STEP-NC入門資料.doc

STEP-NC目錄第1章 STEP標(biāo)準(zhǔn)概述第2章 STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)概述第3章 開發(fā)工具的研究及其應(yīng)用第4章 系統(tǒng)的總體設(shè)計第5章 三維實體數(shù)據(jù)模型的建立第6章 制造特征的自動識別第7章 工藝規(guī)劃設(shè)計第8章 STEP文件的信息生成第9章 基于STIX庫的STEP-NC解釋器第10章 網(wǎng)絡(luò)化制造信息交換與平臺設(shè)計第11章 實例分析與仿真加工第12章 結(jié)論與展望第1章STEP標(biāo)準(zhǔn)概述制造系統(tǒng)是一個涉及到多種過程、多種行為和多種對象的復(fù)雜系統(tǒng)。隨著數(shù)字制造技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，制造過程的各個階段都在向著數(shù)字化的方向發(fā)展，并形成了相應(yīng)的功能系統(tǒng)，為構(gòu)建數(shù)字制造系統(tǒng)打下了堅實的基礎(chǔ)。對產(chǎn)品的形成過程而言就涉及到CAD、CAPP、ERP、CAM、CNC、CAQ等單元系統(tǒng)。顯然，這些分系統(tǒng)的集成是構(gòu)建數(shù)字制造系統(tǒng)的關(guān)鍵問題。所謂集成就是根據(jù)應(yīng)用目的定義數(shù)據(jù)模型和按數(shù)據(jù)模型表示數(shù)據(jù)，并在各子系統(tǒng)之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和共享的技術(shù)和方法。為實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的各系統(tǒng)定義統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，而制訂開發(fā)了STEP標(biāo)準(zhǔn)。通過STEP中性文件實現(xiàn)任意系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。盡管目前的STEP應(yīng)用范圍還主要限于CAD領(lǐng)域，它的體系結(jié)構(gòu)和信息描述語言保證它能夠在統(tǒng)一的規(guī)范下向產(chǎn)品生命周期內(nèi)的各個領(lǐng)域擴展。1.1 STEP標(biāo)準(zhǔn)概述STEP是產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)（STandard for Exchange of Product Model Data）的非正式縮寫。它是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定的一種用于交換和共享數(shù)字化產(chǎn)品信息的國際標(biāo)準(zhǔn)，代號為ISO10303。它的目的是提供一種不依賴具體系統(tǒng)的中性機制來描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，同時保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性和完整性。產(chǎn)品數(shù)據(jù)的這種描述，不僅適合于物理文件交換，而且是實現(xiàn)和共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫及產(chǎn)品數(shù)據(jù)的長期存檔的基礎(chǔ)。STEP標(biāo)準(zhǔn)的核心部分由以下幾部分組成：描述產(chǎn)品數(shù)據(jù)的形式化建模語言EXPRESS語言規(guī)范、STEP實現(xiàn)方法、集成資源和一致性測試標(biāo)準(zhǔn)等，還有各個應(yīng)用協(xié)議及STEP標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的用來測試某一應(yīng)用是否與STEP標(biāo)準(zhǔn)一致的抽象測試套件。STEP使用形式化的數(shù)據(jù)規(guī)范語言EXPRESS來描述產(chǎn)品數(shù)據(jù)的表達。形式語言的使用提高了數(shù)據(jù)表達的精確性和一致性，有利于在計算機上實現(xiàn)。1.2 EXPRESS語言EXPRESS語言是一種形式化信息建模語言，用于說明某一領(lǐng)域中的對象（object）、對象所具有的信息單元以及對對象的限制與許可的操作。EXPRESS語言是一項國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO10303-11），用于描述STEP標(biāo)準(zhǔn)中其他部分的信息需求。EXPRESS語言具有許多優(yōu)點，以至于它在各工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)獲得廣泛的應(yīng)用，具體優(yōu)點如下：l 語言不僅能夠為人所理解，而且能被計算機處理，描述的形式化使計算機自動檢查和處理的能力得到提高。l EXPRESS語言能夠區(qū)分STEP涉及的復(fù)雜內(nèi)容。l EXPRESS語言與具體的實現(xiàn)無關(guān)。l 語言的重點放在實體（Entity）的定義上，實體的定義包括實體的屬性和施加的約束條件。l EXPRESS語言經(jīng)歷了國際標(biāo)準(zhǔn)化的進程，成為能夠滿足工業(yè)需求的標(biāo)準(zhǔn)語言。EXPRESS語言作為一種描述產(chǎn)品全生命周期產(chǎn)品數(shù)據(jù)的模式語言，既吸收了許多種計算機語言的概念和特點，如Ada，Algol，C，C+，Euler，Modula-2，Pascal，PL/1，SQL等，又吸收了面向?qū)ο蠹夹g(shù)繼承機制，并且擁有豐富的數(shù)據(jù)類型，還增加了一些新功能，形成了很強的信息表達能力，它不僅用在STEP標(biāo)準(zhǔn)中，在STEP標(biāo)準(zhǔn)之外也獲得廣泛的應(yīng)用。EXPRESS語言不是一種程序設(shè)計語言，如C+語言，也不是一種功能接口語言，如CORBA/IDL，它只是一種描述性語言，不具備輸入輸出語句。EXPRESS語言的基礎(chǔ)是模式（schema），每種模型由若干模式組成，這些模式包含了模型的定義，并且提供了將信息模型進行細分的機制。模式內(nèi)又分為類型說明（type）、實體（entity）、規(guī)則（rule）、函數(shù)（function）與過程（procedure）。重點是實體，實體代表了真實世界中的物體，并可以有非常復(fù)雜的繼承關(guān)系。實體由數(shù)據(jù)（data）與行為（behavior）定義。