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1、第第 页页18.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】8.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准 8.3.1 8.3.1 产品数据交换标准的产品数据交换标准的发展发展8.3.2 8.3.2 初始化图形交换标准初始化图形交换标准IGESIGES8.3.3 8.3.3 产品模型数据交换的标准产品模型数据交换的标准STEPSTEP 第第 页页28.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】8.3.1 产品数据交换标准的发展 20世纪70年代，美国国家标准和技术局(NI
2、ST)开始研究初初始化图形交换标准（始化图形交换标准（IGES）。IGES主要解决图形几何信息的交换问题。到1991年，先后推出1.05.0多个版本。1984年，IGES组织设置了一个研究计划，称为产品数据交换规范（PDES）计划。1989年4月公布了PDES1.0标准。国际标准化组织（ISO）的TC184SC14工作组以PDES为基础开发了产品模型数据交换标准（产品模型数据交换标准（STEP）。1991年发布了STEP1.0版本。STEP的发布，使得新开发的CAD/CAM系统或直接采用STEP规范定义产品数据模型，或提供STEP格式的数据交换接口。采用STEP标准是当今大型CAD/CAM系统
3、开发的方向。此外，工业发达国家也制定了许多数据交换标准，如法国SET标准。德国的VDAFS标准。欧洲共同体的CAD*I标准等。另外，还出现一些专用的CAD数据交换格式，如Autodesk公司的DXF和Intergraph公司的ISIF等。第第 页页38.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】8.3.2 8.3.2 初始图形数据交换标准初始图形数据交换标准IGESIGES一、一、IGESIGES的发展的发展二、二、IGESIGES模型模型三、三、IGESIGES数据文件格式数据文件格式四、四、IGESIGES的前后置处理程序的前后
4、置处理程序五、五、IGESIGES在数据交换中存在的问题在数据交换中存在的问题第第 页页48.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】一、IGES的发展 IGES标准是美国国家标淮，在美国有着广泛的应用，许多著名的大公司如麦道公司、波音公司、通用电器公司等都积极参加了该图形数据转换标准的研究，为IGES标准的制定做出了许多贡献。1981年推出IGES1.0版本。IGES1.0版主要是支持基本的几何实体和非几何实体。IGES2.0版扩展了实体的数量和设计意图的复杂性。IGES3.0版可以用于电子线路的设计、工程图的线框模型、曲面造型
5、及有限元分析等多种应用领域。IGES4.0版，增加了实体造型的CSG表示。IGES5.0版，增加了实体造型的B-REP表示。第第 页页58.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】二、IGES模型 IGES模型是通过实体对产品的形状、尺寸以及相关几何信息进行描述。实体是IGES的基本信息单位，它可能是单个的几何元素，也可能是若干个实体的集合。实体可分为几何实体和非几何实体。在IGES规范中，每个实体都被赋予一个特定实体类型号。几何实体是定义与物体形状有关的信息，包括点、线、面、体以及相类似结构的实体集合的关系。如图（P256）给出
6、了IGES各版本所允许的几何实体及它们之间的关系。非儿何实体提供将有关实体组合成平面视图的手段，并用注释和尺寸标注来丰富这个模型。此外，它还向单个实体或一个实体组提供特有的属性或特征、组合实体的定义与实例。第第 页页68.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】三、IGES文件格式 IGES标准的数据文件格式有ASCII码码格式和压压缩缩ASCII码码格式以及二二进进制制码码两种替代格式。大多采用可读的ASCII码格式。ASCII码的数据文件中，每行80个字符，称为一个记录。整个文件按功能划分为6个部分。标志段标志段起始段起始段全
7、程段全程段目录段目录段参数段参数段结束段结束段用来指明IGES文件所采用的格式。对于传统的ASCII码格式可以不设标志段，二进制格式用字母B标识，压缩ASCII格式用C标识。即73列标志符。存放对该文件的说明信息，该段用字母S标识。用来提供前处理器、后处理器及数据文件的来源等参数。它包括与整个模型有关的信息，如文件名、文件生成日期和时间、作者的名字和长度单位等。标志符为G。存放该文件中每个实体的说明子项，每个实体有20个子项，分两个记录存放。每个子项占8个字符，记录实体的参数、实体之间的联系以及实体的标志。标志符为D。记录每个实体的几何数据，根据每个图形实体参数数据的多少，决定它将有几行。每个
