Электронный EXCHANGE: основа современного производства

Артем Аведьян, Михаил Колонтаев

Зачем нужен электронный EXCHANGE

EXCHANGE в базовой конфигурации SolidWorks

   Параметры импорта и экспорта

   Диагностика и лечение импортированной геометрии

   В помощь пользователям AutoCAD

   Манипуляции с импортированной геометрией

   Поддержка CALS-технологий

Специфические задачи EXCHANGE и модули SolidWorks

   FeatureWorks — распознавание импортированной геометрии

   Электронные чертежи eDrawings

   3D Instant Website — публикация 3D-моделей в Интернете

   CircuitWorks — двунаправленный ECAD-транслятор

Заключение

Если, прочитав название статьи, вы подумали, что она адресована кассирам обменных пунктов, то это не так. Данной публикацией мы продолжаем рассказ о технических особенностях САПР SolidWorks, начатый в предыдущем номере журнала (см. статью «SolidWorks — стандарт трехмерного проектирования»). На этот раз речь пойдет о наиболее актуальном в настоящее время вопросе — об импорте/экспорте геометрии и о функциональных возможностях SolidWorks по обмену геометрическими моделями и чертежами с различными CAD/CAM/CAE- и т.п. системами. Отсюда и появилось в названии статьи это слово — EXCHANGE.

Зачем нужен электронный EXCHANGE

Любое современное производство основано на интенсивном обмене электронными моделями не только внутри подразделений и между ними, но и между предприятиями-подрядчиками, работающими над общим заказом. Широкое распространение САПР-технологий обусловило одновременное использование на предприятии нескольких различных CAD/CAM/CAE-систем, каждая из которых имеет собственный формат хранения данных. При передаче геометрических моделей из одной системы в другую, как правило, возникают проблемы, связанные с:

• ограниченными возможностями или отсутствием трансляторов, которые должны обеспечивать обмен данными;
• потерей информации при преобразовании ее из одного математического представления в другое;
• разной трактовкой правил записи и чтения нейтральных форматов файлов, таких как IGES, VDAFS, STEP и т.д;
• разными версиями нейтральных форматов файлов и трансляторов.

Из вышесказанного следует, что на современном этапе экономические потери при обмене геометрическими моделями очень существенны и решать данную проблему нужно комплексно. Именно это стало необходимым условием включения в базовую функциональность программы SolidWorks более 20 трансляторов, обеспечивающих чтение и запись данных как в нейтральных, так и в «родных» форматах большинства имеющихся сейчас на рынке САПР. Такого богатого интерфейса импорта/экспорта (причем бесплатного) нет ни в одной из существующих в настоящее время систем. Встроенные трансляторы SolidWorks не только читают, визуализируют и записывают геометрию, но и исправляют, восстанавливают и конвертируют ее в твердотельное или поверхностное представление. 3D-геометрия или 2D-чертежи, загруженные в SolidWorks, могут быть доработаны, отредактированы либо использованы для создания новых моделей.

EXCHANGE в базовой конфигурации SolidWorks

В базовую функциональность SolidWorks по умолчанию включены трансляторы, обеспечивающие импорт/экспорт геометрических моделей и чертежей практически всех встречающихся на практике форматов (табл. 1). Характерно, что одновременно поддерживается до десяти различных версий каждого из трансляторов, и это позволяет обмениваться данными даже с самыми устаревшими версиями различных CAD/CAM/CAE-систем. Благодаря этому SolidWorks можно расценивать в качестве связующего звена, то есть базовой САПР предприятия, поддерживающей наработки, выполненные в разном программном обеспечении.

Не имеет смысла рассказывать о каждом из трансляторов, указанных в табл. 1, поскольку с большинством из поддерживаемых форматов вы наверняка сталкивались в повседневной работе. Остановимся на наиболее интересных особенностях трансляции данных SolidWorks.

Параметры импорта и экспорта

Начнем с того, что для открытия или сохранения файла в SolidWorks недостаточно выбрать в списке нужный вам формат. Каждый формат имеет множество настроек, определяющих, каким образом будут интерпретироваться те или иные геометрические объекты при чтении либо сохранении. Диалоговые окна «Параметры импорта» (рис. 1) и «Параметры экспорта» (рис. 2) доступны при открытии или сохранении файла и позволяют задать необходимые настройки для выбранного формата.