數(shù)據(jù)用來說明要處理的實體的性質(zhì)，行為表示限制與操作。1.2.1 EXPRESS語言的數(shù)據(jù)類型EXPRESS 語言的數(shù)據(jù)類型有簡單數(shù)據(jù)類型、聚合數(shù)據(jù)類型、命名數(shù)據(jù)類型和構(gòu)造數(shù)據(jù)類型，共有4 大類15 種，分別為：l 7 種簡單類型：數(shù)(NUMBER)，實數(shù)(REAL)，整數(shù)(INTEGER)，邏輯值(LOGICAL)，布爾(BOOLEAN) ，字符串(STRING) 和二進制(BINARY) ；l 4 種聚合型：數(shù)組(ARRARY)，集合(SET )，表(LIST)，包(BAG) ；l 2 種命名數(shù)據(jù)類型：實體型(ENTITY) 和定義數(shù)據(jù)類型；l 2 種構(gòu)造數(shù)據(jù)類型：枚舉型(ENUMERATION) 和選擇類型(SELECT) ；對于描述簡單對象可以用簡單類型數(shù)據(jù),而復(fù)雜對象往往要通過多種類型數(shù)據(jù)組合來描述。1.2.2 EXPRESS語言實體之間的關(guān)系EXPRESS語言定義的實體可以是相互獨立的，但有時為了更方便、準(zhǔn)確的表達信息，也可以是相互之間有聯(lián)系的。實體之間的關(guān)系主要有以下兩種：（1） 子類和超類的關(guān)系，即一個實體是另一個實體的子類（SUBTYPE）或超類（SUPERTYPE）。子類可以繼承超類的屬性。（2） 一個實體是另一個實體的屬性，即實體中嵌套實體。子類和超類說明是實體說明中一個重要部分。在一個模式中，各實體的子類和超類說明構(gòu)成了實體之間的繼承關(guān)系圖，為復(fù)雜對象信息建模提供了強有力的工具。EXPRESS語言的強大之處主要體現(xiàn)在它的面向?qū)ο蟮睦^承機制。在繼承關(guān)系上它引入了三個關(guān)系算子：ONEOF、AND、ANDOR，這三個繼承算子可以任意組合、嵌套使用，使得和其他的面向?qū)ο笳Z言比較，它的繼承機制更加貼近于產(chǎn)品數(shù)據(jù)自然的繼承機制，可以更加方便地描述對象之間的復(fù)雜關(guān)系。從語義上講，ONEOF算子表示被運算的實體之間是互斥的關(guān)系，這些實體不能被同時實例化。AND算子表示被運算的實體在應(yīng)用的過程中有可能結(jié)合在一起，只須生成一個新的公共實體。ANDOR算子表示被運算的實體之間有自由結(jié)合的機會，從而可能生成一系列新的實體。1.2.3 EXPRESS語言的表達式和函數(shù)EXPRESS語言的表達式也很多，除了一般的算術(shù)、邏輯、字符表達與運算外還增加了實體的實例運算，如實例相同（：= ：），實例不同（： ：）。表達式中還有一種Query表達式，可以用來查詢ENTITY（實體）的內(nèi)容，如查詢圓實體中有無圓心在坐標(biāo)原點的實例。在標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)方面除了具有一般的ABS，SIN，COS，TAN，ASIN，ACOS，ATAN，SQRT，LOG等外，還有適用于建模的函數(shù)，如：a) Used in（實體實例中用過的屬性）；b) Type of（變量的類型）；c) Size of（集合變量的元素總數(shù)）；d) Hiindex，Hibound，Loindex，Lobound（均為求集合變量的上下界限值。對于Array來說，Index與bound沒有區(qū)別，返回的均是聲明的上下標(biāo)。但對于Bag、List、Set，Hibound of返回的是其聲明的上界，Hiindex則是其實際的元素值。Lobound返回的是1，而Loindex則是聲明的下界）；e) Roles of（查詢某個實例曾被某處引用過，返回引用的模式名、實體名與屬性名）。在執(zhí)行語句方面，也有與一般編程語言類似的賦值語句、Case語句、Ifthenelse語句、Repeat語句等。此外，還有Escape語句、Skip語句、With語句等。為了使模型減少冗余，EXPRESS語言特設(shè)了接口語句，利用Use from、Reference from語句可以將別處的模式或模式內(nèi)的實體引用過來而不必重復(fù)編寫。Use句中被引用的實體如同在本模式中的局部中聲明的一樣，而Reference句所引用的實體聲明仍留在原模式中，只是本模式引用時可以進入。1.3 STEP Part21文件STEP Part21是STEP標(biāo)準(zhǔn)中交換文件結(jié)構(gòu)的純正文編碼標(biāo)準(zhǔn)，是STEP標(biāo)準(zhǔn)的一個實現(xiàn)方法，它指定了使用文本編碼的產(chǎn)品數(shù)據(jù)的交換結(jié)構(gòu)格式，它所描述的產(chǎn)品數(shù)據(jù)的概念模型是用EXPRESS語言描述的。這種文件格式適合在不同計算機系統(tǒng)之間交換產(chǎn)品數(shù)據(jù)。1.3.1 STEP Part21文件格式STEP Part21文件有固定的格式，文件開頭首先以ISO-10303-21開始，末尾以END-ISO-10303-21結(jié)束。包含頭段和數(shù)據(jù)段，頭段以“HEADER”開始，以“ENDSEC”結(jié)束，包含了文件名，作者，組織，時間，文件說明，所使用的系統(tǒng)，文件模式等文件基本信息。數(shù)據(jù)段以“DATA”開始，以“ENDSEC”結(jié)束，數(shù)據(jù)段是文件中最重要的一部分，包含了文件所要描述的內(nèi)容，文件中可以有多個數(shù)據(jù)段。文件的頭段部分包含了整個文件的基本信息。由file_description, file_name, file_schema等實體組成。file_description實體指定了文件的簡單描述。其定義如下：ENTITY file_description;description : LIST 1:? OF STRING (256);implementation_level : STRING (256);END_ENTITY;description：文件內(nèi)容簡介。implementation_level：文件結(jié)構(gòu)中的編碼所符合的規(guī)范以及該編碼所用的可選一致性的標(biāo)識。這一屬性值應(yīng)該是“2；1”或“2；2”，以指出對本標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前版本的一致性（交換文件結(jié)構(gòu)符合一致性級別1的應(yīng)該是“2；1”，符合一致性級別2的值應(yīng)該是“2；2”）。file_name實體中給出了供人閱讀的文件的基本信息。