研究生課程CADCAM講稿Ch02CADCAM系統(tǒng)支撐技術(shù)2S

1、第2章 CAD/CAM系統(tǒng)的支撐技術(shù)2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) 2.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn) 2.4 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容安排2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換 標(biāo)準(zhǔn)IGES2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP2.3.4 其它專(zhuān)用數(shù)據(jù)交換格式2.3.1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換方式2.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)為實(shí)現(xiàn)CAD/CAM技術(shù)的集成，以達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的無(wú)紙化管理，必須滿(mǎn)足以下兩個(gè)需求：目前主要存在四種常用的數(shù)據(jù)交換方式：產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的需求分析 產(chǎn)品模型數(shù)字化：實(shí)現(xiàn)在異地或同地的設(shè)計(jì)、工藝、加工部門(mén)間，在制造商和供應(yīng)商間，在不同CAX系統(tǒng)間的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換和共享 開(kāi)發(fā)和采用合適的數(shù)據(jù)交換方式 專(zhuān)用數(shù)據(jù)格式的交換（

2、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交換） 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式的中性文件的交換（星式交換） 統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型交換 基于PDM的系統(tǒng)集成2.3.1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換方式專(zhuān)用數(shù)據(jù)格式的交換（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交換）優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行效率高，易于實(shí)現(xiàn)缺點(diǎn)：當(dāng)系統(tǒng)數(shù)增大時(shí)，接口數(shù)量急劇增加；當(dāng)某一系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，與之相關(guān)的接口必須發(fā)生改變2.3.1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換方式標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式的中性文件的交換（星式交換）優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)系統(tǒng)數(shù)增大時(shí)，接口數(shù)量不會(huì)增加過(guò)多缺點(diǎn)：每次均需通過(guò)前后置處理器接口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，效率較低2.3.1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換方式標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式的中性文件的交換（星式交換）（續(xù)1）系統(tǒng)A中間接口中間模型內(nèi)部模型前置處理器A前置處理器B后置處理器A后置處理器B

3、系統(tǒng)B內(nèi)部模型2.3.1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換方式統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型交換優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需接口，集成性高，運(yùn)行效率高缺點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)難度較大將CAD、CAPP、CAM作為一個(gè)整體規(guī)劃和開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)從系統(tǒng)的高度集成和共享。集成產(chǎn)品模型為其核心，統(tǒng)一工程數(shù)據(jù)庫(kù)是實(shí)現(xiàn)集成的基礎(chǔ)。各功能模塊通過(guò)公共數(shù)據(jù)庫(kù)及統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與共享，避免了數(shù)據(jù)文件格式的轉(zhuǎn)化，消除了冗余，保證了數(shù)據(jù)一致性、安全性和可靠性2.3.1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換方式基于PDM的系統(tǒng)集成優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)產(chǎn)品相關(guān)信息的全集成缺點(diǎn)：開(kāi)發(fā)與實(shí)施難度（企業(yè)的軟硬件平臺(tái)）統(tǒng)一用戶(hù)界面CADCAPPCAM異構(gòu)硬件平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)層應(yīng)用系統(tǒng)層PDM系統(tǒng)集成層異構(gòu)環(huán)境處

4、理層權(quán)限控制用戶(hù)管理項(xiàng)目管理工作流程管理應(yīng)用工具集成分布異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用工具網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)用戶(hù)1用戶(hù)2用戶(hù)n2.3.1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換方式2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGES2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP2.3.4 其它專(zhuān)用數(shù)據(jù)交換格式2.3.1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換方式2.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)概述初始圖形交換規(guī)范IGES（Initial Graphics Exchange Specification）由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（NBS）主持開(kāi)發(fā)的最早的數(shù)據(jù)交換規(guī)范 1980年1月，NBS公布了IGES1.0版本，用于描述工程圖紙的幾何圖形和注釋實(shí)體 1983年2月，公布了IGES2.0版本，實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖形描

5、述的進(jìn)一步擴(kuò)充 1986年4月，公布了IGES3.0版本，包含了工廠設(shè)計(jì)和建筑方面的內(nèi)容2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES主要支持二維線(xiàn)框模型、三維線(xiàn)框模型、三維表面模型、三維實(shí)體模型、技術(shù)圖樣模型 1988年6月，公布了IGES4.0版本，包含構(gòu)造實(shí)體幾何、CSG模 型、裝配模型、新的圖形表示法、三維管道模型以及對(duì)有限元模型的功能改進(jìn)等內(nèi)容 1992年，公布了IGES5.1版本，包含實(shí)體造型中采用的邊界表示（B-rep）描述法則的內(nèi)容概述（續(xù)）2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGES工作原理ABIGES文件A前置處理器A后置處理器B前置處理器B后置處理器基于IGES規(guī)范將系統(tǒng)A

