Интеграция возможностей электротехнического проектирования: Autodesk Inventor Professional 8 и E³.CADdy

Евгений Вильмсен

Любое изделие современной авиационной и автомобильной промышленности, приборостроения и станкостроения является итогом работы нескольких групп инженеров-конструкторов и проектировщиков разных специальностей (в частности, механиков, электриков, гидравликов и пр.). Поэтому на предприятиях, разрабатывающих такие сложные изделия, как правило, используется одновременно несколько САПР, «заточенных» на реализацию соответствующих конкретных разделов большого проекта.
При этом всегда возникает задача объединения и увязки результатов проектирования, представленных разными группами разработчиков, в единое изделие: механическая конструкция, ее обвязка различными пневмо-, гидро- и другими технологическими трубопроводами, размещение электрических и электронных компонентов, прокладка проводов, жгутов и кабелей, соединяющих подобные компоненты. Вот почему ведущие разработчики давно поставили перед собой задачу интегрировать возможности «отраслевых» САПР в единую комплексную систему проектирования.

В прошлом году компания Autodesk, Inc. выпустила на рынок САПР новый программный продукт — Autodesk Inventor Professional 8 (AIP 8), сформированный на основе Autodesk Inventor Series (объединяющего такие известные программные пакеты 2D/3D-проектирования, как Autodesk Mechanical Desktop 2004 и Autodesk Inventor) и дополненный специализированными модулями «Проектирование трубопроводных систем», «Проектирование проводных и кабельных соединений», «Импорт моделей печатных плат».

Таким образом, Autodesk Inventor Professional 8 должен охватить все основные аспекты процесса проектирования комплексного промышленного оборудования и предоставить инженерам различных специальностей набор инструментов, позволяющий при разработке отдельных компонентов использовать всю информацию о модели изделия, необходимую для корректной компоновки составных частей в итоговую сборку.

В основу модуля «Проектирование проводных и кабельных соединений» компания Autodesk положила программный продукт EMbassy — один из самых известных и мощных пакетов для создания электронных систем. Новые функциональные возможности, появившиеся в среде моделирования деталей, позволяют добавлять к деталям Autodesk Inventor электрические контакты с последующим их размещением в сборке стандартными средствами.

Разрабатывая проект электромеханического изделия в среде Autodesk Inventor Professional 8, проектировщик на первом этапе задает точки подключения проводов к контактам разъемов электрических компонентов изделия (реле, выключатели, разъемы печатных плат) и указывает их позиционные обозначения. Сами модели электрических компонентов являются стандартными деталями или сборками Autodesk Inventor и могут вызываться из соответствующей базы данных, а также размещаться в изделии с помощью стандартных приемов моделирования.

Кроме базы данных электрических изделий AIP 8 располагает библиотеками проводов (рис. 1). Здесь указываются такие геометрические параметры и электрические атрибуты каждого провода, как наружный диаметр и диаметр жилы провода, его марка, цвет изоляции и т.п.

Если конструктор не располагает информацией об электрических соединениях в проекте изделия (которую может, например, предоставить САПР E³.CADdy), то ему приходится находить тот или иной электрический компонент в трехмерной модели, а затем использовать его для подключения соответствующего провода. Для создания каждой такой электрической линии связи в виде «резиновой нити» необходимо вручную указать две точки подключения провода на соответствующих устройствах.

В ряде статей, ранее опубликованных в журнале «САПР и графика», были подробно описаны функциональные возможности системы E³.CADdy и технология проектирования в этой электротехнической САПР (№ 11-12’2002 и №1’2004). В частности, автоматически генерируемая в E³.CADdy таблица соединений (проводов и жил кабелей) содержит всю необходимую информацию по точкам подключения, наименованиям сигналов, маркам проводов и т.д.