其定義如下：ENTITY file_name;name : STRING (256) ;time_stamp : STRING (256) ;author : LIST 1 : ? OF STRING (256) ;organization : LIST 1 : ? OF STRING (256) ;preprocessor_version : STRING (256) ;originating_system : STRING (256) ;authorization : STRING (256) ;END_ENTITY;name：文件名。times_tamp：文件創(chuàng)建的時間。author：作者名和信箱地址。organization：作者所在的單位或組織。preprocessor_version：創(chuàng)建文件的系統(tǒng)，包括系統(tǒng)名和版本。originating_system：產(chǎn)生文件數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。authorization：被授權(quán)發(fā)送文件的人的姓名和信箱地址。file_schema實體指定數(shù)據(jù)段中的實體實例所屬的EXPRESS模式。定義如下：ENTITY file_schema;schema_identifiers : LIST 1:? OF UNIQUE schema_name;END_ENTITY;TYPE schema_name = STRING(1024);END_TYPE;此實體描述STEP文件所使用的模式。schema_identifiers :模式名。1.3.2 STEP Part21文件中的數(shù)據(jù)類型在STEP Part21交換文件中使用了6種簡單數(shù)據(jù)類型：整型（integer），實型（real），字符串（string），實體實例名（entity instance name），枚舉（enumeration），二進制（binary）。（1）整型。整型數(shù)必須是一阿拉伯?dāng)?shù)字序列，前面可以有“+”或“-”，如果沒有符號則默認為正數(shù)。（2）實數(shù)。實數(shù)要有一個十進制尾數(shù)，也可以有一個十進制指數(shù)，尾數(shù)和指數(shù)之間有大寫“E”。尾數(shù)由一系列阿拉伯?dāng)?shù)字組成，可以有小數(shù)點，前面可以有“+”或“-”號。指數(shù)由一系列阿拉伯?dāng)?shù)字組成，前面可以有“+”，“-”號。（3）字符串。Part21文件中的字符串由字母和數(shù)字組成，用兩個單引號（）表示，空字符串用兩個連續(xù)的單引號表示。在一個字符串內(nèi)部單引號本身用兩個連續(xù)的單引號表示，反斜杠（“”）用兩個連續(xù)的反斜杠(“”)表示。（4）實體實例名。一個實體實例名由#號后面跟一個無符號整型數(shù)組成，此整型數(shù)可以包含一個或多個阿拉伯?dāng)?shù)字的組合，如果只有一位數(shù)字，此位數(shù)字不能是“0”。（5）枚舉類型。枚舉型變量的值由大寫字母或數(shù)字表示，由大寫字母開始，用點號分隔。一個給定的枚舉值由EXPRESS模式和與它相關(guān)的枚舉類型聲明確定。（6）二進制型。二進制型是由一系列0或1組成。（7）LIST類型。LIST類型以“（”開始，以“）”結(jié)束，其中的元素用“，”隔開，可以有任意層嵌套。1.4 EXPRESS語言與Part21交換格式的映射用Part21物理文件交換產(chǎn)品信息是實現(xiàn)STEP標(biāo)準(zhǔn)的方式之一，產(chǎn)品信息是由EXPRESS語言描述的，因此必須要把EXPRESS語言映射到Part21物理文件格式。EXPRESS語言包括TYPE，ENTITY，CONSTRAIN，約束規(guī)范和規(guī)則描述等。只有EXPRESS語言中的數(shù)據(jù)類型和TYPE，ENTITY能被映射到Part21交換結(jié)構(gòu)中，其他元素不能被映射。1.4.1簡單數(shù)據(jù)類型的映射簡單數(shù)據(jù)類型的映射見表1-1。EXPRESS簡單數(shù)據(jù)類型Part21數(shù)據(jù)類型整型（INTEGER）Integer字符串（STRING）String布爾型（BOOLEAN）枚舉型（Enumeration）（T，F(xiàn)）邏輯型（LOGICAL）枚舉型（Enumeration）（T，F(xiàn)，U）實數(shù)型（REAL）Real二進制（BINARY）Binary數(shù)值型（NUMBER）Real表1-1 EXPRESS簡單數(shù)據(jù)類型到Part21格式的映射布爾型和邏輯型變量可以看作是預(yù)先定義的枚舉型變量，其值分別是（T，F(xiàn)）和（T，F(xiàn)，U）。1.4.2聚合數(shù)據(jù)類型的映射聚合數(shù)據(jù)類型的映射如表1-2所示。如果聚合類型的變量為空，則用“（）”表示，變量中的元素實例類型與EXPRESS中定義的類型一樣。如果EXPRESS的屬性是多維ARRAY類型，則被映射成list的嵌套形式。EXPRESS聚合數(shù)據(jù)類型Part21類型LISTListARRAYListSETListBAGList表1-2 聚合數(shù)據(jù)類型的映射1.4.3定義數(shù)據(jù)類型的映射簡單定義類型（沒有ENUMERATION（枚舉型）或SELECT（選擇類型）的TYPE（定義類型）類型）的映射方法可以參照以上兩節(jié)中的方法。枚舉型（ENUMERATION）變量映射為枚舉型變量，若變量值為小寫字母，則應(yīng)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的大寫字母，并用點號分隔。EXPRESS的select數(shù)據(jù)類型定義了一組數(shù)據(jù)類型，稱為“select-list”，它的值是選擇數(shù)據(jù)類型的實例。如果select-list中的類型為實體類型，則映射為實體實例名，如果是簡單定義類型，使用與簡單定義類型相同的映射方法，如果select-list中的類型是枚舉型，則映射為枚舉型，如果select-list的類型為select（或嵌套select）類型，則按上述方法映射。1.4.4實體類型的映射實體類型實例分為簡單實體實例和復(fù)雜實體實例，簡單實體實例是指不是任何實體的子類的實例，所有其他的實體實例稱為復(fù)雜實體實例。例如，如果一個超類不是任何實體的子類那么它的一個實例就是簡單實體實例，任何子類的實例都是一個復(fù)雜實體實例。只有EXPRESS的顯式屬性才能映射到交換結(jié)構(gòu)中。對于簡單實體實例，它的每一個顯式屬性都可以直接映射到交換結(jié)構(gòu)中，各個屬性的順序與EXPRESS實體定義中的順序一致，如果EXPRESS實體類型中沒有顯式屬性，那么映射到交換結(jié)構(gòu)中其參數(shù)為空。如果顯式屬性被聲明為OPTIONAL，意思為該屬性的值為可選，如果一實例中該屬性有值則按該屬性的類型進行映射，如果該屬性沒有值，則用“$”表示。導(dǎo)出屬性（derived）不能映射到交換結(jié)構(gòu)中，如果子類中的導(dǎo)出屬性定義了超類中的屬性，并且原屬性為顯式屬性，那么超類中的原屬性用“*”表示。