6、中的數(shù)據(jù)傳送至系統(tǒng)B的具體處理流程為：利用IGES進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換通過(guò)中性文件格式實(shí)現(xiàn) 首先由系統(tǒng)A的IGES前置處理器將待傳遞的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為 IGES中性文件格式 系統(tǒng)B在接收到IGES的實(shí)體數(shù)據(jù)后，由系統(tǒng)B中的IGES后置處理器進(jìn)行處理，以生成系統(tǒng)B的內(nèi)部數(shù)據(jù)格式2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES文件結(jié)構(gòu)IGES數(shù)據(jù)交換文件按文件編碼方式可分為ASCII固定編碼方式和壓縮編碼方式。通常采用固定編碼方式 標(biāo)志（FLAG）段：僅出現(xiàn)在二進(jìn)制或壓縮的ASCII文件格式中 開(kāi)始（START）段IGES文件從整體上分為六段： 全局（GLOBAL）段 元素索引（DIRECTORY EN

7、TRY）段 參數(shù)數(shù)據(jù)（PARAMTER DATA）段 結(jié)束（TERMINATE）段2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGES起始段 可閱讀的文件序言該段使用一行或多行文字描述文件序言每行由72個(gè)ASCII編碼字符組成全局段 傳遞系統(tǒng)和文件信息每行72個(gè)ASCII字符，包含所有由參數(shù)分隔符分隔開(kāi)的全局參數(shù)信息域參數(shù)數(shù)據(jù)段 參數(shù)和參數(shù)分隔符占用1-64個(gè)字符，每段參數(shù)都以一個(gè)記錄分隔符結(jié)束，該段第65列沒(méi)有使用 回指向元素索引段的指針結(jié)束段 只有一行，用來(lái)記錄每一段所占的行數(shù)，該段33-72列沒(méi)有使用 元素索引段 每個(gè)元素占兩行1-9個(gè)參數(shù)域，每個(gè)參數(shù)域占8列10-18個(gè)參數(shù)域，每個(gè)參數(shù)域8列IGE

8、S文件結(jié)構(gòu)（續(xù)1）2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定文件每行80個(gè)字符。每段若干行，每行的第172個(gè)字符為該段的內(nèi)容；第73個(gè)字符為該段的段碼；第7480個(gè)字符為該段每行的序號(hào) 字符“B”或“C”表示標(biāo)志段 “S”表示開(kāi)始段IGES的段碼規(guī)定： “G”表示全局段 “D”表示元素索引段 “P”表示參數(shù)數(shù)據(jù)段 “T”表示結(jié)束段IGES文件結(jié)構(gòu)（續(xù)2）2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES文件結(jié)構(gòu)（續(xù)3）提供可供人閱讀的有關(guān)該文件的一些前言性質(zhì)的說(shuō)明。在第172列上可以寫(xiě)入任何的內(nèi)容的ASCII碼字符 開(kāi)始段（Start Section）IGES文件物理結(jié)構(gòu)本節(jié)內(nèi)容順

9、序編號(hào)S/G/D/P/T72737480S開(kāi)始段；G全局段；D索引段；P參數(shù)段；T結(jié)束段2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES文件結(jié)構(gòu)（續(xù)4）包含由前置處理器寫(xiě)入、后置處理器處理該文件所需的信息。它描述了IGES文件在使用的參數(shù)分隔符、記錄分隔符、文件名、IGES版本、直線(xiàn)顏色、單位、建立該文件的時(shí)間、作者等信息 全局段（Global Section）11H112C87091.5 11HIGES SAMP, 6HME1.00, 1H1, ANSI, 16, 8, 24, 8, 56, 11H112 C87901.5G0000001112C87091.5：發(fā)送產(chǎn)品圖號(hào)IGES SAMP

