Георгий Погребняк,
руководитель направления T-FLEX CAM, «Топ Системы»
Компания «Топ Системы» представляет новую разработку — T-FLEX CAM, которая переос-мысливает подход к управлению ЧПУ и предлагает передовые решения для производства.
Компания «Топ Системы» — российский разработчик программного комплекса для разработки и управления жизненным циклом изделия, обеспечивающего полный цикл конструкторско-технологической подготовки производства. Самыми известными продуктами являются параметрическая САПР T-FLEX CAD и программа T-FLEX DOCs для комплексного управления инженерными данными предприятия и решения задач управления конструкторско-технологическими данными. Оба продукта входят в состав программного комплекса T-FLEX PLM, в основе которого лежит платформа, обеспечивающая единое безопасное информационное пространство. Для решения специальных задач разработаны специальные приложения, такие как T-FLEX Анализ и T-FLEX Динамика, T-FLEX Детали машин, которые представляют собой пакет приложений модуля CAE, а также прикладные приложения T-FLEX Электротехника, T-FLEX VR и другие. А есть ли приложение по подготовке управляющих программ для станков с ЧПУ или CAM-модуль? Да, конечно есть. Это приложение T-FLEX ЧПУ, которое предлагает базовые функции по решению задач для механической обработки, включая токарную, фрезерную (в том числе и многоосевую), электроэрозионную и лазерную обработки.
Сегодня компания «Топ Системы» оперативно пересматривает концепцию данного приложения и ведет активную разработку совершенно нового продукта T-FLEX CAM. Данный продукт не является глубокой модернизацией или серьезным обновлением текущего T-FLEX ЧПУ, а скорее представляет собой серьезное переосмысление и ребрендинг. Это полностью разработанное с нуля дополнительное приложение в среде T-FLEX CAD, которое наследует все его полезные свойства — от общего пользовательского интерфейса (рис. 1) до механизмов параметризации.
Рис. 1. Лента интерфейса T-FLEX CAM
Исходя из результатов проведенного исследования рынка, полученной обратной связи от заказчиков и партнеров, изучения и анализа тенденций и трендов развития CAM-систем, российского и международного опыта и программ в этом сегменте, ведущие специалисты и руководство компании пришли к выводу, что T-FLEX ЧПУ требует модернизации функциональных возможностей и пользовательского интерфейса. Для повышения конкурентоспособности T-FLEX ЧПУ и решения более сложных задач и сокращения отставания в управлении данными проекта обработки было принято решение полностью пересмотреть продукт, а точнее, пересмотреть концепцию продукта с ориентиром на современные системы и создание принципиально нового продукта. Принимая во внимания международные и российские практики, одним из ориентиров была выбрана система Siemens NX. В результате сформировалось направление разработки, основанное на достижениях мирового, отечественного и собственного опыта. Группа, ответственная за разработку нового программного продукта для управляющих программ для станков с ЧПУ, опиралась на лучшие актуальные разработки в мире CAM. Выработанная концепция должна помочь перейти на уровень цифрового производства с прицелом на PLM-системы корпоративного уровня.
Конечно, следует учитывать не только преимущества существующих CAM-систем, но и их проблемы и недостатки, которые были выявлены в ходе анализа сторонних продуктов, чтобы избежать таковые на раннем этапе проектирования. Для разработки нового продукта была сформирована отдельная команда, состоящая из ведущих разработчиков и аналитиков. На первых этапах основная нагрузка легла на плечи аналитиков, которые должны были спроектировать макет представления данных T-FLEX CAM.
