时间：2022-12-14 18:30:01 | 来源：信息时代
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产品数据交换 : 当一个系统中所表达的模型必须在另一个系统同样进行正确的表达时,不同的CAD/CAM系统之间对数据模型进行的交换。
目前,在微机和工作站上用于数据交换的图形文件标准主要有: AutoCAD 系统的DXF(data exchange file)文件,美国标准IGES(initial graphics exchange specification,即初始图形交换规范)及国际标准STEP(standard for the exchange of product model data)。其他一些较为重要的标准还有: 在ESPRIT(欧洲信息技术研究与开发战略规划)资助下的CAD-I标准(仅限于有限元和外形数据信息);德国的VDA-FS标准(主要用于汽车工业);法国的SET标准(主要应用于航空航天工业)等。
(1) DXF数据交换: AutoCAD的DXF文件是具有专门格式的ASCII码文本文件,它比较好读,易于被其他程序处理,主要用于实现高级语言编写的程序与AutoCAD系统的连接,或其他CAD系统与AutoCAD之间的图形文件交换。由于AutoCAD在世界范围内的应用极为广泛,已经深入到各行各业之中,所以它的数据文件格式已经成为一种事实上的工业标准。DXF图形数据交换文件为推广应用CAD/CAM技术提供了很大的便利,但由于DXF文件开发较早,现在来看,存在很多的不足: 它不能描述产品的完整几何模型,难以进一步发展;其信息定义不完整,它仅保留了原有系统数据结构中的几何和部分属性信息,而大量的拓扑信息已不复存在; 其信息描述方面也有许多缺陷,致使一些信息量过分冗长; 文件格式比较复杂,且不尽合理。
(2) IGES数据交换: IGES标准最早是ANSI于80年代初制定,基于波音公司CAD/CAM集成信息网络、通用电气公司的中心数据库和其他各种数据交换格式之上。其最初版本仅限于描述工程图纸的几何图形和注释,随后又将电气、有限元、工厂设计和建筑设计纳入其中。1988年6月公布的IGES4.0又吸收了ESP中的体素构造法(constructive solid geometry,CSG)和装配模型,后经扩充又收入了新的图形表示法、三维管道模型以及对FEM(有限元模型)功能的改进。B-rep(边界表示法)模型则在IGES5.0中定义。IGES在文件结构中却又不合理地定义了直接存取的指针系统。其主要问题有: 数据文件过大,数据转换处理时间过长; 某些几何类型转换不稳定; 只注意了图形数据转换而忽略了其他信息的转换。
IGES仍是目前各国广泛使用的事实上的国际标准数据交换格式,我国于1993年9月起将IGES3.0作为国家推荐标准。
(3) STEP数据交换: 产品模型数据交换标准STEP是国际标准化组织(ISO)所属技术委员会TC184(工业自动化系统技术委员会)下的“产品模型数据外部表示”(external representation of product model data)分委员会SC4所制订的国际统一CAD数据交换标准。所谓产品模型数据是指为在覆盖产品整个生命周期中的应用而全面定义的产品所有数据元素,它包括为进行设计、分析、制造、测试、检验和产品支持而全面定义的零部件或构件所需的几何、拓扑、公差、关系、属性和性能等数据。
STEP为产品在它的生命周期内规定了唯一描述和计算机可处理的信息表达形式。这种形式独立于任何特定的计算机系统,并能保证在多种应用和不同系统中的一致性。这一标准还允许采用不同的实现技术,便于产品数据的存取、传输和归档。在产品数据共享方面,STEP标准提供四个层次的实现方法: ASCII码中性文件、访问内存结构数据的应用程序界面、共享数据库及共享知识库。STEP标准在下述方面有着明显的优越性:经济效益显著;数据范围广、精度高,通过应用协议消除了产品数据的二义性; 易于集成,便于扩充; 技术先进、层次清楚,分为通用资源(子标准40系列)、应用资源(子标准100系列)和应用协议(子标准200系列)三部分。如今,STEP标准已经成为国际公认的CAD数据文件交换全球统一标准,许多国家都依据STEP标准制订了相应的国家标准。我国STEP标准的制订工作由CSBTSTC159/SC4完成,STEP标准在我国的对应标准号为GB16656。STEP标准存在的问题是整个体系极其庞大,标准的制订过程进展缓慢,数据文件比IGES更大。目前商用CAD系统提供的STEP应用协议还只有AP203“配置控制设计”,内容包括产品的配置管理、曲面和线框模型、实体模型的小平面边界表示和曲面边界表示等以及AP214“汽车机械设计过程的核心数据”两种。
(4)STL数据交换: STL文件是CAD实体数据模型经三角化网格化处理后的数据文件,是用许多空间三角形小平面逼近原CAD实体模型,因为STL文件格式简单而且不需要复杂的CAD系统支持,现在已经发展成为CAD系统与快速成型系统之间数据交换格式的不成文标准。尽管STL文件在快速成型领域有着极广泛的应用,但是其缺点也十分明显,例如,缺少三角面片之间的拓扑信息,而且还会有裂缝、间隙、面片重叠和法向量反转的错误。
STL文件用许多空间小三角形来表示零件的表面,对每一个空间小三角形面片用三角形的三个顶点的坐标及三角形面片的法向量来描述,法向量由零件的内部指向外部,三角形三个顶点的次序与法向量满足右手规则。
STL文件中每相邻的两个三角形只能有一条公共边。STL文件有两种格式,一种是ASCII格式,另一种是二进制格式。ASCII格式的STL文件具有可读性,但占用较大的空间,大约是二进制STL文件的五倍。
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