10、：文件名稱(chēng)ME1.00：系統(tǒng)標(biāo)記，即軟件版本號(hào)1：ANSI標(biāo)準(zhǔn)翻譯版本號(hào)16：?jiǎn)尉戎笖?shù)的二進(jìn)制位數(shù)2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES文件結(jié)構(gòu)（續(xù)5） 全局段（Global Section）（續(xù)1）11H112C87091.5 11HIGES SAMP, 6HME1.00, 1H1, ANSI, 16, 8, 24, 8, 56, 11H112C87901.5G000000124：?jiǎn)尉葦?shù)尾數(shù)的二進(jìn)制位數(shù)8：雙精度數(shù)指數(shù)的二進(jìn)制位數(shù)56：雙精度數(shù)尾數(shù)的二進(jìn)制位數(shù)112C8791.5：接收產(chǎn)品圖號(hào)2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES文件結(jié)構(gòu)（續(xù)6） 全局段（Global

11、 Section）（續(xù)2）1.0, 14H1NCH, 1, .01, 13H030225.093243, .1345, 800, 5HZHANG, 8HCADG00000021.0：模型空間與實(shí)際空間比例（繪圖比例）1：?jiǎn)挝淮a（11NCH，2mm）1：線(xiàn)條深淺程度.01：線(xiàn)條寬度030225.093243：文件生成日期和時(shí)間03.02.25; 09:32:430.1345：最小網(wǎng)格尺寸800：最大坐標(biāo)值ZHANG：作者新名CAD：組織名稱(chēng)2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES文件結(jié)構(gòu)（續(xù)7） 元素索引段（Direction Entry Section）每一種元素對(duì)應(yīng)一個(gè)索引，每個(gè)索

12、引記錄含有20個(gè)域，每一個(gè)域占8個(gè)字符，每個(gè)索引在元素索引段中占兩行(n)：域號(hào)n；#：整數(shù)； ：指針；#， ：整數(shù)或指針；0， ：零或指針 2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES文件結(jié)構(gòu)（續(xù)8） 元素索引段（Direction Entry Section）(續(xù)1）索引段元素的20個(gè)域的說(shuō)明:（1）：元素類(lèi)型號(hào)（2）：參數(shù)指針，說(shuō)明該元素的參數(shù)在參數(shù)數(shù)據(jù)段的開(kāi)始行號(hào)（3）：版本，說(shuō)明采用的IGES版本號(hào)（4）：線(xiàn)型，IGES文件中的線(xiàn)型用整數(shù)表示，所提供的線(xiàn)型有1：Solid（實(shí)線(xiàn)），2：Dashed（虛線(xiàn)），3：Phantom（剖面線(xiàn)），4：Center（中心線(xiàn)），其它線(xiàn)型（需在文

13、件中自行定義）（5）：圖層，存放圖層名或它的指針（6）：視圖，存放視圖指針2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES文件結(jié)構(gòu)（續(xù)9） 元素索引段（Direction Entry Section）(續(xù)2）索引段元素的20個(gè)域的說(shuō)明:（7）：變換矩陣，此項(xiàng)為塊插入時(shí)變換矩陣的索引在索引段的開(kāi)始行號(hào)（8）：標(biāo)號(hào)顯示（9）：狀態(tài)號(hào)，從左到右，每?jī)蓚€(gè)字符含義為：第1，2個(gè)字符表示存在的狀態(tài)；第3，4個(gè)字符表示相關(guān)性；第5，6個(gè)字符表示形成特征；第7，8個(gè)字符表示體系特征（10）：段碼和序號(hào)（11）：元素類(lèi)型號(hào)，同第一項(xiàng)（12）：直線(xiàn)的權(quán)號(hào)2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES文件結(jié)構(gòu)（續(xù)

14、10） 元素索引段（Direction Entry Section）(續(xù)3）索引段元素的20個(gè)域的說(shuō)明:（13）：顏色號(hào)，IGES文件中顏色號(hào)定義如下：1：Black 黑；2：Red 紅；3：Green 綠；4：Blue 藍(lán)；5：Yellow 黃；6：Magenta 深紅；7：Cyan 青；8：White 白（14）：參數(shù)記錄數(shù)，元素的參數(shù)在參數(shù)數(shù)據(jù)段中的行數(shù)（15）：形式號(hào)，細(xì)分元素為不同的形式，不同元素其形式號(hào)的含義也不同（16）、（17）：保留域（18）：元素標(biāo)號(hào)（19）：元素下標(biāo)號(hào)（20）：段碼和序號(hào)，序號(hào)等于第10項(xiàng)的序號(hào)加12.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES文件結(jié)構(gòu)（