如果一個實體實例（第一個）是另一個實體實例（第二個）的屬性，那么第一個實體實例以實體實例名的形式映射到交換結(jié)構(gòu)中，第二個實體實例在交換結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)段中定義，在數(shù)據(jù)段中第二個實體實例出現(xiàn)在“=”前面。1.5 EXPRESS描述到C+模式的映射EXPRESS語言不是一種程序設(shè)計語言，它只是一種描述性語言，因此在實現(xiàn)STEP標(biāo)準(zhǔn)，操作STEP數(shù)據(jù)時要把EXPRESS語言映射到其他高級語言。EXPRESS語言是面向?qū)ο蟮?，而C+語言也是面向?qū)ο蟮模虼丝梢园袳XPRESS語言映射到C+語言。映射方法如下：1.5.1簡單數(shù)據(jù)類型的映射簡單數(shù)據(jù)類型的映射比較容易實現(xiàn)，字符串型（STRING）當(dāng)長度為1時映射為C+的字符型（char），長度不為1時映射為字符指針（char *），邏輯型（LOGICAL）映射為C+中的整型，其值為0，1，2，分別代表假、真、不確定。對于二進制型（BINARY）映射成C+的一個類。具體映射情況見表1-3。EXPRESS數(shù)據(jù)類型C+數(shù)據(jù)類型NUMBER（數(shù)值型）doubleINTEGER（整型）longREAL（實型）doubleSTRING（字符串）長度為1：char長度大于1：char *BOOLEAN（布爾型）boolLOGICAL（邏輯型）enum(0,1,2)BINARY（二進制型）新類表1-3 簡單數(shù)據(jù)類型的映射1.5.2 聚合數(shù)據(jù)類型的映射聚合數(shù)據(jù)類型是基本數(shù)據(jù)類型的集合，而基本數(shù)據(jù)類型又可以是簡單數(shù)據(jù)類型、聚合數(shù)據(jù)類型、命名數(shù)據(jù)類型等。EXPRESS提供的聚合數(shù)據(jù)類型有四種：LIST（列表）、BAG（包）、SET（集合）、ARRAY（數(shù)組）。不同的聚合類型有不同的特點和操作，每種類型又是具有相同類型值的集合，因此聚合數(shù)據(jù)類型映射成C+中的類。類的名稱為聚合類型名+Of+元素類型名，每個類中定義相應(yīng)的成員變量和操作函數(shù)，具體情況見表1-4。EXPRESS聚合類型C+類在C+中名稱LIST（列表）類ListOf+元素類型名BAG（包）類BagOf+元素類型名ARRAY（數(shù)組）類ArrayOf+元素類型名SET（集合）類SetOf+元素類型名表1-4 聚合數(shù)據(jù)類型的映射1.5.3命名數(shù)據(jù)類型的映射命名數(shù)據(jù)類型包括定義數(shù)據(jù)類型和實體定義數(shù)據(jù)類型。1 定義數(shù)據(jù)類型的映射對于簡單數(shù)據(jù)類型的映射按照簡單數(shù)據(jù)類型的映射方法映射，用C+中的typedef代替TYPE。對于枚舉數(shù)據(jù)類型映射為C+中的enum（枚舉）類型，對于選擇數(shù)據(jù)類型（SELECT）映射成一個類，對于其他數(shù)據(jù)類型按照相應(yīng)數(shù)據(jù)類型的映射方法映射，用C+中的typedef代替TYPE。如表1-5所示。EXPRESS定義數(shù)據(jù)類型C+類型簡單數(shù)據(jù)類型按簡單數(shù)據(jù)類型的映射方法映射枚舉數(shù)據(jù)類型（ENUMERATION）enum類型選擇數(shù)據(jù)類型（SELECT）union類型其他數(shù)據(jù)類型按各自映射方法映射表1-5 定義數(shù)據(jù)類型的映射2實體數(shù)據(jù)類型的映射實體數(shù)據(jù)類型是比較重要的數(shù)據(jù)類型，它里面又包含其他數(shù)據(jù)類型或其他實體，還可能有關(guān)系算子和約束規(guī)則等。實體數(shù)據(jù)類型映射成C+中的一個類。實體中的屬性映射成該類的數(shù)據(jù)成員，約束規(guī)則映射成成員函數(shù)，也就是把約束和實體捆綁在一起，約束規(guī)則包括值域規(guī)則（WHERE）、導(dǎo)出屬性（DERIVE）、逆向?qū)傩裕↖NVERSE）、唯一性規(guī)則（UNIQUE）、全局規(guī)則（RULE）等。該實體的超類和子類實體分別映射為該實體對應(yīng)的類的父類和子類。表示實體繼承關(guān)系的三個關(guān)系算子的映射方法：在一個子類、超類圖中，任意一個實體在向C+語言轉(zhuǎn)換時，不僅要繼承它的超類屬性，而且要考慮它本身為超類的情況。由于超類的一個實例可能也是它的一個或多個子類的實例，所以要由程序自動生成所有子孫類的組合，超類的實例可以是這些組合的一個實例。在轉(zhuǎn)換時首先把所有的實體都換成相應(yīng)的實體名，通過在實體名間進行算子所定義的運算，然后生成可能的子孫類名的組合，最后生成包含type-union結(jié)構(gòu)的類代替原來的類。1.5.4 映射實例分析實體AA的EXPRESS描述如下：ENTITY AA； SUBTYPE OF（BB）； a1：REAL； a2：REAL； a3：STRING（3）； a4：LIST1：？ OF INTEGER；WHERE a1*2 + a2*2 = 1.0；END_ENTITY；映射為C+類：class BB；class ListOfInteger；class AA：public BB private： double a1; double a2;char * a3;ListOfInteger a4;public: double where_rule(); ；/其他成員函數(shù)；實體AA是BB的子實體，在C+中AA映射為BB的子類，a1、a2為實型映射為C+中的double，a3為長度為3的字符串映射為字符指針，a4為整型數(shù)的列表映射為C+的類ListOfInteger，局部規(guī)則WHERE映射為成員函數(shù)where_rule()。1.6 STEP標(biāo)準(zhǔn)的實現(xiàn)方式實現(xiàn)方式是指用什么方法或形式在具體領(lǐng)域中實現(xiàn)信息交換。STEP標(biāo)準(zhǔn)的實現(xiàn)方式即實現(xiàn)STEP數(shù)據(jù)系統(tǒng)的方式。STEP數(shù)據(jù)系統(tǒng)是指符合STEP概念模型并滿足其一致性標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，STEP數(shù)據(jù)系統(tǒng)的實現(xiàn)可以劃分為由低到高四個層次：文件交換、工作格式交換、共享數(shù)據(jù)庫交換、知識庫交換。（1）文件交換。文件交換是指通過STEP交換格式文件（即STEP物理文件）實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。