8、实体一个记录。标志符为P。只含一个记录，在前32个字符里，分别存放该文件中各段的段码和每段的长度（行数）。最后8个字符为结束段的段码和行数。标志符为T。第第 页页78.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】IGES标准格式实例 图中是二维空间的三角形，三角形的三个坐标点分别为(0，0，0)、(0，1，0)、(3，1，0)。产生的IGES文件标准格式如下：第第 页页88.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】第第 页页98.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标
9、准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】四、IGES的前后置处理程序 通过IGES文件在不同的CAD/CAM系统之间进行数据交换的过程如图。前置处理程序前置处理程序即把系统生成的图形文件转换成IGES格式的文件。后置处理程序后置处理程序则是将IGES文件转换成系统内部的图形文件格式。第第 页页108.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】前、后处理器组成v输入模块：读入由CAD/CAM系统生成的IGES文件。v语法检查模块：对读入的文件数据进行语法检查并生成相应的内存表。v转换模块：将一种模型的数据映射成另
10、一模型。v输出模块：把转换后的模型转换成输出格式，即IGES或某个CAD/CAM系统的数据模型格式。第第 页页118.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】五、IGES在数据交换中存在的问题 (1)IGES交换文件占的存储空间太大，数据处理时间过长；(2)IGES定义的实体(Entity)主要是几何图形方面的信息，其他信息交换不充分；(3)数据转换中可能发生信息丢失或畸变。一个CAD/CAM系统往往只有一部分数据能够转换成IGES数据，在读入IGES文件时也经常忽略一部分数据。此外，由于IGES文件的一些语法结构具有二义性，所以
11、不同的系统会对同一的IGES文件给出不同的解释，这也可能导致数据转换的失败。尽管IGES数据标准存在这样那样的问题，但目前它仍然是应用最广泛的数据交换标准。第第 页页128.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】8.3.3 8.3.3 产品模型数据交换标准产品模型数据交换标准STEPSTEP 一、STEP的组成结构二、STEP的应用三、STEP交换标准的优点 STEP(Standard for the Exchange of Product model data)是一个计算机可以处理的产品数据表示和交换的国际标准。它的目标是提供
12、一个不依赖于任何具体系统的适合于描述贯穿整个产品生命周期内的产品数据的中性机制。这个机制的特点是它不仅适合于中性文件交换，而且可以作为实现共享产品数据库、产品数据存档的基础。第第 页页138.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】一、STEP的组成结构 STEP标准由五大部分组成，即标准的描述语言、集成资源、应用协议、实现形式、一致性测试，如图。这五方面的内容分成七个系列文件表示。STEP的体系结构可以看做三层，最上层是应用层，包括应用协议和对应的抽象测试集，这是面向具体应用，与应用有关的一个层次。第二层是逻辑层，包括集成资源，
13、是一个完整的产品模型，从实际中抽象出来，并与具体实现无关。最底层是物理层，包括实现方法，给出具体在计算机上的实现形式。第第 页页148.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】1 1）标标准准描描述述语语言言。应用层采用IDEF1XIDEF1X或EXPRESSEXPRESS语言描述，逻辑层必须采用EXPRESS建模语言描述。2 2）集集成成资资源源。通用集成资源独立于应用产品信息，而应用集成资源则描述某一应用领域的数据并依赖于通用资源的支持。3 3）应应用用协协议议。用以说明各应用领域的产品数据模型文本，以满足工业应用的需求。4