15、續(xù)11） 元素索引段（Direction Entry Section）(續(xù)4）D00000003：索引入口的記錄的前半部分：參數(shù)指針，指到參數(shù)部分的第二個(gè)記錄11000000002 1 1 10 0 000000 D0000000311 0 1 1 10 0 L 1D00000004110：元素類(lèi)型號(hào)，表示直線(xiàn)段1：版本號(hào)1：線(xiàn)段型號(hào)，1表示實(shí)線(xiàn)10：層號(hào)0：定義矩陣指針，0表示不變換000000：狀態(tài)數(shù)；可見(jiàn)、獨(dú)立、幾何2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES文件結(jié)構(gòu)（續(xù)12） 元素索引段（Direction Entry Section）(續(xù)5）D00000004：索引入口的記錄的后

16、半部分0：線(xiàn)段深淺數(shù)，0表示接收系統(tǒng)的缺省值11000000002 1 1 10 0 000000 D00000003110 0 1 1 10 0 L 1D00000004110：元素類(lèi)型號(hào)1：筆號(hào)1：參數(shù)記錄數(shù)L：元素標(biāo)號(hào)，表示直線(xiàn)段L11：元素子標(biāo)號(hào)2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES文件結(jié)構(gòu)（續(xù)13） 參數(shù)數(shù)據(jù)段（Parameter Data Section）該段記錄了每個(gè)元素的幾何數(shù)據(jù)，其格式不固定。其行數(shù)的多少根據(jù)每個(gè)元素參數(shù)數(shù)據(jù)的多少確定其中DE為該元素在元素索引段中的元素索引的開(kāi)始行號(hào)2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES文件結(jié)構(gòu)（續(xù)14） 結(jié)束段（Term

17、inate Section）結(jié)束段只有一行，在前32個(gè)字符里，分別用8個(gè)字符記錄了開(kāi)始段、全局段、元素索引段和參數(shù)數(shù)據(jù)段的段碼和每段的總行數(shù)。第3372個(gè)字符沒(méi)有用到。最后8個(gè)字符為結(jié)束段的段碼和行數(shù)2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES元素類(lèi)型 曲線(xiàn)和曲面幾何元素在IGES標(biāo)準(zhǔn)中定義了五類(lèi)元素：曲線(xiàn)和曲面幾何元素、構(gòu)造實(shí)體幾何CSG元素、邊界B-Rep實(shí)體元素、標(biāo)注元素和結(jié)構(gòu)元素2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES元素類(lèi)型（續(xù)1） 構(gòu)造實(shí)體幾何元素構(gòu)造實(shí)體幾何元素用來(lái)支持CSG造型方法。CSG元素類(lèi)型分為兩類(lèi)： 幾何的CSG類(lèi)型元素包括從塊到橢圓體的體素，一個(gè)體素模型的

18、信息包括定義體素形狀的尺寸，定義體素局部坐標(biāo)系的點(diǎn)和向量坐標(biāo)和一個(gè)任選的指向確定體素位置的變換矩陣的索引項(xiàng)指針。對(duì)于旋轉(zhuǎn)體和線(xiàn)性拉伸體元素，其形狀定義通過(guò)平面曲線(xiàn)間接地定義2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES元素類(lèi)型（續(xù)2） 構(gòu)造實(shí)體幾何元素（續(xù)1） 結(jié)構(gòu)的CSG類(lèi)型元素有布爾樹(shù)、實(shí)體實(shí)例和實(shí)體裝配元素，通過(guò)使用該類(lèi)元素，CSG體素合并為更復(fù)雜的CSG實(shí)體2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES元素類(lèi)型（續(xù)3） B-Rep實(shí)體元素邊界表示B-Rep實(shí)體模型元素包括拓?fù)湓丶?、曲面元素集和曲線(xiàn)元素集，其中曲面元素集與曲線(xiàn)元素集在曲線(xiàn)曲面元素中已經(jīng)定義。拓?fù)湓丶?.3.2

19、 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES元素類(lèi)型（續(xù)4） 標(biāo)注圖形元素2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGES2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES元素類(lèi)型（續(xù)5） 結(jié)構(gòu)元素IGES元素類(lèi)型（續(xù)6）對(duì)于以上5類(lèi)元素，各種CAD系統(tǒng)根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行支持。幾個(gè)主流CAD系統(tǒng)后置處理器支持的IGES實(shí)體元素類(lèi)型2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES的應(yīng)用示例2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESAnsys中導(dǎo)入的IGES實(shí)體模型IGES的應(yīng)用示例（續(xù)1）以IGES格式存儲(chǔ)的點(diǎn)云掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES的應(yīng)用示例（續(xù)2）CATIA零件模型IGES