在這一層，標(biāo)準(zhǔn)化的只是文件格式和數(shù)據(jù)的EXPRESS模型。如果在某個具體的應(yīng)用系統(tǒng)中，沒有采用STEP的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型，而是采用各自特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如現(xiàn)有的CAD系統(tǒng)），也可以按STEP標(biāo)準(zhǔn)的要求，將輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成STEP格式的文件，但是這不是應(yīng)用STEP標(biāo)準(zhǔn)的主要意圖，僅僅限于讓現(xiàn)有的系統(tǒng)臨時適應(yīng)輸出符合STEP標(biāo)準(zhǔn)文件的要求。（2）工作格式就是用EXPRESS描述的產(chǎn)品模型在內(nèi)存中的映象，是以二進制格式給出的公共文件。不同的應(yīng)用程序可以依次存取或改變這些數(shù)據(jù)而無需像文件交換那樣移動文件，這就是所謂的工作格式交換。它的實現(xiàn)需定義標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)存取機制。（3）共享數(shù)據(jù)庫交換是在集成環(huán)境下，經(jīng)常需要在CAD、CAPP、CAM、CAE以及其它系統(tǒng)之間傳遞信息。由于所傳遞的數(shù)據(jù)量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用文件交換的方式很難滿足要求，因此需要采用數(shù)據(jù)庫交換方式。這是較高層次上的交換，包括存取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的使用。它適應(yīng)數(shù)據(jù)共享的要求。應(yīng)用程序通過標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)語言（如SQL）或標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存取接口（如SDAI）來訪問數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的其它功能，如數(shù)據(jù)字典等也被用來為應(yīng)用系統(tǒng)解釋EXPRESS模型。在概念模型上所定義的約束也應(yīng)同時在此定義。該層交換可實現(xiàn)多用戶對數(shù)據(jù)的同時存取，即實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享。該層的開發(fā)目標(biāo)是解決跨企業(yè)、多平臺、多存儲機制、多種網(wǎng)絡(luò)管理方面的問題。（4）知識庫交換可對STEP模型施加復(fù)雜的約束，并用人工智能對模型及有關(guān)數(shù)據(jù)進行處理，此外，還可望提供實施STEP的更先進的工具。該層的開發(fā)目標(biāo)是不僅能完成傳統(tǒng)上所有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所能完成的操作，還要具備知識及規(guī)則驅(qū)動的能力，另外，還期望對一個企業(yè)內(nèi)的幾個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的集成更易管理。該層尚處于定義和開發(fā)階段，還未提供標(biāo)準(zhǔn)界面。STEP標(biāo)準(zhǔn)的這幾種實施方法其復(fù)雜程度不同，采用何種方式應(yīng)根據(jù)實施的目標(biāo)和應(yīng)用水平而定。第一、二種方式用在較簡單的應(yīng)用中，若實施的目標(biāo)是對運行性能要求較高的工程應(yīng)用，第一、二種交換方式均無法滿足要求，這時必須采用共享數(shù)據(jù)庫交換方式。第2章 STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)概述2.1 STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)概述數(shù)控機床已經(jīng)發(fā)明50多年了，雖然硬件和軟件技術(shù)的發(fā)展給加工技術(shù)帶來了飛速發(fā)展，但是數(shù)控系統(tǒng)的輸入編程仍然以ISO6983標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，采用傳統(tǒng)的G、M代碼語言。這種只針對刀具路徑和機器狀態(tài)進行描述的數(shù)控程序由于缺少智能性，制約了數(shù)控技術(shù)進一步的發(fā)展。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，制造業(yè)的全球化已經(jīng)不僅僅是簡單地域性擴大的概念，更需要大量的產(chǎn)品信息在不同的系統(tǒng)和設(shè)備之間進行傳送。制造業(yè)迫切需要統(tǒng)一的信息標(biāo)準(zhǔn)，以求在信息共享和信息傳遞中，保持信息的一致性和完整性。STEP標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，使得制造業(yè)可在整個企業(yè)過程鏈中使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。它允許在不同的和不兼容的計算機平臺上分享和交換數(shù)據(jù)信息。但對于數(shù)控機床要實現(xiàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，現(xiàn)有的數(shù)控編程標(biāo)準(zhǔn)ISO6983滿足不了這一要求。為此，國際上制定了一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP-NC）,它是STEP標(biāo)準(zhǔn)向NC領(lǐng)域的擴展和延伸。開發(fā)和推廣這個標(biāo)準(zhǔn)的首要目的是在不同CAX系統(tǒng)之間通過標(biāo)準(zhǔn)的中性文件來進行數(shù)據(jù)交換，進而為實現(xiàn)CAX與CNC之間雙向無縫連接提供了有效途徑。