Методология T-FLEX CAM
На первом этапе проектирования нового T-FLEX CAM стояла задача, сформировавшая понимание того, что такое проект обработки, из чего он состоит, и как он должен быть представлен в составе модели T-FLEX CAD. Основными критериями в первую очередь были полезность и удобство для пользователя, то есть модель данных должна быть логична и понятна как опытным специалистам в области CAM, так и технологам-новичкам, которые только начнут знакомиться с миром ЧПУ. В процессе аналитической деятельности была спроектирована объектная модель T-FLEX CAM, и тем самым было принято, что все данные будут представлены в виде объектов (рис. 2), которые имеют свой жизненный цикл и набор параметров, включающих в себя общие (наследуемые с родительского класса) и индивидуальные свойства. Объекты T-FLEX CAM могут являться как исходными данными, так и непосредственно результатами работы. При этом все объекты T-FLEX CAM входят в общую модель данных на базе общей системы T-FLEX CAD, то есть вся структура данных CAM располагается в общем дереве модели CAD. Стоит отметить, что это первое существенное отличие от других CAD/CAM-систем, в том числе и NX, где объекты модуля обработки находятся порознь с элементами модели или сборки, то есть для данных CAM выделена отдельная область в виде различных навигаторов. Но при этом в T-FLEX CAM тоже есть специальный навигатор обработки, который содержит гораздо больше возможностей, чем просто древовидное представление структуры. Более подробно об этом будет рассказано ниже.
Рис. 2. Схема цикла работы проекта обработки T-FLEX CAM
Следующим шагом было формирование состава представления главного результата работы любой CAM-системы, на основе которого будет получена управляющая программа для оборудования ЧПУ, а именно — определение понятия обработки или траектории обработки. В данном случае понятие обработки и траектории объединены в одну сущность, то есть они не могут существовать отдельно друг от друга. Обработка — это в первую очередь набор и совокупность всех исходных данных, параметров проходов и различных настроек, которые обрабатываются специальным образом при выполнении процесса расчета (генерации) траектории. Сгенерированная траектория агрегирована в составе обработки и существует совместно на протяжении всего жизненного цикла обработки.
Исходные объекты обработки
Теперь можно перейти непосредственно к объектам, которые служат исходными данными для обработки, а значит и для расчета траектории. Первым таким объектом стал так называемый «Набор геометрии», который представляет собой совокупность всех исходных данных в плане геометрического представления, и включает три основных компонента:
- «Геометрия ДСЕ»;
- «Геометрия заготовки»;
- «Геометрия оснастки».
«Набор геометрии» в общем отождествляет классическое представление трех основных компонентов для подготовки любого проекта обработки. Если проводить аналогию с NX, то там это называется Workpiece, который тоже включает три аналогичных элемента. Различие заключается в том, что «Набор геометрии» имеет структурированное представление: у пользователя всегда есть возможность увидеть в навигаторе, из чего состоит конкретный экземпляр (рис. 3). «Набор геометрии» может состоять как из одного, так и из трех соответствующих элементов, при этом он также позволяет управлять визуализацией для дочерних элементов по отдельности. В качестве входящих данных элементы набора геометрии могут включать любые тела — как твердые, так и листовые и проволочные.
Рис. 3. Набор геометрии
В дополнение предусмотрена возможность управлять и другими визуальными свойствами (рис. 4), например, задать цвет или материал, который будет применен только к конкретному элементу. Отмечу, что при этом исходные свойства источника изменены не будут, независимо от того, откуда он был получен, будь то ссылочный фрагмент сборки, или смоделированное тело в рамках текущего документа, или импорт из внешнего источника.
Рис. 4. Возможности по управлению визуальными свойствами в «Наборе геометрии»
В данном случае это позволяет создавать различные «Наборы геометрии» на базе одного и того же источника, не меняя сам исходный компонент. Вдобавок «Набор геометрии» может содержать разнородный состав тел, придавая им общие визуальные свойства, например, если мы хотим выбрать сборку, которую получили от конструктора, но в ней есть не нужные нам элементы и мы хотели бы их исключить, а на этапе вставки фрагмента такой возможности нет. Поэтому при выборе сборочного фрагмента в состав элемента «Набора геометрии» мы можем разобрать весь фрагмент на тела на всю глубину иерархии, если в качестве исходного компонента пришла сборочная единица. В результате получения всех тел, которые содержат сборочный фрагмент, мы можем исключить лишние тела или добавить другие, которые не входят в состав выбранного фрагмента. И снова стоит подчеркнуть, что сам фрагмент сборки никак не изменится. Также добавлена функция управления преобразованиями для элементов набора геометрии (рис. 5).