20、導(dǎo)出2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES的應(yīng)用示例（續(xù)3）2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESUG中導(dǎo)入的IGES零件模型IGES應(yīng)用中存在的問(wèn)題 交換雙方實(shí)體類(lèi)型子集不同 數(shù)據(jù)文件過(guò)大、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 不能定義產(chǎn)品的全部信息，只能描述產(chǎn)品的幾何圖形信息并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如工程圖的幾何圖形、尺寸標(biāo)注、注釋說(shuō)明等 IGES的“風(fēng)味”問(wèn)題：即不同CAD系統(tǒng)間采用IGES文件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，發(fā)生了圖形失真現(xiàn)象。原因表現(xiàn)在： 實(shí)體子集雖同，但具體的實(shí)體定義或代碼不同 交換雙方的硬件環(huán)境不同，出現(xiàn)不同的圓整精度2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES應(yīng)用中存在的問(wèn)題（續(xù)1）C

21、ATIA零件模型IGES導(dǎo)出UG導(dǎo)入由于精度信息的丟失造成的曲面裁減錯(cuò)誤2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGESIGES應(yīng)用中存在的問(wèn)題（續(xù)2）解決辦法： 增加中間調(diào)整器 建立用戶(hù)協(xié)議。通過(guò)在用戶(hù)之間訂立協(xié)議，統(tǒng)一實(shí)體子集和實(shí)體定義方式，以實(shí)現(xiàn)阻止失真現(xiàn)象的發(fā)生ABIGES文件A前置處理器A后置處理器B前置處理器B后置處理器中間調(diào)整器調(diào)整后的IGES文件2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGES2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGES2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP2.3.4 其它專(zhuān)用數(shù)據(jù)交換格式2.3.1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換方式2.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)概況STEP標(biāo)準(zhǔn)由工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)（

22、TC184）第四分委員會(huì)（SC4）制定，1988年公布為STEP1.0，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為ISO 10303，我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為GB/T 16656制定STEP標(biāo)準(zhǔn)的兩個(gè)目的： 統(tǒng)一產(chǎn)品的數(shù)據(jù)表示 規(guī)范產(chǎn)品數(shù)據(jù)的交換建立一個(gè)包括產(chǎn)品整個(gè)生命周期的、完整的、語(yǔ)義一致的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，以滿(mǎn)足產(chǎn)品生命周期內(nèi)各階段對(duì)產(chǎn)品信息的需求，保證對(duì)產(chǎn)品信息理解的一致性建立一種獨(dú)立于任何CAD/CAM系統(tǒng)，并具有多種形式的交換方法2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP概況（續(xù)）比較內(nèi)容IGESSTEP標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別目標(biāo)支持面定義手段存在形式美國(guó)重點(diǎn)為幾何信息，面向工程圖單一零件文本文件，無(wú)正式定義的產(chǎn)品模型正文文件無(wú)標(biāo)準(zhǔn)的二進(jìn)制格式文件

23、無(wú)標(biāo)準(zhǔn)程序界面實(shí)施不嚴(yán)格（指需求定義、測(cè)試）國(guó)際產(chǎn)品整個(gè)信息，面向生命周期零件、裝配件EXPRESS、為機(jī)器所理解正文文件二進(jìn)制文件定義了標(biāo)準(zhǔn)的程序界面嚴(yán)格（指需求定義、一致性測(cè)試方法與工具）2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP基本內(nèi)容STEP標(biāo)準(zhǔn)由一系列部分（Part）組成。主要包括5個(gè)方面的內(nèi)容：描述方法、集成信息資源、應(yīng)用協(xié)議、一致性測(cè)試和實(shí)現(xiàn)方法STEP描述方法集成信息資源應(yīng)用協(xié)議一致性測(cè)試實(shí)現(xiàn)方法集成通用資源集成應(yīng)用資源應(yīng)用解釋構(gòu)建2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP描述方法描述方法為STEP標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)和建立產(chǎn)品模型的工具。標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為1到19。例如： Part 1：概述與基本原理（IS