STEP-NC是歐共體于1997年通過OPTIMAL 計劃提出的一種遵從STEP 標(biāo)準(zhǔn)并面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型，用作數(shù)控加工編程的接口標(biāo)準(zhǔn)，并于2001年底形成了國際標(biāo)準(zhǔn)草案ISO-DIS-14649，它由以下部分組成：Part1:概述及基本概念Part2：語言綁定及原理Part3：Java語言綁定Part9：術(shù)語表Part10：通用加工數(shù)據(jù)Part11：銑削加工數(shù)據(jù)Part111：銑削刀具Part12：車削加工數(shù)據(jù)Part13：EDM加工數(shù)據(jù)Part50：通用加工數(shù)據(jù)應(yīng)用解釋模型Part51：銑削加工數(shù)據(jù)應(yīng)用解釋模型Part52：車削加工數(shù)據(jù)應(yīng)用解釋模型Part53：EDM加工數(shù)據(jù)應(yīng)用解釋模型Part2、Part3是根據(jù)ISO10303標(biāo)準(zhǔn)進行綁定的，Part10是ISO10303對獨立過程數(shù)據(jù)的應(yīng)用參考模型（ARM）,ISO10303對特殊技術(shù)的應(yīng)用參考模型加在Part10之后。Part50是不依賴于工藝數(shù)據(jù)的ISO10303應(yīng)用解釋模型（AIM）, ISO10303對特殊技術(shù)的應(yīng)用解釋模型加在Part50之后。STEP-NC的本質(zhì)特征是面向?qū)ο螅枋龅氖羌庸な裁矗╳hat）,而不是如何加工（how），它包括了工件的所有加工任務(wù)，從毛坯件到成品件的所有信息都包含在加工任務(wù)中。加工過程是以“工步（Working steps）”作為基本模塊。工步是對機床具體動作的概括描述，內(nèi)容涉及三維幾何信息、刀具信息、制造特征與工藝信息。這為機床的智能化提供了發(fā)展空間，機床在完全“了解”產(chǎn)品的條件下可以根據(jù)具體情況調(diào)整或優(yōu)化具體的操作。2.1 STEP-NC數(shù)據(jù)模型STEP-NC數(shù)據(jù)模型中包含了加工工件的所有任務(wù)，其基本原理是基于制造特征(如孔、型腔、螺紋、倒角等) 進行編程，而不是直接對刀具與工件之間的相對運動進行編程。它通過一系列的加工任務(wù)，描述零件從毛坯到最終成品的所有操作，內(nèi)容涉及工件實體的三維幾何信息、刀具信息、制造特征與工藝信息，并將這些信息提供給加工車間的CAM系統(tǒng)。其中，幾何信息采用STEP 數(shù)據(jù)格式描述，CNC系統(tǒng)可以直接從CAD系統(tǒng)讀取STEP數(shù)據(jù)文件，從而消除了由于數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換而可能導(dǎo)致的精度降低問題；加工操作信息包括了所有工步的詳細參數(shù)，如工藝特征代碼、刀具、加工策略等數(shù)據(jù)。STEP-NC定義的AP-238 的應(yīng)用協(xié)議，要求CNC系統(tǒng)直接使用符合STEP標(biāo)準(zhǔn)的CAD三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型(包括工件三維幾何數(shù)據(jù)與制造特征信息)、加工工藝信息和刀具信息，產(chǎn)生加工程序，進而控制加工過程。此過程覆蓋了產(chǎn)品從概念到制成品所需的全部信息。圖2-1所示為一個簡化的STEP-NC數(shù)據(jù)模型。圖2-1中的工件是指最終的零件成品，工件上需要去除材料的區(qū)域由一系列制造特征定義。零件的加工過程被定義成若干個工步序列，一個零件的加工步驟決定了哪些加工操作(如鉆、銑削)將被執(zhí)行，同時這里的操作本身也符合ISO 14649中采用的面向?qū)ο蟮母拍睿斯に囆畔?、刀具信息、加工策略和刀具路徑等信息。需要指出的是，STEP-NC數(shù)據(jù)模型可以從工件屬性、制造特征屬性、刀具路徑屬性分別提取工件幾何特征量、制造特性屬性和刀具幾何特征量，并將其反饋到加工規(guī)劃部門，對預(yù)先定義的參數(shù)化路徑、刀具路徑、切削方式等進行修改，迅速實現(xiàn)加工路徑和加工方法的優(yōu)化。圖2-1 STEP-NC數(shù)據(jù)模型2.2 STEP-NC文件結(jié)構(gòu)基于STEP-NC的數(shù)控程序廢棄了傳統(tǒng)數(shù)控程序中,直接對坐標(biāo)軸和刀具動作進行編程的做法，采用了ISO-10303數(shù)據(jù)格式和面向特征的編程原則。它以工作步驟作為加工流程的基本單位，將特征與技術(shù)信息聯(lián)系到一起。每個工作步驟只定義一種操作（“干什么”、“如何干”等，但只能用一種刀具和一種策略）。程序本身也采用ISO-10303規(guī)定的文件格式，從結(jié)構(gòu)上可分為兩部分：文件頭和數(shù)據(jù)段，其結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。文件頭以“HEADER”為標(biāo)記，以“ENDSEC”結(jié)束，主要包括文件名、編程者、日期以及注釋等。數(shù)據(jù)段以“DATA”開始，也以“ENDSEC”結(jié)束，包含了加工零件所需的所有信息和操作任務(wù)。根據(jù)規(guī)定，它首先要一個PROJECT語句，其后的內(nèi)容可分為三部分：工作計劃與可執(zhí)行語句（WORKPLANE AND EXECUTION）、技術(shù)描述（Technology）、幾何描述（Geometry description）。以工程（PROJECT）實體實例開頭，它是加工任務(wù)的起點。每個符合ISO10303-21的STEP-NC數(shù)據(jù)段中必須包括工程實體實例。STEP-NC文件中的工作計劃以線性順序或給定順序的執(zhí)行方案相結(jié)合?？蓤?zhí)行語句有三種：工作步驟、NC功能和程序結(jié)構(gòu)。如果要改變操作順序，只需改動程序的這部分即可。除了工作步驟以外，零件程序次序中還包括其他NC功能描述。圖2-2 STEP-NC文件結(jié)構(gòu)技術(shù)描述：含有工作計劃中所有工作步驟詳細、完整的定義，它包括刀具參數(shù)、加工參數(shù)以及其他工藝數(shù)據(jù)。描述了工件所有表面的定義、零件的區(qū)域及其特征和與表面特征對應(yīng)的工作步驟。幾何描述：以STEP格式描述了工件幾何數(shù)據(jù)，工作步驟中的加工特征。2.3 AP238與ISO14649目前，有兩種STEP-NC應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，即ISO14649和AP238。STEP-NC的應(yīng)用參考模型（ARM）是ISO14649；應(yīng)用解釋模型（AIM）是AP238，它是STEP-NC的技術(shù)定義。這兩個標(biāo)準(zhǔn)可以看成是STEP-NC兩種不同的實現(xiàn)方法，應(yīng)用參考模型更接近應(yīng)用領(lǐng)域，便于人們理解；而應(yīng)用解釋模型則較抽象且程序更分散、復(fù)雜，但更能保證與現(xiàn)有的STEP標(biāo)準(zhǔn)兼容，并盡可能利用STEP的集成資源。