Фирма CIM-TEAM, разработчик САПР E³.CADdy, оперативно отреагировала на появление Autodesk Inventor Professional 8 и встроила в свою систему электротехнического проектирования двунаправленный программный интерфейс с AIP 8. Теперь имеется возможность создавать электрические схемы соединений в модуле E³.cable интегрированной системы E³.CADdy, а затем передавать их в среду Inventor Professional 8 для 3D-раскладки проводов, кабелей и жгутов в сложных пространственных конструкциях.

Программный модуль E³.cable позволяет разрабатывать как общую схему соединений изделия, так и соответствующие принципиальные электрические схемы (рис. 2), информация из которых может быть экспортирована в AIP 8. При этом достаточно решить задачу синхронизации баз данных по проводам, включенных в Inventor Professional 8 и E³.CADdy.

В среде Inventor после импорта таблицы соединений из E³.CADdy на основе информации из библиотеки проводов AIP 8 автоматически создаются все электрические линии связи в виде «резиновых нитей» (рис. 3). При этом полностью исключается возможность ошибок проектировщика, неизбежных при ручном режиме создания таких электрических связей. Таким образом, совместное использование Autodesk Inventor Professional 8 и E³.CADdy не только сокращает сроки разработки изделия, но и обеспечивает высокое качество проекта.

Для задания траектории прокладки проводов и жгутов в среде Inventor Professional 8 используются контрольные точки, которые можно добавлять и перемещать, а также трехмерные сплайны, проходящие через такие точки. Метод прокладки позволяет ссылаться на существующие в модели объекты и создает трехмерные сегменты путей. При изменении местоположения деталей изделия, связанных с траекторией, ассоциативная связь с моделью сохраняется, а сама траектория автоматически пересчитывается и перемещается.

Сами пути прокладки (трассы) можно определять до описания электрических соединений между компонентами трехмерной модели, что позволяет получить реалистичное представление о расположении проводов, жгутов и кабелей в изделии на более ранней стадии конструирования.

Далее осуществляется разводка электрических линий связи («резиновых нитей») по сегментам трасс в одном из трех режимов: ручном, интерактивном и автоматическом. При ручной прокладке необходимо выбирать путь для каждого провода, а при интерактивной достаточно указать начальную и конечную точки, причем система сама подберет набор сегментов трассы, реализующих кратчайший путь. При автоматической прокладке Autodesk Inventor Professional 8 ищет кратчайшие пути для всех проводов, выбирая такие пути из всех возможных вариантов. Наличие нескольких режимов прокладки проводов позволяет проектировщику реализовать тот набор путей прокладки, который является оптимальным с точки зрения конструктивных и функциональных особенностей изделия (рис. 4).

После формирования состава жгута для каждого сегмента трассы Autodesk Inventor Professional 8 автоматически рассчитывает диаметр каждой ветви жгута и пересчитывает его при добавлении или удалении провода, учитывая внешние диаметры проводов и воздушные зазоры между ними. В результате этого получается реальное трехмерное изображение жгута в изделии, позволяющее оценить приемлемость выбранного варианта прокладки с учетом взаимного расположения компонентов изделия. Длины проводов также рассчитываются автоматически и обновляются при изменении пути прокладки трассы.

В состав модуля включена специальная утилита создания отчетов, позволяющая создать различные шаблоны отчетов и сформировать разные отчеты по электротехническому разделу проекта изделия. Отчеты формируются на основании данных, полученных в процессе проектирования, и включают перечень элементов, таблицу длин проводов и таблицу жил жгута (рис. 5).

Сборочные чертежи модели создаются стандартными средствами Autodesk Inventor. В этом смысле представление данных электротехнической части проекта изделия не имеет никаких ограничений или принципиальных отличий. Достаточно просто добавить соответствующие размеры и пояснения.

Обратный экспорт результатов 3D-раскладки проводов, жгутов и кабелей из Autodesk Inventor Professional 8 в систему E³.CADdy позволяет сформировать в модуле E³.cable таблицу жил кабелей и кабельный журнал с реальными длинами.

«САПР и графика» 2'2004