24、O） Part 11：EXPRESS語(yǔ)言參考手冊(cè)2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP描述方法（續(xù)1）汽車(chē)設(shè)計(jì)鈑金模具設(shè)計(jì)繪圖船舶結(jié)構(gòu)集成信息資源（集成通用資源+集成應(yīng)用資源+應(yīng)用解釋構(gòu)件）Part41Part42Part49Part101Part501交換模式、存儲(chǔ)模式AP214AP207AP201AP218應(yīng)用層表達(dá)層物理層由針對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用協(xié)議及對(duì)應(yīng)的抽象測(cè)試集組成。采用IDEF0、IDEF1X、EXPRESS等模型或語(yǔ)言描述根據(jù)各應(yīng)用協(xié)議的需求模型分析和歸類(lèi)，形成各種資源構(gòu)件，稱(chēng)為集成信息資源，包括集成通用資源、集成應(yīng)用資源和應(yīng)用解釋構(gòu)件用于提出數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方式三層組織結(jié)構(gòu)

25、2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP描述方法（續(xù)2）形式化定義語(yǔ)言EXPRESSEXPRESS為一種面向?qū)ο蟮姆蔷幊陶Z(yǔ)言，其用來(lái)描述應(yīng)用協(xié)議或集成資源中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，使描述規(guī)范化，為STEP中數(shù)據(jù)模型的形式化描述工具EXPRESS采用模式作為描述數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中的每個(gè)應(yīng)用協(xié)議、每種資源構(gòu)件均由若干個(gè)模式構(gòu)成模式的內(nèi)容包括：類(lèi)型（type）說(shuō)明、實(shí)體（entity）定義、規(guī)則（rule）、函數(shù)（function）、過(guò)程（procedure）。其中，實(shí)體為重點(diǎn)，實(shí)體由數(shù)據(jù)（data）和行為（behavior）定義，數(shù)據(jù)說(shuō)明實(shí)體的性質(zhì)，行為表示約束與操作2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP E

26、XPRESS定義的模式的內(nèi)容包括：類(lèi)型（type）說(shuō)明、實(shí)體（entity）定義、規(guī)則(rule）、函數(shù)（function）、過(guò)程（procedure）。其中，實(shí)體為重點(diǎn)，實(shí)體由數(shù)據(jù)（data）和行為（behavior）定義，數(shù)據(jù)說(shuō)明實(shí)體的性質(zhì)，行為表示約束與操作。 采用EXPRESS語(yǔ)言中實(shí)體的結(jié)構(gòu)（下圖）以及以一個(gè)圓為例說(shuō)明實(shí)體的描述方法。2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP描述方法（續(xù)2）1）標(biāo)準(zhǔn)的描述方法 EXPRESS 例子： Entity unit vector; a,b,c : Real; Where a*2+b*2+c*2=1.0; End entity; 其中，a，b, c為

27、屬性，即說(shuō)明單位向量的分量。Where后面是局部規(guī)則，即三分量平方之和必須等于1.0。 Entity Product Id :Identifier; Name: string; Description: text; Frame: product types Type Product types=ENUMERATION OF(electrical, Mechanical, construction)2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP轉(zhuǎn)換成 C+類(lèi)定義如下：Class Product int: id; char: name20; char: description50; char:frame30

28、; 對(duì)唯一性規(guī)則規(guī)定的屬性，其實(shí)例只能是唯一的。例如姓名的實(shí)例可以重復(fù)（同名同姓）但身份證的編碼與姓名的屬性組合則應(yīng)該用Unique聲明。2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP集成信息資源包括集成通用資源、集成應(yīng)用資源和應(yīng)用解釋構(gòu)件。集成通用資源在應(yīng)用上具備通用性；集成應(yīng)用資源和應(yīng)用解釋構(gòu)件則描述某一應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)，其依賴(lài)于集成通用資源的支持集成通用資源 Part4149 Part41：產(chǎn)品描述與支持的基本原理。包括通用產(chǎn)品描述資源、通用管理資源和支持資源，屬于集成資源中高層次結(jié)構(gòu)2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP集成信息資源（續(xù)1）集成通用資源 Part4149（續(xù)1） Part42：幾何與

29、拓?fù)浔磉_(dá)。包括幾何和拓?fù)鋬纱竽Ｊ綆缀文Ｊ揭话銕缀文Ｐ停c(diǎn)、線(xiàn)、面等）線(xiàn)框模型表面模型實(shí)體模型半空間B-repCSG掃成體拓?fù)淠Ｊ酵ǔ５耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)（點(diǎn)、邊、環(huán)、面、體、殼）擴(kuò)展的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP集成信息資源（續(xù)2）集成通用資源 Part4149（續(xù)2） Part43：表達(dá)結(jié)構(gòu)：由幾何表達(dá)模式和掃描區(qū)域?qū)嶓w表示模式兩種。內(nèi)容包括基本概念，類(lèi)型、函數(shù)、規(guī)則與實(shí)體的定義，以及分類(lèi)結(jié)構(gòu)等 Part44：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置。有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模式、產(chǎn)品模型模式和配置管理模式三種 Part45：材料 Part46：可視表示 Part47：形狀公差 Part49：工藝結(jié)構(gòu)與特性2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)