Существуют общие параметры импорта, распространяющиеся на большинство поддерживаемых нейтральных форматов файлов и определяющие общие настройки процесса импортирования. Общие параметры импорта влияют на работу трансляторов IGES, STEP, ACIS, VDAFS и позволяют получить в результате трансляции следующие объекты SolidWorks:

• твердые тела;
• поверхности;
• 3D- и 2D-кривые и т.д.

Если импортируемая геометрия может быть интерпретирована различными способами, следующие настройки указывают способ преобразования объектов:

• создать твердое тело — будет предпринята попытка создания твердотельных элементов;
• сшить поверхности — будет произведена попытка сшить импортированные поверхности в единую поверхность без преобразования в твердое тело;
• отображение B-REP — будет предпринята попытка импортировать модель, отображая непосредственно топологию с помощью данных контурного представления (Boundary Representation). Обычно этот режим работает быстрее, чем «Сшивка», особенно для сложных моделей;
• не сшивать — импорт в виде поверхностей с предотвращением их сшивания.

Кривые могут быть импортированы как двумерные или трехмерные эскизы либо как 3D-кривые. Возможна настройка допуска кривой при импорте моделей с очень мелкими объектами.

Диагностика и лечение импортированной геометрии

Если в результате трансляции геометрическая модель была импортирована с ошибками, SolidWorks позволяет провести ее диагностику и лечение. Проверка и исправление ошибок производятся в автоматическом либо в интерактивном режиме. На рис. 3 показаны импортированная с ошибками модель (не сшилась в твердое тело, так как потеряна одна мелкая грань) и результат работы функции исправления геометрии (поверхности были автоматически удлинены и сшиты в твердое тело).

В помощь пользователям AutoCAD

В последнее время разработчики SolidWorks особое внимание уделяют импорту чертежей и моделей AutoCAD (*.dwg, *.dxf). Для этого в версию SolidWorks 2003 встроена специальная программа-помощник, подсказывающая шаг за шагом, какие действия необходимо выполнить для корректного импортирования файлов AutoCAD (рис. 4).

Специалистами компании SolidWorks Corp разработан модуль XchangeWorks — бесплатная программа-надстройка для AutoCAD, открывающая пользователям этой системы новые возможности импорта/экспорта геометрии. XchangeWorks автоматически инсталлируется на компьютер в процессе установки SolidWorks и при наличии на жестком диске какой-либо версии AutoCAD. До появления XchangeWorks пользователи, которым было необходимо импортировать 3D-модели в AutoCAD и Mechanical Desktop, вынуждены были сначала перевести данные в нейтральный формат, а затем уже использовать функцию импорта, что добавляло лишнюю промежуточную операцию. Теперь есть возможность импорта 3D- и 2D-геометрии напрямую, что значительно экономит рабочее время и позволяет обойтись без обращения к нейтральным форматам.

Многие пользователи AutoCAD стремятся перейти к твердотельному моделированию, но уже сегодня им необходимо получать информацию в 3D. Модуль XchangeWorks был разработан именно для реализации этой цели — он позволяет конструкторам получить твердотельные модели напрямую в средах AutoCAD и Mechanical Desktop через ARX-интерфейс. XchangeWorks добавляет в AutoCAD и Mechanical Desktop свои собственные меню и панель инструментов, посредством которых пользователь получает доступ к возможностям трансляции данных через все доступные в SolidWorks форматы данных, в том числе через IGES, STEP, VDAFS, Pro/ENGINEER, Unigraphics и т.д. (см. табл. 1).

Манипуляции с импортированной геометрией

SolidWorks 2003 позволяет экспортировать и импортировать 3D-модели в формате STL, который получил в последнее время широкое распространение как формат передачи данных для установок быстрого прототипирования. При экспорте в STL-формат можно назначить качество модели (количество и параметры треугольной сетки) и таким образом получить наилучший результат.

Важной особенностью экспорта STL в SolidWorks является то, что модель может быть загружена в трех различных режимах:

• как графический объект (для просмотра, без возможности редактирования);
• как поверхность;
• как твердое тело.

Выбор того или иного режима определяется соответствующей настройкой в диалоговом окне «Параметры импорта» (рис. 5). Особый интерес представляют два последних варианта, поскольку они дают возможность работать с импортированной геометрией.

На рис. 6 слева вверху показана STL-модель, импортированная в SolidWorks как твердое тело. После импортирования на торцевой грани модели нарисован эскиз и вытянута шестигранная бобышка (рис. 6 справа). Результат операции показан на рис. 6 слева внизу.