Рис. 5. Использование функции управления преобразованиями
Эта возможность будет очень полезна в случаях, когда при использовании компонента «Геометрия оснастки» необходимо зажимы или крепления переставить относительно геометрии заготовки или ДСЕ. Для этого нужно просто единожды вставить фрагмент приспособления, а затем использовать его при создании нескольких вариантов геометрии оснастки в наборах геометрии, которые могут представлять несколько установок за счет различных преобразований. В результате появляется возможность позиционировать любые элементы набора геометрии без ограничений, при этом не создавая лишних копий тел, а используя ассоциативные ссылки на них, что не увеличивает размер файла. Еще одной отличительной особенностью набора геометрии является то, что он является универсальным, а точнее — его можно использовать для любого вида обработки. Пользователю нет необходимости создавать разные наборы геометрии под фрезерную или токарную обработку по отдельности. Контекстом использования геометрических данных управляет сам расчетчик, который уже сам решает, как ему из соответствующего элемента получить необходимые исходные данные. Учитывая, что большая часть разных наборов геометрии состоит примерно на 50% из одних и тех же данных, для этого были разработаны специальные средства управления, которые позволяют быстро и удобно выполнять часто повторяющиеся операции, например скопировать и отредактировать существующие данные. При этом есть возможность скопировать как весь состав элементов, так и по отдельности (рис. 6).
Рис. 6. Средства управления в «Наборе геометрии»
Теперь переходим к следующему компоненту, который называется «Зона обработки» (рис. 7). «Зона обработки» по-своему идеологическому назначению очень похожа на «Набор геометрии». Она также состоит из трех основных элементов:
Рис. 7. Зона обработки в T-FLEX CAM
- «Система координат обработки»;
- «Зона безопасности»;
- «Зона перемещений».
Назначение системы координат соответствует общепринятому смыслу. «Зона безопасности» представляет собой объект в виде геометрического представления, которое определяет пространство или границы для безопасного перехода. В качестве этого представления может использоваться 3D-узел, рабочая плоскость или что-то более сложное, например примитивное или произвольное тело. Независимо от типа геометрии в зоне безопасности задаются параметры перехода, которые потом наследуются в обработке. Следующий элемент — «Зона перемещений», который непосредственно определяет рабочее пространство обработки, а также позволяет задавать позиции начала и/или конца обработки, или переходы, которые тоже, в свою очередь, наследуются в обработке. «Зона перемещений» по сути является таким объектом, который задает настройки для управления вспомогательными перемещениями обработок, и определяет зону, в которой может двигаться оборудование. Задание этих параметров в отдельном объекте позволяет использовать их многократно в различных обработках, или целых установах, или операциях, что приводит к сокращению количества повторяемых действий пользователя.
Рис. 8. Компонент исходных данных «Инструмент»
Последний компонент исходных данных — это, конечно же, «Инструмент» (рис. 8). В настоящий момент существует базовый набор фрезерных и осевых инструментов, а также небольшой набор токарных резцов. По сравнению с T-FLEX ЧПУ «Инструмент» теперь не представляет собой набор параметров, хранящихся в отдельном файле. Такой подход приводил к сложностям, связанным с отслеживанием расположения файла инструмента и периодическому обновлению ссылок в траекториях. Теперь «Инструмент» — это абсолютно автономный объект, который может быть создан независимо от проекта обработки и использоваться многократно. Также «Инструменты» теперь имеют визуальное трехмерное представление, которое представлено в виде твердотельной модели.
