононов В.В. Предложения ЗАО «НЕОЛАНТ» по организации обмена проектными данными между различными проектными системами. Материалы Международной научно-практического форума «Интеллектуальное проектирование. Управление жизненным циклом сложных инженерных объектов». – Нижний Новгород, 2011 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.niaep.ru/wps/wcm/connect/niaep/site/client/Forum_project_multi_d/82f7fa004ac32b0f8ba3cfd7b35d7bd7
5 Лосев А. Фантазия на тему «Каким будет САПР через 5 лет». Журнал сообщества пользователей Autodesk «AUTODESK COMMUNITY MAGAZINE», № 1(3)/2012, стр.64-67 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL:https://community.autodesk.ru/resource/zhurnal-soobshchestvapolzovatelei-autodesk-3