這兩種標(biāo)準(zhǔn)在本質(zhì)上是相同的，只是在表現(xiàn)形式上有所不同，而一般使用STEP表達方法和技術(shù)體系的程度如何是使用兩種標(biāo)準(zhǔn)的重要區(qū)別。AP238應(yīng)用解釋模型文檔將ISO14649不同部分定義的信息需求（即應(yīng)用參考模型）轉(zhuǎn)換為STEP-NC的應(yīng)用解釋模型。以ISO14649 Part10、Part11、Part111的信息需求為基礎(chǔ)，應(yīng)用參考模型中描述應(yīng)用協(xié)議中包含的內(nèi)容，應(yīng)用解釋模型描述這些內(nèi)容在實現(xiàn)方法上是如何表達和如何交換的。AP238的優(yōu)點在于繼承了ISO10303標(biāo)準(zhǔn)，與STEP的一些應(yīng)用協(xié)議具有相同的基礎(chǔ)，將設(shè)計與制造完全集成在一起。AP238的幾何描述與AP203/AP214相同，特征描述與AP224相同，公差定義與AP219相同并包括從ISO14649映射的解釋模型，請見圖2-3。這樣極大促進了STEP-NC的發(fā)展和應(yīng)用，一方面利用STEP的數(shù)據(jù)表達模型，減少了STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜程度，另一方面又可以與STEP之間相互兼容，在實際應(yīng)用中，只要對STEP接口做一些修改即可。如果在CAM中發(fā)現(xiàn)問題，可以直接使用STEP協(xié)議的數(shù)據(jù)模型反饋到CAD中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向流動。圖2-3 AP238的集成模式2.4 AP238 應(yīng)用協(xié)議STEP AP238應(yīng)用協(xié)議是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO第184技術(shù)委員會下的第4分會第3組（ISO TC 184/SC4/WG3）制定的，其全稱為計算機數(shù)字控制器的應(yīng)用解釋模型，它涵蓋了產(chǎn)品從概念到成品零件全過程所需的全部信息，其應(yīng)用協(xié)議包括如下功能單元：（1）測量（measure）測量功能單元，通過物理變量的值和單位量級在允許范圍內(nèi)的變化來描述物理量。（2）工程（project）工程功能單元指定加工程序的開始位置和附加管理信息。（3）工件（workpiece）工件功能單元指出加工程序?qū)⒁庸さ臋C械零件，包括零件的材料、表面狀況、特征等信息。（4）制造特征（manufacturing feature）制造特征功能單元描述了識別機械零件產(chǎn)品所需要的信息。這些形狀描述了由加工操作去除的材料的體積。該功能單元描述了通過2D視圖（如：頂部、底面和其他特征面）沿掃描線來構(gòu)成特征的信息。（5）執(zhí)行（executable）執(zhí)行功能單元描述了加工程序流程和由數(shù)字控制執(zhí)行的非加工活動，包括：加工順序、聯(lián)動控制、條件控制流和描述條件控制流的條件所必需的邏輯表達式和變量元素。此功能單元還指定了描述零件加工中所需定位和刀具信息等。（6）操作（operation）操作功能單元描述了執(zhí)行數(shù)控加工操作所必須的獨立的技術(shù)信息。（7）刀具路徑（tool path）刀具功能單元描述了刀具預(yù)設(shè)軌跡信息或者可轉(zhuǎn)換為精確數(shù)控運動的移動參數(shù)信息，包括：刀尖軌跡信息、刀具初始點、主軸運動信息以及使用樣條曲線和其他曲線描述的路徑和運動速度信息。（8）銑削工藝數(shù)據(jù)（process data for milling）銑削工藝數(shù)據(jù)描述了數(shù)控加工中銑削和孔加工所需信息，包括：銑削加工和孔加工的工藝參數(shù)和策略信息。（9）銑削刀具（cutting tools for milling）銑削刀具功能單元指定了描述銑削和孔加工所需的刀具信息。（10）車削特征（turning feature） 車削特征功能單元描述了機械加工零件的形狀信息，這些形狀是從零件上車削去除的材料體積。（11）車削工藝數(shù)據(jù)（process data for milling）車削工藝數(shù)據(jù)功能單元描述了數(shù)控加工中車削所需的信息，包括車削工藝參數(shù)信息和策略信息。（12）車削刀具（cutting tools for turning）車削刀具功能單元描述了車削加工中所需的刀具信息。（13）幾何尺寸和公差（geometric dimensioning and tolerancing）幾何尺寸和公差功能單元描述了幾何尺寸和制造中允許的公差變動范圍信息。此外，該功能單元還描述了有參考基準(zhǔn)的幾何量公差，如：直線度或平面度，包括：單參考基準(zhǔn)信息，通用參考基準(zhǔn)，基準(zhǔn)角度和公差帶。（14）管理（management） 管理功能單元描述了機械產(chǎn)品或加工程序管理方面的信息，包括：審核、安全規(guī)范、人員、日期等。 其中，工程功能單元、工件功能單元、特征功能單元、執(zhí)行功能單元，刀具路徑功能單元、測量功能單元和操作功能單元是在Part10基礎(chǔ)上使用的，銑削工藝數(shù)據(jù)功能單元是以Part111-1為基礎(chǔ)的。2.5 STEP與STEP-NC的關(guān)系在STEP應(yīng)用協(xié)議中，AP203（Configuration Controlled 3D Design of Mechanical Part and Assemblies）定義了三維實體產(chǎn)品的幾何形狀結(jié)構(gòu)，是產(chǎn)品管理的基礎(chǔ)性、通用性協(xié)議。它也是STEP中最早開發(fā)和最完善的部分。STEP雖然實現(xiàn)了CAD系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享，但產(chǎn)品的制造過程仍然非常不方便。由于STEP僅限于面向設(shè)計的數(shù)據(jù)模型，不包含制造信息，不能直接作為制造階段的數(shù)據(jù)模型，設(shè)計者也無法直接在三維實體模型上表示出技術(shù)要求。因此，一般情況下的設(shè)計、制造過程仍然需要進行以下轉(zhuǎn)換：（1）設(shè)計者將三維CAD模型轉(zhuǎn)化為二維圖樣并在上面標(biāo)注技術(shù)要求后送制造者（CAM）。（2）CAM人員根據(jù)圖樣與文字說明重新在CAM系統(tǒng)中生成三維模型。（3）CAM系統(tǒng)生成G、M代碼后送CNC系統(tǒng)加工。