11 - 2001

Три новеллы о CATIA

Павел Голдовский, Илья Новиков, Григорий Ревинский

Новелла первая «Circuit Board Design, или CATIA на службе электротехники»

Новелла вторая «CATIА в проектировании коммуникаций»

Новелла третья «Без названия, или Еще раз про любовь»

Новелла первая «Circuit Board Design, или CATIA на службе электротехники»

Сегодня основной целью большинства российских предприятий самых различных сфер деятельности является проектирование и изготовление более качественной продукции за более короткое время и с меньшими издержками. Не составляет исключения и электротехническая область производства. Привлечение к процессу производства компьютерных технологий, а именно трехмерного моделирования, способствует достижению этих целей.

Одним из средств, открывающих огромные возможности для разработчиков электротехнических изделий, является модуль Circuit Board Design системы 3D-моделирования CATIA. Данный программный модуль обладает набором инструментов, позволяющих на высоком уровне выполнять разработку сложных электронных изделий.

Основная задача модуля Circuit Board Design — проектирование печатных плат, являющихся неотъемлемой частью различных электротехнических устройств (помимо этого возможно также и проектирование непосредственно самих устройств).

Общая концепция разработки в Circuit Board Design печатной платы как элемента электрического прибора основана на следующих действиях:

  • ·создание некоторой трехмерной модели при помощи средств модуля сборки Assembly Design и модуля твердотельного моделирования Part Design;
  • ·определение так называемых ограничительных областей и размещение компонентов на плате;
  • ·проведение пространственного анализа геометрических конфликтов при помощи DMU Space Analysis.

Рассмотрим более детально вышеуказанный процесс разработки.

К моменту начала проектирования предполагается наличие 3D-модели внешнего корпуса устройства, в который будет помещена плата. На первом этапе определяются внешний вид платы, ее геометрия, а также наличие монтажных отверстий и просечек (рис. 1). Модуль Circuit Board Design содержит в себе часть инструментария Part Design, что позволяет без особых усилий определить форму проектируемой платы. Дальнейшее совмещение платы с корпусом осуществляется средствами Assembly Design.

Вторым шагом на пути создания электронной модели изделия является формирование ограничительных областей. Под ограничительными областями следует понимать определенные зоны пространства у поверхности платы, в которых должны (или, наоборот, не должны) располагаться электронные компоненты, допускающие или запрещающие маршрутизацию электрических соединений и т.п. Так, например, зона PLACE_KEEPOUT отвечает за ограничение габаритов элементов по высоте от поверхности монтажной платы. Таким образом, компоненты с превышающими по высоте установленное в параметрах зоны значение не могут быть помещены в данную область (рис. 2). Эта особенность модуля Circuit Board Design поможет разработчику-электротехнику не только грамотно расположить компоненты на плате, но и получить наглядное трехмерное представление результатов проделанной работы (рис. 3).

О самих компонентах, размещаемых на монтажной плате, следует сказать особо. В CATIA существуют каталоги электрических элементов, которые и используются при проектировании платы. Помимо этого в модуле реализована возможность не только создания своих собственных компонентов и целых каталогов, но и редактирования уже существующих. Это помогает избежать «перепроектирования» компонентов, которые уже содержатся в каталогах, что очень важно при разработке электротехнических изделий.

Завершающим этапом процесса проектирования можно считать проведение пространственного анализа. В модуле Circuit Board Design это становится возможным благодаря средствам DMU Space Analysis. Речь прежде всего идет об автоматическом нахождении геометрических конфликтов (пересечение или наложение компонентов) и анализе их природы (рис. 4). Важной особенностью данного анализа является способность обзора внутреннего содержания изделия без внесения изменений в сам исследуемый объект путем динамического сечения изделия плоскостью с управляемой ориентацией (рис. 5). Разумеется, при проектировании следует еще раз подчеркнуть важность трехмерного представления общего состава изделия и взаимного расположения его элементов.

Особое внимание также необходимо уделить еще одному мощному средству модуля Circuit Board Design — возможности экспортирования и импортирования сборки платы с помощью формата IDF. По сути, IDF является промежуточным форматом данных между электрическими и механическими CAD/CAE-системами для использования в трехмерном проектировании. Это прежде всего говорит о возможности использования данного формата для передачи готовых сборок как в другие ECAD-программы из CATIA, так и обратно. Кроме того, существует и возможность импорта/экспорта внутри самой системы CATIA. При этом реализована так называемая упрощенная передача данных, когда инженер-механик, использующий при работе сборку платы, не нуждается в точном представлении отдельных компонентов.