30、交換標(biāo)準(zhǔn)STEP集成信息資源（續(xù)3）集成應(yīng)用資源 Part101107 Part101：繪圖。規(guī)定圖樣定義模式（定義圖樣、圖紙等），制圖元素模式（定義尺寸線(xiàn)、界線(xiàn)、引線(xiàn)等），尺寸圖模式（定義角度、直徑等尺寸）等 Part102：船舶結(jié)構(gòu) Part104：有限元分析 Part105：運(yùn)動(dòng)分析 Part106：建筑核心模型2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP集成信息資源（續(xù)4）應(yīng)用解釋構(gòu)件 Part501：基于邊的線(xiàn)框 Part503：幾何邊界二維線(xiàn)框 Part504：繪圖標(biāo)注 Part505：繪圖結(jié)構(gòu)和管理 Part515：構(gòu)造實(shí)體幾何 Part502：基于殼的線(xiàn)框2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)S

31、TEP2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP應(yīng)用協(xié)議制定應(yīng)用協(xié)議的目的針對(duì)IGES的“風(fēng)味”問(wèn)題，為規(guī)范行業(yè)中所有CAD/CAM系統(tǒng)或其它系統(tǒng)在進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)的交換、傳輸和存儲(chǔ)時(shí)的操作而提出的行業(yè)應(yīng)用協(xié)議。應(yīng)用協(xié)議為一份采用EXPRESS語(yǔ)言進(jìn)行描述的文件，用來(lái)說(shuō)明如何用標(biāo)準(zhǔn)的集成資源來(lái)解釋產(chǎn)品數(shù)據(jù)文本以滿(mǎn)足工業(yè)需求應(yīng)用協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)示例 AP201232 AP201：顯示繪圖 AP203：配置控制設(shè)計(jì)2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP應(yīng)用協(xié)議（續(xù)1）應(yīng)用協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)示例 AP201232（續(xù)1） AP204：邊界表示的機(jī)械設(shè)計(jì) AP205：面表示的機(jī)械設(shè)計(jì) AP207：鈑金模具規(guī)劃和設(shè)計(jì) AP213：數(shù)

32、控加工零件工藝規(guī)劃 AP214：汽車(chē)設(shè)計(jì)核心數(shù)據(jù)2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP應(yīng)用協(xié)議（續(xù)1）應(yīng)用協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)示例 AP201232（續(xù)1） AP214中詳細(xì)地規(guī)劃了汽車(chē)設(shè)計(jì)中的零件的形狀特征：過(guò)渡特征類(lèi)、組合筋板類(lèi)、組合實(shí)體類(lèi)、加工板筋類(lèi)、分布特征類(lèi)、加工實(shí)體類(lèi)等2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP STEP-NC 是STEP 的一組協(xié)議（其應(yīng)用層協(xié)議為AP238），它將產(chǎn)品信息的表達(dá)與交換擴(kuò)展至數(shù)控加工領(lǐng)域 STEP-NC 為解決這些問(wèn)題提供了可行途徑，它廢棄了傳統(tǒng)的數(shù)控程序中直接對(duì)坐標(biāo)軸和刀具動(dòng)作進(jìn)行編程的做法，而是采用STEP 的數(shù)據(jù)格式和面向特征的編程原則，以工作步驟作為加工流程的

33、基本單位，將特征與技術(shù)信息聯(lián)系到一起。每個(gè)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）。STEP-NC 技術(shù)簡(jiǎn)介2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP實(shí)現(xiàn)方法文件交換方式屬最低一級(jí)交換方法，即為中性文件交換，也是目前最為成熟和流行的交換方法；為生成STEP中性文件，CAD系統(tǒng)必須具備相應(yīng)的前、后置處理器數(shù)據(jù)庫(kù)交換方式采用數(shù)據(jù)庫(kù)交換方式可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。在CIMS環(huán)境下，CAX集成系統(tǒng)的不同單元系統(tǒng)之間的信息傳遞、交換和共享為實(shí)施CIMS的核心支撐技術(shù)。文件交換方式難以滿(mǎn)足信息量大和數(shù)據(jù)格式復(fù)雜的需求2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)S