14、4）实现形式。）实现形式。即数据交换形式，包括四个层次：第一级为中性文件交换；第二级为工作格式交换；第三级为数据库交换；第四级为知识库交换。5 5）一致性测试）一致性测试。检验数据交换是否符合原来意图。第第 页页158.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】二、STEP的应用 STEP的适用领域很广，它可应用于机械、电子、航空航天、汽车、船舶等各工程领域。它的应用是为了满足市场竞争机制下工业发展的要求，具体的应用场合可分为两大类：产产品品开开发发部部门门：包括设计部门内群体的合作、多学科交叉、产品全生命期设计、集成化产品的开发、
15、分布及并行作业、产品数据的长期存档。CAXCAX供供应应商商和和DBMSDBMS供供应应商商：包括接口的标准化和概念模型的标准化，使系统人员和供应商能把精力集中于存储技术、特定应用程序的算法以及数据的不同物理表示上，以解决跨企业、多平台、多种存储机制、多种网络结构的管理等方面的问题。第第 页页168.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】STEP在CAD/CAM集成环境下的应用第第 页页178.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】三、STEP交换标准的优点 ST
16、EP是一个能拓展的标准。它建立于EXPRESS语言之上，能拓展到任何工业。EXPRESS语言除数据结构外还描述约束。一致性准则将防止二义性。STEP是国际性的，由用户开发而不是供应商。用户驱动的标准是面向结果的，而厂家驱动的标准是面向技术的。STEP已经而且将会继续适应技术的发展因而可用于产品数据的长期存档。STEP为以CADCAM信息集成提供了一整套方法和理论，其中包括模型描述方法和语言、集成信息资源、应用协议的开发、一致性测试方法论以及实现数据交换三种模式。STEP不仅是一国际标准，而且还是一门技术、一种方法学。它不仅为我们提供了正确地建立产品信息模型的方法及标准化过程，而且在信息交换的实
17、现方法上也给予了指导。第第 页页188.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】目录段结构注：#表示数字表示指针第第 页页198.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】参数数据段结构该实体在目录段的初始行号第第 页页208.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】STEP的构成应用层逻辑层物理层STEP标标准准系系列列文文件件第第 页页228.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下
18、页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】IGES3.0 IGES3.0中的几何实体有24类，用于描述产品的几何形状。主要有点、线、圆弧、平面；还有参数样条曲线、有理B-样条曲线、各种旋转面、参数样条曲面、有理B-样条曲面、以及有限元实体等。非几何类实体有12种。主要描述产品的几何尺寸、标注以及必要的文字符号。可定义的结构与实体类有18种。第第 页页238.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】IGES4.0、IGES5.0 1988年推出IGES4.0版，它包括了实体几何造型，增加了如下的实体定义：块定义、正楔形、正圆柱体、
19、正圆锥体、球体、圆环、回转体和线性冲压体、椭球、市尔树、实体装配和实体实例。允许在有边界的实体上增加一个无边界的平面、以及有限元节点和元素实体。还为半径标注和普通符号增加了新形式。增加了空实体(null)以及定义和使用属性表的功能。在l 991年提出了IGES5.0版。在IGES5.0版中，对实体造型模型有新的表示形式，如边界表示形式。IGES5.0中对一致性要求还提供新的内容，扩展一致性功能。同时还要出版技术上完备的IGES应用协议。第第 页页248.3 8.3 产品数据交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】第第 页页258.3 8.3 产品数据
20、交换标准产品数据交换标准【上页上页】【下页下页】【返回返回】【结束结束】【首页首页】后置处理程序的主要工作：(1)打开IGES文件。(2)找到该文件的最后一个记录，即IGES文件的结束段。由结束段记录中读取整个IGES文件的各段总记录数。(3)根据开始段、全局段、目录条目段、参数数据段的记录数对各段进行定位。(4)在全局段的记录中可以读出有关这一图形文件的参数。(5)根据目录条目段地址，逐个记录读出每个实体元素类型和有关信息(层号、线型、颜色等)以及参数数据，然后按实体类型号分别处理各类图形实体和其他元素记录，如直线、圆或圆弧、尺寸标注线等，并把它们处理成自己系统所需的存储格式。(6)对子图(或块)还应作单独处理，要找出各子图的相关图形元素，按自己的CAD系统子图的存储格式重新组织。