Конечно, мы ограничились достаточно общим и неполным представлением о программном модуле Circuit Board Design системы CATIA и о его возможностях. Со всеми тонкостями и нюансами пользователю предстоит ознакомиться при непосредственной работе с данной средой. Но тем не менее уже сейчас очевиден тот факт, что рассмотренный модуль станет мощным инструментом в руках конструктора-электротехника и поможет ему достаточно быстро решать сложные задачи при проектировании электротехнических устройств.

В начало В начало

Новелла вторая «CATIА в проектировании коммуникаций»

Создание современных проектов промышленных объектов и сооружений немыслимо без быстрого и качественного проектирования различных коммуникаций.

Модуль CATIA Systems Routing (SRT) — трассировка систем — является удобным инструментом для проектирования коммуникаций различных видов: трубопроводов, волноводов, кабельных каналов, конвейеров, ограждений, систем вентиляции, транспортных коммуникаций и т.д. С помощью этого модуля можно оптимизировать прокладку коммуникаций в производственных помещениях и промышленных установках, что позволяет пользователям вначале полностью определить условия работы коммуникаций, а затем наполнить проекты фактической геометрией и деталями. Такая возможность развития модели позволяет проектировщикам двигаться к деталировке систем коммуникаций с нужным им темпом и максимально использовать результаты предыдущих разработок.

Модуль SRT предоставляет пользователям средства для гибкого управления компонентами систем коммуникаций от этапа предварительного проекта до эксплуатации в заводских условиях, позволяя им постоянно уточнять определения трассировки коммуникаций на всех этапах — от концептуального определения до деталировки предварительной прокладки. Например, вы можете быстро набросать первый переход как часть коммуникации для нахождения решения, а затем легко скорректировать его, передвигая узлы или вводя новые сегменты.

Проиллюстрируем работу данного модуля подробнее.

При проектировании коммуникаций необходимо заранее иметь первоначальный вид помещения, здания или любого другого места, в котором разрабатывается проект. Основой данного модуля является создание и редактирование пространственных трассировок — объемов, которые определяют исходное требуемое пространство. Предлагается несколько простых способов создания трассировок, с помощью которых легко спроектировать даже сложную систему коммуникаций (рис. 6). Последующие изменения можно получить путем модификации узлов и сегментов трассировки (рис. 7). При создании коммуникаций также необходимо предусмотреть соединители, которые могут немедленно создаваться во время проектирования. Существует возможность определения некоторых ограничений для коммуникаций, что позволяет заранее предусмотреть условия, по которым будет производиться проектирование и последующее воплощение в реальные решения. Для удобства пользователя одинаковые части трассировки можно выбрать либо через каталог, который создается в течение всего проекта, либо посредством копирования/перетаскивания прототипов в проектируемой модели из одного расположения в другое.

Хочется отметить, что представленный модуль CATIA Systems Routing открывает широкие возможности для проектировщиков. Широта среды использования, высокий уровень надежности и простота в применении делают данный модуль общедоступным и гарантируют высокую производительность даже при проектировании сложных систем коммуникаций.

В начало В начало

Новелла третья «Без названия, или Еще раз про любовь»

Позиции системы CATIA в мировой промышленности хорошо известны — она является доминирующей в авиационной отрасли и широко распространена в автомобильной промышленности. В других отраслях CATIA также активно присутствует, занимая лидирующие позиции (рис. 8).

Для того чтобы пользователи во всем мире смогли протестировать систему в новой версии и оценить ее неоспоримые достоинства, фирмой IBM начата программа «D45» — «Drive for Five», что в вольном переводе звучит примерно так: «Убедитесь, чтобы и для Вас это стало очевидно». Эта программа предполагает широкое тестирование системы CATIA V5 на своем оборудовании предприятиями различных отраслей промышленности в случае возникновения у них потребности перехода от проектирования в 2D к пространственному моделированию.

Столь широкомасштабная акция фирмой IBM проводится впервые. Это стало возможным благодаря имеющемуся опыту быстрого освоения системы CATIA V5 заказчиками, ее отработанной логике и интуитивному интерфейсу. Применение CATIA V5 позволяет снизить время разработки изделия и получить проекты гарантированно высокого качества.

«САПР и графика» 11'2001