11 - 2000

КОМПАС шагает в ногу со временем

Лев Теверовский, Вера Синенко

Слово «время» присутствует в заголовке статьи неслучайно. Мы не будем, конечно, рассматривать время ни как философскую категорию, ни как «четвертое измерение». Опустимся на грешную землю, а лучше всего — в подвал 28-го корпуса ИМВП ГП «ВНИИФТРИ». Именно в этом корпусе находится Главный метрологический центр Государственной службы времени и частоты (ГМЦ ГСВЧ) Российской Федерации. Именно здесь расположены самые точные часы России. ГМЦ ГСВЧ входит в состав Института метрологии времени и пространства, разрабатывает аппаратуру для хранения и воспроизведения государственного эталона времени и частоты, формирует и хранит шкалы времени Российской Федерации, участвует в формировании международной шкалы атомного времени, разрабатывает и производит малогабаритные перевозимые водородные стандарты частоты (МПВСЧ). Именно последняя упомянутая нами область деятельности и станет предметом рассмотрения нашей небольшой статьи.

Исторически сложилось так, что автоматизация проектирования началась с разводки плат печатного монтажа в радиоэлектронике. Эта работа легче поддается математическому моделированию и представляет собой плоскую задачу трассировки (или квазиплоскую, если плата многослойная). Практически все печатные платы разрабатываются последние десять лет с использованием всемирно известных пакетов — P-CAD и OrCAD.

Однако печатная плата — не единственная, конечно, составляющая радиоэлектронной аппаратуры. Корпуса, каркасы, шасси, стойки, системы термостатирования, вакуумные камеры — вот огромное поле деятельности для конструкторов соответствующих направлений. Кроме того, серийное производство приборов требует наличия конструкторской документации и на сами печатные платы, и на их комплектацию. Причем эта документация должна быть выполнена в соответствии с действующими российскими стандартами и техническими условиями.

Вот здесь-то на сцену и выходит КОМПАС — одна из самых современных отечественных систем автоматизированного конструирования. Об опыте применения системы в процессе создания аппаратуры МПВСЧ мы вам и расскажем.

Несколько рабочих мест КОМПАС было приобретено производственным отделом около двух лет назад. В состав закупленного программного комплекса входят чертежно-графический редактор КОМПАС-ГРАФИК; машиностроительная библиотека, содержащая большое количество стандартизованных и нормализованных конструкторских элементов и крепежных деталей; библиотека отрисовки электрических схем; специализированный модуль для связи систем P-CAD и КОМПАС; система проектирования спецификаций. Специалисты предприятия успешно окончили курс обучения работе с системами КОМПАС. Обучение проводилось непосредственно на рабочих местах и завершилось выпуском первых реальных чертежей, сразу отправленных в макетную мастерскую для изготовления деталей.

Специализированный отдел КБ, разрабатывающий печатные платы и приборы, состоит сейчас из трех человек. Один специалист занимается в основном разводкой сложных плат и подготовкой их производства, двое сосредоточены на проектировании шасси, корпусов, на размещении приборов в стойках, а также выпускают комплекты КД. Однако жесткого разделения труда нет, и при необходимости специалисты оказывают друг другу помощь в смежных областях.

Одной из первых задач, полностью решенных с применением компьютерных технологий, стала разработка и изготовление преобразователя тока. Давайте вместе пройдем по основным этапам данного процесса.

Принципиальные электрические схемы разрабатываются в научно-исследовательских лабораториях ИМВП, а затем передаются в наш отдел. Пока, к сожалению, схемы выполняются инженерами-исследователями вручную. Поскольку в комплект КД должен войти документ, оформленный по ЕСКД, то приходится затрачивать некоторое время на выпуск чертежа схемы на стандартном бланке. Здесь неоценимую помощь оказывает наличие в КОМПАС-ГРАФИК библиотеки отрисовки электросхем. Итогом первого этапа является оформленная схема (рис. 1).

Далее специалисты отдела выполняют размещение электрорадиоэлементов будущего преобразователя с использованием программного комплекса OrCAD v.7 для Windows. Здесь же отрисовываются линии связи, с помощью специального модуля определяются электрические соединения между контактами. После этого полученная информация передается через диалоги «Импорт» и «Экспорт» в систему автоматизированной трассировки P-CAD. Результатом работы этой системы являются программы для изготовления фотошаблонов и программы для сверления отверстий на станках с ЧПУ, а также очень красивая картинка, изображенная на рис. 2. На этом рисунке можно увидеть не только расположение дорожек, но и размещение корпусов электро/радиоэлементов на плате.