Геометрическая модель может быть загружена не только в качестве нового документа SolidWorks, но и в активную деталь при помощи команды «Вставить импортированный объект». Импортированный объект может быть использован для выполнения операции обрезки или удлинения исходной геометрии детали (рис. 7), после чего импортированный объект можно заменить на другой, а геометрия детали автоматически обновится в соответствии с новыми геометрическими условиями.

Импортированные объекты могут быть также размножены массивом, вырезаны, скопированы, вставлены и т.д. Таким образом, импортированная геометрия полноценно используется для создания новых моделей, что очень важно, когда на предприятии имеется большая база с конструктивными наработками в различных 3D- и 2D-форматах.

Поддержка CALS-технологий

Еще в 2000 году пакет SolidWorks был сертифицирован по стандарту STEP AP 203 (ISO/IEC 10303 Standard for the Exchange of Product Model Data) компанией U.S. Product Data Association (US PRO, США). Сертификат соответствует классу 6a стандарта ISO 10303-203:1994. Стандарт STEP — один из ведущих в семействе специализированных CALS-стандартов — является характерным примером информационного стандарта нового поколения, по образу и подобию которого строятся последующие CALS-стандарты. В соответствии со своим названием стандарт STEP определяет нейтральный формат представления данных об изделии в виде информационной модели. Данные об изделии включают: состав и конфигурацию изделия, геометрические модели разных типов, административные данные, специальные данные. Таким образом, полноценно поддерживая стандарт STEP, САПР SolidWorks гарантирует надежный обмен данными с различными конструкторско-технологическими системами.

Специфические задачи EXCHANGE и модули SolidWorks

FeatureWorks — распознавание импортированной геометрии

FeatureWorks — это специализированный модуль SolidWorks, предназначенный для обработки импортированной геометрии. Как известно, при импорте трехмерной геометрии в форматах IGES, ACIS, Parasolid и т.д., то есть в нейтральных форматах, теряются параметризация и иерархическая структура модели. Переданная таким образом модель не подлежит редактированию. Подобную проблему позволяет исключить FeatureWorks, который может автоматически распознавать и разбивать импортированную модель на отдельные редактируемые примитивы SolidWorks (рис. 8).

FeatureWorks позволяет проводить автоматическое или интерактивное распознавание следующих элементов:

• бобышки и тела вращения;
• фаски;
• скругления постоянного или переменного радиуса;
• ребра жесткости;
• уклоны;
• отверстия;
• тонкостенные элементы;
• элементы из листового металла: базовые кромки, ребра и сгибы;
• массивы эскизов и т.д.

Электронные чертежи eDrawings

eDrawings — это специализированный модуль SolidWorks, предназначенный для представления чертежей SolidWorks и AutoCAD в специальном формате, позволяющем просматривать и выводить на печать 2D- и 3D-геометрию, сохранять чертежи в виде компактных исполняемых файлов и отправлять их по электронной почте. eDrawings использует новейшую платформу трехмерных приложений HOOPS, поддерживающую потоковую графику и обеспечивающую высокое качество при выводе чертежей на печать. eDrawings поставляется в двух вариантах, имеющих разную функциональность: eDrawings и eDrawings Professional.

Предприятия, использующие SolidWorks или AutoCAD, с помощью eDrawings могут совместно работать со своими клиентами и поставщиками, причем получателям не нужно в этом случае приобретать собственный экземпляр eDrawings: средства просмотра по умолчанию включены в каждый электронный чертеж. Хорошую применимость находит функциональность eDrawings в конструкторско-технологических подразделениях и в отделах нормоконтроля (рис. 9).

С помощью eDrawings — бесплатной клиентской версии программы — пользователи могут создавать, просматривать и выводить на печать электронные чертежи SolidWorks и AutoCAD. Файлы электронных чертежей eDrawings намного меньше по размеру, чем оригинальные файлы, что позволяет пересылать двумерные чертежи со встроенной 3D-графикой по электронной почте даже при низкой скорости связи. Благодаря встроенной программе просмотра чертежи eDrawings можно сразу же открыть для просмотра без использования каких-либо заранее установленных на компьютере CAD-систем или других средств просмотра. Очень удобным и наглядным средством, позволяющим понять конструкцию изделия, изображенного на чертеже, является возможность анимировать чертеж и посмотреть, как соотносятся между собой чертежные виды. Помимо вышеперечисленных возможностей eDrawings обеспечивает:

• отображение массово-инерционных характеристик;
• управление визуальным представлением сборки: можно скрыть компонент, отобразить его полупрозрачным, добавить тени;
• открытие для просмотра и печати документов с расширениями*. dwg и *.dxf;
• просмотр результатов прочностных расчетов COSMOS/Works.