Хочется обратить внимание, что во всех элементах исходных данных реализован специальный элемент управления (ЭУ), который называется «Предпросмотр». Этот ЭУ предназначен для отображения состава элемента без лишних объектов, которые хранятся в составе документа, то есть для активного элемента формируется своя сцена со своими визуальными настройками отображения. ЭУ «Предпросмотр» позволяет пользователю не задумываться над тем, что сейчас активно в сцене, так как в этом окне нет ничего лишнего, кроме элементов самого объекта (рис. 9).
Рис. 9. Элемент управления «Предпросмотр»
Структура проекта
«Проект обработки» является корневым объектом, то есть он в данном случае является неким заголовком плана обработок, представленным в виде древовидной структуры. С точки зрения идеологии сам «Проект обработки» может быть представлен в виде чего угодно. По мнению пользователя, это может быть как операция или весь технологический процесс, так и отдельный установ. Это означает, что смысловое назначение проекта обработки выбирает сам пользователь. Для обеспечения этой концепции была реализована возможность создавать любую структуру без ограничений на уровни вложенности. Дочерними объектами для проекта могут выступать «Группа обработки» и «Обработка». Организация вложенности друг в друга аналогична тому, как устроена файловая структура операционной системы, где в качестве диска выступает «Проект» (их может быть много), в качестве папки — «Группа», а в качестве файла — «Обработка» (рис. 10).
Рис. 10. Организация вложенности в T-FLEX CAM
В этом случае получается, что в корне проекта могут находиться как группы, так и обработки, а в составе группы могут быть как другие группы, так и, соответственно, обработки. Данная организация позволяет сформировать практически любую структуру, которую хочет увидеть пользователь. Но главным достоинством такой организации является возможность наследования исходных данных для потомков с отслеживанием изменений у родителя. Если задать исходные данные набора геометрии и зоны обработки для проекта, то впоследствии они будут подключены автоматически для всех его дочерних элементов, то есть для дочерних групп и обработок на всю глубину вложенности. В таком случае дочерние элементы по умолчанию жестко связаны с родителем на предмет наследования исходных данных, и если эти данные будут изменены в родителе, то все дочерние элементы эти изменения унаследуют. Причем каждый потомок может отказаться от жесткого наследования с родителя и в этом случае будет самостоятельно управлять исходными данными, которые впоследствии будут распространяться уже для его дочерних элементов, если они у него есть. Стоит отметить, что у обработок есть уникальная возможность задавать свои индивидуальные агрегированные элементы, в отличие от группы или проекта. Эта возможность позволяет частично использовать унаследованные данные и свои собственные, что обеспечивает создание конкретизированных условий для обработки. Например, если наследуем набор геометрии, состоящий из трех компонентов, то в обработке можно задать свой уникальный элемент, например геометрию ДСЕ, которая будет отличаться от наследуемой и использоваться для самой обработки. Несмотря на обилие вариантов по распределению исходных данных, для пользователя в интерфейсе присутствует очень много возможностей для управления этими данными, что позволяет задавать их без предварительного создания, а практически сразу в режиме работы с обработкой. Для этого предусмотрены функции по вызову вложенных команд по созданию или редактированию исходных данных (рис. 11), а также функции по копированию или заимствованию с мгновенным переходом к изменению уже существующих элементов. Тем самым T-FLEX CAM не диктует жесткие правила для пользователей в плане последовательности подготовки проекта обработки любой сложности или большого размера, а предоставляет простор для формирования своего подхода к процессу, как им это удобно или привычно.
Рис. 11. Функции вызова вложенных команд
Навигатор обработки
На этом все возможности по управлению проектом не заканчиваются. Все действия, выполненные пользователем, отображаются в отдельном окне «Навигатор обработки», где можно увидеть всю структуру проекта в полной мере (рис. 12). В навигаторе отображаются сами объекты, которые разделены на соответствующие контейнеры (папки), позволяющие сортировать содержимое по типу, а также связи между ними, которые разделяются на «ссылки» и «элементы». К ссылкам относятся все исходные данные, которые были созданы независимо от структуры проекта, а к элементам причисляются агрегированные объекты, которые подчеркивают индивидуальность обработок в плане использования исходных данных. Помимо этого, сведения об исходных данных можно также увидеть не только путем раскрытия узлов, но и в специализированных колонках окна. Для каждого объекта (ресурса) выделена отдельная колонка, характеризуемая иконкой, которая позволяет дать информацию о подключении этого элемента в составе каждого объекта структуры с учетом состояния наследования. Для понимания, что за элемент подключен, реализована всплывающая подсказка, которая содержит информацию об имени элемента и его владельце. Значение самой ячейки может иметь три состояния, которые дают сведения не только о наличии соответствующего элемента, но и о степени его наследования (с родителя или независимо), а также типе связи (ссылка или элемент).