Полученные программы для изготовления платы отправляются в производство, а нам необходимо получить сборочный чертеж платы, оформить спецификацию, разместить изделие внутри корпуса. Ранее нам приходилось перегонять данные в AutoCAD для DOS, затем с помощью этого пакета с большим трудом оформлялись соответствующие чертежи. Приходилось выполнять большое количество непроизводительных действий, а скорость работы мало отличалась от скорости ручного вычерчивания. Сейчас, после приобретения КОМПАС-ГРАФИК, работа существенно облегчилась и ускорилась. Очень большим подспорьем является утилита перекодировки данных из P-CAD в КОМПАС, работающая по алгоритму, представленному на рис. 3.

В КОМПАС-ГРАФИК KSF-файл преобразуется во фрагмент формата FRW, затем мы перебрасываем полученное изображение через буфер обмена в чертеж. При этом необходимо соблюдать некоторые соглашения, связанные с тем, что все расстояния в P-CAD рассчитывались в дюймах, а цвета линий не совпадают с теми, которые мы установили при настройке КОМПАС-ГРАФИК. Все преобразования происходят в считанные минуты, и мы получаем заготовку сборочного чертежа платы уже в формате CDW.

Теперь остается провести оформление чертежа, расставить позиции. С помощью системы проектирования спецификации производится сопоставление элементов и их позиций с записями в бланке спецификации, причем заполнение разделов мы выполняем полуавтоматически, с использованием библиотеки атрибутов SPC.LAT, входящей в состав КОМПАС-ГРАФИК. Мы заранее доработали эту библиотеку, внесли в нее шаблоны заполнения текстовых записей. Результат этого этапа представлен на рис. 4.

Пока один конструктор оформляет документацию на плату, другой уже использует ее графическое изображение при конструировании корпуса. Здесь мы также применяем библиотеки фрагментов, созданные ранее. В эти библиотеки мы занесли изображения часто применяемых стоек, кронштейнов, угольников, ручек, замков, специальных крепежных деталей и других элементов. При проектировании корпусов мы довольно часто применяем стандартизованные конструктивы, чертежи которых постепенно переводятся в электронный архив.

Поэтапно прибор приобретает законченные очертания. В процессе конструирования приходится на ходу вносить в изделие изменения, производить различные доработки и исправления, необходимость которых выявляется в ходе согласования с работниками научных лабораторий. Мощные возможности системы КОМПАС по редактированию делают этот процесс совершенно не утомительным и быстрым.

Наконец заканчивается и этот этап. Общий вид прибора вы можете увидеть на рис. 5.

Наличие в КОМПАС-ГРАФИК модуля интерактивной параметризации существенно облегчает создание и редактирование лицевых и задних панелей приборов. Мы накладываем определенные ограничения на взаимное расположение отверстий под ручки регулировок, под кнопки, фиксируем расположение текстовых надписей относительно соответствующих отверстий. При изменении комплектации достаточно задать лишь несколько базовых параметров, при этом внешний вид лицевой панели перестраивается автоматически. Необходимо отметить и тот факт, что стандартизованные конструктивы стоек и корпусов легко поддаются параметризации. При вычерчивании корпуса нам нужно только задать его «габарит», и он отрисуется автоматически.

По прочтении данной статьи у кого-то может создаться ложное впечатление, что все вообще происходит само собой. Это, естественно, не так. Первоначальная отрисовка базовых конструктивов, панелей и элементов, наложение связей, определение необходимых параметров отнимают довольно много времени и сил. Однако эти затраты многократно окупаются впоследствии, и мы уже успели это оценить. Пример задней панели, выполненной с учетом будущих изменений, показан на рис. 6.

Итак, наступает тот волнительный для каждого конструктора момент, когда документация подготовлена, выведена на принтер или плоттер, проверена и отправлена на завод-изготовитель. Мы можем вздохнуть свободно, но уже через день-два к нам в отдел заглянет представитель научной лаборатории с новыми идеями — и все закрутится вновь. Но это уже тема для последующих публикаций.

«САПР и графика» 11'2000