圖2-4 STEP與STEP-NC的關(guān)系STEP AP224協(xié)議（Mechanical Product Definition for Process Planning Using Machining Feature）是STEP向制造領(lǐng)域拓展的第一個應(yīng)用協(xié)議。AP224在STEP-CAD數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上加入了工藝要求方面的描述，包括材料要求、尺寸及公差、應(yīng)用說明以及文件管理信息等。AP224中還定義了一系列的制造特征，基本上能夠滿足CAM領(lǐng)域的要求。STEP-NC是STEP進一步向加工領(lǐng)域擴展的結(jié)果，主要作為CAM與CNC之間數(shù)據(jù)交換的接口。STEP-NC本身的數(shù)據(jù)模型就是采用EXPRESS語言定義的，數(shù)控程序遵循STEP文件格式，其中對幾何信息的描述采用了基本的STEP語法，對制造特征采用STEP AP224中的定義。STEP-NC是STEP標(biāo)準(zhǔn)向制造領(lǐng)域的擴展，所以STEP-NC也屬于STEP標(biāo)準(zhǔn)，但在信息含量上遠遠超過STEP標(biāo)準(zhǔn)。其對應(yīng)的STEP應(yīng)用協(xié)議稱為AP238（ISO TC184/SC4），涵蓋了從設(shè)計到制造所需的所有信息，其中包括了幾何信息（AP203/AP214）、特征信息（AP224）、工藝信息、檢測信息（AP219）等。2.6 STEP-NC對數(shù)控技術(shù)的影響STEP-NC既是正在完善中的CNC接口標(biāo)準(zhǔn)，又是提升現(xiàn)代CNC的實施技術(shù)。它為CNC開放性和智能化提供了廣闊的發(fā)展空間，同時它也解決了CNC與CAX之間雙向無縫連接的核心問題。它的出現(xiàn)是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個制造業(yè)將產(chǎn)生深遠的影響，主要表現(xiàn)如下：（1）STEP-NC引發(fā)了一種嶄新的制造和產(chǎn)品理念。傳統(tǒng)產(chǎn)品的理念是有形的真實產(chǎn)品，而新的產(chǎn)品理念是數(shù)據(jù)模型。在傳統(tǒng)的制造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機上，而基于STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)的制造中，任何合適的機床設(shè)備具有兼容STEP-NC的CNC后，都可以加工零件。還可通過互聯(lián)網(wǎng)接入產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型庫，被指定的機床能夠在任何地方通過網(wǎng)絡(luò)與其他機床共享或交換數(shù)據(jù)。對制造企業(yè)而言，參與高度競爭的全球供應(yīng)鏈，這種靈活性至關(guān)重要，通過互聯(lián)網(wǎng)將形成一個全球化的CNC系統(tǒng)。（2）采用基于STEP-NC的信息模型，加工過程中的產(chǎn)品信息還可以被上游系統(tǒng)直接閱讀，實現(xiàn)信息在設(shè)計模塊與制造模塊之間的雙向數(shù)據(jù)流傳輸。采用ISO6983標(biāo)準(zhǔn)的程序若有改動，信息不能反饋到設(shè)計部門。而STEP-NC程序能將修改信息反饋到設(shè)計部門且保存在數(shù)據(jù)庫中，避免進行多余的代碼測試。（3）STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)使得零件全生命周期使用了統(tǒng)一的信息標(biāo)準(zhǔn)。使得制造系統(tǒng)中的各功能模塊（CAD、CAPP、CAM、PDM、MRP、ERP等）之間形成了一條“高速公路”，實現(xiàn)設(shè)計、制造、管理等的無縫鏈接。（4）STEP-NC使得CNC更加智能化。STEP-NC文件能在任何滿足條件的CNC機床上運行，因此不需要后置處理器。優(yōu)化CNC的控制功能，可簡化NC代碼，也可簡化一些復(fù)雜的加工任務(wù)，比CAD/CAM系統(tǒng)離線處理更加有效。（5）STEP-NC可以大幅度的減少設(shè)計時間、提高加工效率。STEP Tools公司的研究表明：STEP-NC的應(yīng)用將使目前的加工工藝規(guī)劃（CAM）時間減少35%，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備（CAD）時間減少75%，加工（CNC）時間減少50%（以五軸和高速加工為例）。第3章 開發(fā)工具的研究及其應(yīng)用在課題的研究過程中，我們使用了美國STEP Tools公司提供的ST-Developer來完成有關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，讀取，操作的功能。ST-Developer是一個完整的開發(fā)環(huán)境，應(yīng)用這個開發(fā)環(huán)境可以管理和操作EXPRESS信息模型和用EXPRESS定義的數(shù)據(jù)。3.1 ST-Developer簡介ST-Developer是一個由一組軟件工具組成的完整的開發(fā)環(huán)境，借助該環(huán)境用戶可以開發(fā)STEP應(yīng)用程序，建立、管理用EXPRESS語言描述的信息模型，并可對STEP數(shù)據(jù)進行一致性檢測。ST-Developer包含SDAI C，C+聯(lián)編等開發(fā)環(huán)境，利用這些聯(lián)編可以開發(fā)應(yīng)用軟件操作存儲于面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫（OODB），關(guān)系數(shù)據(jù)庫（RDB）和順序文件中的STEP數(shù)據(jù)。另外，ST-Developer包含一組軟件工具用于EXPRESS信息建模和視圖定義，STEP一致性測試。ST-Developer的一個重要組成部分是ROSE C+類庫，它使應(yīng)用程序讀、寫、創(chuàng)建、操作STEP數(shù)字產(chǎn)品信息成為可能，它是ST-Developer的基礎(chǔ)。ROSE是一種基于內(nèi)存的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，提供給用戶一系列C+類庫，對內(nèi)存中EXPRESS定義的實體（經(jīng)處理變成C+類以后）進行操作。ST-Developer的每個工具都是由ROSE類庫開發(fā)的。ST-Developer中的工具結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。圖3-1 ST-Developer的組成ST-Developer是一個工具集，它提供了一系列工具，能夠處理STEP數(shù)據(jù)和EXPRESS