Рис. 12. Окно «Навигатор установки»
На этом возможности окна навигатора не ограничиваются: во-первых, реализовано управление порядком непосредственно всей структуры проекта обработки, то есть можно менять взаимное расположение обработок в составе общего родителя (группы или проекта), а также менять их положение между родителями (между проектами и группами). Для этого предусмотрены следующие способы управления:
- перемещение вниз/вверх на одну позицию;
- вырезка с последующей вставкой через буфер обмена;
- перетаскивание с текущей позиции на новую.
На вышеописанных способах управления также работают механизмы копирования и подключения, которые позволяют выполнять практически любые операции, тем самым представляя собой альтернативный способ формирования состава данных по аналогии с интерфейсом диалога команд. Для подведения итога по составу возможностей работы с объектами посредством навигатора попробуем перечислить основные сценарии, которые может выполнить пользователь с помощью простых действий:
- копирование любого объекта или множества в состав соответствующего контейнера;
- копирование объекта структуры или подмножества разного типа в состав текущего или другого родителя с сохранением всех ссылок и элементов с учетом наследования;
- подключение исходных данных в состав объекта структуры с заменой текущей ссылки;
- копирование исходных данных с подключением в состав объекта структуры;
- переподключение исходных данных у подмножества объектов структуры одним действием;
- перемещение подмножества объектов структуры в состав другого родителя с заменой ссылок с учетом наследования от нового родителя.
Здесь стоит отметить очень важный момент, касающийся наследования исходных данных (ресурсов) с родителя. При копировании или перемещении обработки, у которой было наследование с родителя, в составе нового это наследование сохранится, что приведет к замене ссылок на ресурсы, подключенные в новом родителе. Приведем реальный пример: есть группа обработки, у которой набор геометрии № 1 унаследован с родительского проекта, а зона обработки № 1 была установлена независимо. При копировании этой группы в состав другого проекта, который имел в составе ссылку на отличный набор геометрии № 2 и зону обработки № 2, скопированная группа обработки будет ссылаться на набор геометрии № 2 и зону обработки № 1, так как часть данных наследуется с родителя, а другая часть была установлена явно. Резюмируя краткое описание навигатора, T-FLEX CAM позиционирует его как очень важный компонент работы для всех пользователей при работе над структурой проекта, независимо от того, создает он его сам или анализирует информацию, полученную от коллег. Именно с помощью навигатора можно оценить весь состав проекта на предмет прозрачности его структуры и использования ресурсов (данных).
Система T-FLEX CAM содержит множество новых возможностей, которые мы не смогли вместить в формат одной статьи. В следующей публикации мы продолжим рассказ о траекториях и параметрах обработки, симуляции обработки, постпроцессоре и других возможностях.
***
«Топ Системы» — одна из ведущих российских компаний по разработке инженерного программного обеспечения и программных решений корпоративного уровня для управления полным жизненным циклом изделий.
На рынке разработки комплексных решений для промышленности компания работает с 1992 года.
Компания «Топ Системы» разрабатывает и внедряет программный комплекс T-FLEX PLM, включающий инструменты CAD, CAM, CAE, CAPP, PDM, CRM, PM, MDM, RM. Программный комплекс T-FLEX PLM используется промышленными предприятиями и концернами из различных отраслей: авиастроения, автомобилестроения, судостроения, станкостроения, космической отрасли и других.
.jpg)