34、TEP實(shí)現(xiàn)方法（續(xù)1）基于知識(shí)庫(kù)的交換方式與數(shù)據(jù)庫(kù)交換方式類(lèi)似，只是需對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行約束檢查基于STEP和XML的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換方法采用STEP與XML（eXtensible Markup Language可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言）相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)基于互聯(lián)網(wǎng)的傳輸2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP實(shí)現(xiàn)方法（續(xù)2）基于STEP和XML的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換方法（續(xù)1）2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP2.3.2 初始圖形數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGES2.3.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP2.3.4 其它專(zhuān)用數(shù)據(jù)交換格式2.3.1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換方式2.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STL格式文件STL文件以離散的小三角形面為描述單元

35、來(lái)近似地描述模型表面，每一空間小三角形面片由三角面片的法向量及三角形三個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)描述。法向量由體的內(nèi)部指向外部，三個(gè)頂點(diǎn)的排列次序與法向量滿(mǎn)足右手規(guī)則。該文件用很多的三角平面片近似表示曲面，并給出了每個(gè)三角平面片的外法矢和三個(gè)頂點(diǎn)的x，y，z坐標(biāo)STL（Sterolithography）數(shù)據(jù)交換格式是美國(guó)3D System公司于1987年開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)交換格式，目前廣泛的被應(yīng)用于快速成型領(lǐng)域目前，大多數(shù)的商用CAD主流軟件如：AutoCAD、CADKey、UG、Pro/E、CADDS5、Catia等都具有STL文件的輸出模塊 2.3.4 其它專(zhuān)用數(shù)據(jù)交換格式STL格式文件（續(xù)1）STL文件在Ca

36、tia中導(dǎo)入并顯示2.3.4 其它專(zhuān)用數(shù)據(jù)交換格式2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) 2.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn) 2.4 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容安排2.4.2 Internet技術(shù)簡(jiǎn)介2.4.3 C/S和B/S結(jié)構(gòu)2.4.1 網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)2.4 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的定義利用通信線(xiàn)路將地理位置分散的、具有獨(dú)立功能的許多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來(lái)，按照某種協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)資源共享的信息系統(tǒng)2.4.1 網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的起源與發(fā)展 早期階段：以交互式處理和批處理為特征的主機(jī)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程終端之間的數(shù)據(jù)通信，起源于1951年的美國(guó)麻省理工學(xué)院的林肯實(shí)驗(yàn)室的SAGE項(xiàng)目 發(fā)展階段：以遠(yuǎn)程大規(guī)?；ヂ?lián)為主要特征。起源于1969

37、年美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)建成的ARPANET網(wǎng)。特點(diǎn)是資源共享、分散控制、分組交換、采用專(zhuān)門(mén)的通信控制機(jī)制以及分層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 標(biāo)準(zhǔn)化階段：80年代，針對(duì)各大公司制訂的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)各異性和局限性，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出了7層結(jié)構(gòu)的開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型ISO/OSI，規(guī)范了通信協(xié)議。特別是上世紀(jì)90年代，隨著互聯(lián)網(wǎng)的建立，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展2.4.1 網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi) 局域網(wǎng)按網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)分布分類(lèi) 廣域網(wǎng) 城域網(wǎng)按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi) 星型網(wǎng)絡(luò) 總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò) 環(huán)型網(wǎng)絡(luò)星型網(wǎng)總線(xiàn)型網(wǎng)環(huán)型網(wǎng)2.4.1 網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)（續(xù)1）按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi)（續(xù)1） 樹(shù)型網(wǎng)絡(luò) 混合型網(wǎng)絡(luò)樹(shù)型網(wǎng)路由器交換機(jī)交換機(jī)HUBHUBHUB混合型網(wǎng)絡(luò)2.4.1 網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)（續(xù)2）按通信介質(zhì)劃分 有線(xiàn)網(wǎng) 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)按采用的協(xié)議劃分 以太網(wǎng)（Ethernet） 令牌環(huán)網(wǎng)（Token Ring） TCP/IP網(wǎng)絡(luò) FDDI網(wǎng)絡(luò)2.4.1 網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能 數(shù)據(jù)通信：基本功能，用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與終端、計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸和信息交換 資源共享：用于實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件（如打印機(jī)、掃描儀、繪圖儀等）、軟件和信息等資源的共享 遠(yuǎn)程傳輸：實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)程異地傳輸和協(xié)同工作