Бесплатную версию eDrawings можно загрузить с Web-сайта SolidWorks Corp. Начиная с 1999 года пакет eDrawings уже используют свыше 200 тыс. пользователей систем автоматизированного проектирования по всему миру. Большая часть пользователей бесплатной версии планирует перейти на eDrawings Professional, версию с расширенными возможностями.

eDrawings Professional имеет дополнительные возможности визуализации и аннотирования чертежей, включая подчеркивание (функция красного карандаша), измерение, образмеривание и проверку на наличие ошибок в деталях и сборках. Версия eDrawings Professional отличается также тем, что позволяет создавать и пересылать чертежи, поддерживающие возможность сохранения исправлений. Получатель таких файлов может внести свои пометки и отослать их обратно отправителю, не приобретая собственной копии eDrawings Professional. Эта версия также дает возможность посылать электронный чертеж с включенной или отключенной функцией образмеривания, в зависимости от требований информационной безопасности. Помимо вышеперечисленных возможностей eDrawings Professional обеспечивает:

• возможность отображения и управления несколькими конфигурациями изделия;
• построение разрезов;
• отображение сборок в разнесенном виде;
• сохранение истории обсуждения изменений в чертеже в виде дерева;
• изменение шрифта и цвета текста.

3D Instant Website — публикация 3D-моделей в Интернете

3D Instant Website — это специализированный модуль SolidWorks, предназначенный для сохранения трехмерных моделей SolidWorks в формате HTML и для публикации в Интернете. Пользовательский интерфейс 3D Instant Website выполнен в виде программы-помощника, подсказывающей шаг за шагом, какие действия необходимо выполнить пользователю для сохранения модели в HTML.

Пользовательские Web-страницы могут быть сохранены на локальном компьютере и на внутреннем сервере либо опубликованы на защищенном паролем сервере SolidWorks Corp (рис. 10).

CircuitWorks — двунаправленный ECAD-транслятор

CircuitWorks — это двунаправленный транслятор данных между системами проектирования печатных плат (ECAD) и SolidWorks. CircuitWorks производит чтение IDF-файла и создает в SolidWorks трехмерную сборку, состоящую из печатной платы и элементов. Если элементная база печатной платы имеется в библиотеке электронных компонентов CircuitWorks, то транслятор будет использовать библиотечные детали и размещать их на печатной плате в соответствии с заданными в IDF-файле координатами (рис. 11). При отсутствии компонента в базе данных, CircuitWorks автоматически создаст его габаритную модель (прямоугольный параллелепипед, цилиндр и т.д.) и разместит его на печатной плате.

CircuitWorks автоматически распознает следующие конструктивные особенности печатной платы: контур платы, монтажные отверстия, отверстия с контактными площадками и без них. Поддерживаются IDF-файлы следующих ECAD-систем:

• Orcad;
• Mentor Graphics;
• Veribest;
• CADENCE Allegro;
• ACCEL P-CAD;
• PADS-pcb и др.

Основная область применения CircuitWorks — использование сформированной транслятором сборочной 3D-модели печатной платы при трехмерной компоновке отсеков оборудования.

Заключение

Несмотря на все богатство возможностей по импорту/экспорту геометрии, встречаются форматы, которые еще не добавлены в базовую функциональность SolidWorks. Но не следует думать, что их не существует вовсе. Напротив: существует не один десяток интерфейсов с самыми различными и подчас экзотическими CAD/CAM/CAE-системами. К сожалению, в рамках одной статьи невозможно рассказать об их функциональности. Поэтому, предвосхищая возможные вопросы со стороны читателей, мы приводим таблицу с указанием названий и координат фирм-разработчиков еще нескольких опциональных трансляторов SolidWorks (табл. 2).

На этой приятной ноте хотелось бы завершить рассказ об электронном EXCHANGE и о функциональных возможностях SolidWorks по импорту/экспорту геометрии. За более подробной информацией обращайтесь в офис SolidWorks-Russia, и мы будем рады ответить на ваши вопросы.

«САПР и графика» 2'2003