Обзор универсальных форматов передачи CAD геометрии

На сегодняшний день уровень  редактора трехмерной графики определяется не только набором команд для создания и редактирования трехмерных моделей или чертежей.

Важнейшей характеристикой современной САПР-системы, наряду с инструментальными средствами моделирования, является возможность использования  типовых элементов и быстрый корректный обмен геометрическими моделями и чертежами между различными CAD-системами.

На мой взгляд, существуют два основных момента, которые влияют на актуальность данной проблемы.

Первый состоит в том, что разработчики ПО не всегда имеют возможность учесть особенности и охватить все существующие направления в машиностроении, строительстве, энергетике ,  а также удовлетворить запросы всех пользователей. Поэтому в настоящее время архитектуру САПР формируют таким образом,  чтобы любой пользователь мог без труда максимально приблизить ее к своим требованиям..

Второй заключается в том, что интернет буквально напичкан предложениями «пиратских» копий программного обеспечения.  А это приводит к тому, что пользователь сам выбирает ту проектную программу, которой будет пользоваться. Кроме того, зачастую предприятие не может обойтись одной системой в связи с особенностями производства. В результате ,  даже  на одном  предприятии появляется несколько совершенно равноправных систем проектирования, которые должны взаимодействовать.

Поэтому, конечно, было бы  удобно и разумно использовать для обмена данными универсальные компоненты с общим форматом. Общий формат поможет обеспечить  единство данных между внутренними приложениями.

Формат определяется геометрическим ядром. Ядро — это библиотека основных математических функций CAD-системы, которая определяет и хранит 3D-формы, ожидая команды пользователя. Пакет геометрического моделирования — набор библиотек с программным интерфейсом (API), с помощью которого можно пользоваться функциями геометрического моделирования. Ядра реализуют примерно одинаковый набор функций, используют похожие модели данных и алгоритмы. Однако перенос данных между разноядерными САПР  представляет собой достаточно трудоемкую задачу и занимает продолжительное время.

В литературе такие форматы часто называются «промежуточными». Выбор формата имеет большое значение т.к. определяет какие опции доступны при использовании данных.

Итак, рассмотрим основные универсальные форматы.

Parasolid

Parasolid основан на профессиональном расширении STEP – PROSTEP. Это  коммерческие форматы (www.parasolid.com, www.spatial.com) – на них базируются большинство современных CAD/CAM/CAE систем. К примеру, их используют  NX, Solid Edge, SolidWorks, ANSYS, T-FLEX, и др.

Объектно-ориентированная библиотека программ Parasolid разработана таким образом, чтобы легко быть интегрированной в CAD/CAM/CAE системы различных уровней.

Из википедии: «Общий формат обеспечивает единство данных между внутренними предложениями и коммерческими системами. Концепция обмена данными известна как «Parasolid Pepeline» и означает обмен твердотельными моделями, сохраненными в открытом файловом формате .x_t , другой формат .x_b-двоичный формат , менее зависимый от аппаратных средств и не дающий ошибок при преобразовании…Импорт данных из других CAD-систем поддерживается благодаря технологии Tolerant Modeling (моделирование с заданной точностью)»

Поддерживает огромные сборки в сотни тысяч компонентов.

STEP

(ISO/IEC 10303 Standard for the Exchange of Product Model Data) — серия форматов изначально разработанная компанией Dassault (Catia) для хранения информации о сборке и структуре изделия. В соответствии с названием стандарта STEP определяет “нейтральный” формат представления данных об изделии в виде информационной модели. Это очень зрелый формат, стандартизированный достаточно давно. Данные об изделии включают в себя: состав и конфигурацию изделия; геометрические модели разных типов; административные данные; специальные данные. Геометрия отдельной детали описана прикладным> протоколами AP203, AP214. На сегодня STEP ISO(www.steptools.com) признан международным стандартом.

Чаще всего STEP используется для обмена данными между CAD-, CAM-, CAE- и PDM-системами

На официальном сайте разработчиков формата STEP

IGES (International Graphics Exchange Standard)– разрабатываемый Национальным институтом стандартов и технологий США(NIST) . Двумерный/трехмерный векторный формат графики; используется многими CAD-программами. Наиболее распространённый формат для хранения геометрии сложных поверхностей ,достаточно громоздок. Многие системы не поддерживают все возможности этого формата, что создает сложности при обмене данными. IGES ISO – признан международным стандартом. Поддерживает традиционные инженерные чертежи и трехмерные модели.

ACIS

общее наименование для данных, с которыми работает лицензируемое (то есть доступное сторонним разработчикам) ядро системы геометрического моделирования ACIS. Ядро ACIS для своих программ в частности использует корпорация Autodesk (Inventor, Mechanical Desktop). Для выводимых данных применяются форматы SAT и SAB.

ACIS- это объектно-ориентированная C++ геометрическая библиотека, которая состоит из более чем 35 DLL-файлов и включает каркасные структуры, поверхности и твердотельное моделирование. Оно дает разработчикам программ богатый выбор геометрических операций для конструирования и манипулирования сложными моделями, а так же полный набор булевых операций. Ядро ACIS осуществляет вывод в формат файлов SAT, который любая поддерживающая ACIS программа может читать напрямую.

HSF

(HOOPS Stream Format www.openhsf.org)) — новый открытый, базирующийся на XML и компактный формат обмена визуальной 3D–информацией между различными инженерными приложениями. Широко принят разработчиками для визуализации 3D моделей (более 200 современных систем:SolidWorks, Catia, Unigraphics и т.д.).

VRML

(Virtual Reality Modelling Language)

язык моделирования виртуальной реальности.

Как графический формат базируется на подмножестве Open Inventor File Format фирмы Silicon Graphics. Позволяет описывать трехмерные интерактивные объекты (миры), с которыми средствами WWW могут взаимодействовать пользователи. Для просмотра VRML — файлов необходимо иметь специальный VRML — браузер, либо дополнительный модуль к стандартному браузеру.

Каждый нейтральный 3D-формат имеет свои достоинства, которые обеспечивают его преимущество в одной или нескольких из рассмотренных областей применения.

Основные характеристиками любого нейтрального 3D-формата – это многофункциональность и возможность использовать 3D-данные не только инженером, но и  за пределами конструкторских отделов, и возможность расширения формата для охвата будущих потребностей.