CC BY
7УДК [658.512.011.56:004.92]:744.4
Использование внешних ссылок в среде автоматизированного проектирования
Т.Ю.Соколова
Московский государственный институт электронной техники (технический университет)
При автоматизированном проектировании сложного устройства электронной техники, насыщенного сборочными узлами, повторяющимися деталями и конструктивными элементами, перед проектировщиком возникают задачи, решение которых облегчает среда проектирования, где все элементы информационной базы упорядочены в иерархически структурированную базу данных. При формировании такой информационной базы необходимо определить взаимосвязь «родителей-деталей» - мельчайших составных частей любого устройства и «потомков-узлов» в сборке.
Структуризация информационной базы обеспечивает рациональное и эффективное конструирование с применением большого количества стандартных унифицированных изделий, что необходимо в современном производстве. Их использование значительно уменьшает себестоимость конечного продукта и сокращает сроки его проектирования и изготовления.
В САПР суть подхода «родитель-потомок» заключается в реализации технологии параметризации геометрического моделирования. На этом базируется идеология параметрически ориентированной системы проектирования. Взаимосвязь составных конструктивных частей объекта можно проследить по дереву конструирования, где у каждого геометрического элемента детали есть определенный набор атрибутов, например плоскость, в которой лежит эскиз и действие, производимое с эскизом для получения модели этого элемента. Причем все составные части моделей имеют взаимосвязи, например один элемент создается на грани другого. Детали в сборке взаимосвязаны между собой, они вставляются по определенным правилам: на них накладываются сопряжения пространственного расположения. Такие возможности позволяют максимально автоматизировать процесс разработки изделия, задействовав минимальное количество участников проекта. Проектировщик в любой момент может обратиться к заданному геометрическому объекту в детали или сборке, внести в него изменения и наблюдать, как деталь-изделие изменит свою форму в итоговой модели.
Традиционно продукты систем автоматизированного проектирования разделены на три класса: легкий, средний и тяжелый. Такая классификация сложилась исторически, и хотя просматривается тенденция к стиранию границ между классами, они до сих пор остаются, так как системы по-прежнему различаются как по цене, так и по функциональным возможностям.
В настоящей работе предлагается технология автоматизации инженерно-конструкторских работ с использованием внешних ссылок (Xref-ссылок), что позволяет проектировщику конструировать сложные объекты в среде легкой САПР, используя алгоритмы и технологию пара-метризированного моделирования, характерные для тяжелых систем.
Разработанная технология представлена на примере самой популярной среды автоматизированного проектирования - системы AutoCAD . Под ее простыми унаследованными еще от первых версий программы возможностями векторного рисования и математического твердотельного моделирования скрыты все преимущества современных средних и тяжелых систем автоматизированного проектирования, поддерживающих идеологию параметрически ориентированной системы проектирования.
В качестве объекта конструирования с использованием технологии внешних ссылок взята типовая конструкция электронного блока с унифицированным свинчиваемым каркасом, разработка которого велась в среде трехмерного твердотельного моделирования (рис.1).
При создании модели путем простого добавления в сборочную конструкцию всех моделей конструктивных элементов устройства предполагалось, что сборка итоговой трехмерной твердотельной модели блока будет осуществляться в одном файле. В результате стало невозмож-
* Соколова Т.Ю. AutoCAD 2010. Учебный курс (+CD): уч. пособие. - СПб.: Питер, 2010. - 576 с.
© Т.Ю.Соколова, 2010
ным редактирование и модернизация как моделей конструктивных элементов устройства, так и модели самого блока. Файл, содержащий итоговою модель конструкции, оказался слишком большим по объему, перенасыщенным графической информацией и, как следствие, не подлежащим обработке. Для решения этой проблемы создана иерархическая структура зависимых файлов с применением параметризирован-ной технологии тяжелых САПР.
Существует несколько подходов к реализации идеи параметрического моделирования: простая вставка геометрических моделей через буфер обмена, использование библиотеки блоков или применение внешних ссылок. Эти подходы (кроме последнего) не могут конкурировать с настоящей параметризацией. Они решают только часть задачи: позволяют многократно вставлять геометрическую модель детали в сборку, не создавая обратной связи между файлом детали и файлом сборки. При этом существенно увеличивается объем головного файла, так как вставка детали приводит к переносу всех его примитивов в текущий файл.
Использование внешних ссылок устраняет эти проблемы. В головной файл вставляются только указания, содержащие маршруты доступа к файлам с используемыми конструктивными элементами в виде Xref-ссылки. В дальнейшем, если проектировщик изделия открывает в системе AutoCAD файл сборки устройства, имеющий внешнюю ссылку, сначала загружается открываемый файл, а затем - содержимое дополнительного файла-ссылки. Достоинством Xref-технологии является ее псевдообратная связь, реализующая параметрическую зависимость между частями сборки, так как изменения происходят не моментально, а только при повторном открытии и перестройке сборочного файла.
Возможна неограниченная вложенность ссылок, что позволяет создавать библиотеки геометрических моделей стандартных конструктивных элементов, деталей и узлов. Так, при разработке трехмерной твердотельной модели электронного блока с унифицированным свинчиваемым каркасом создана библиотека моделей стандартных изделий, а также различные сборочные узлы, содержащие на них ссылки (модели печатных плат, панелей управления и пр.), которые, в свою очередь, по мере необходимости входили в сборку блока.
Xref-ссылки могут связываться не только с файлами, хранящимися на жестком диске компьютера, но файловыми серверами. Это позволяет обеспечить взаимосвязь конструктора с удаленной базой данных изделий предприятия и дает возможность совместно работать над одним проектом специалистам, находящимся на отдаленных друг от друга территориях.
Концепция Xref-технологии проста для понимания, но имеет некоторые ограничения: она не подходит для слишком малых и крупных проектов. Для крупных проектов Xref-технология недостаточно гибка. Это приводит к тому, что менеджер САПР должен тщательно продумывать структуру организации чертежей проекта еще до его начала. Данная технология не подходит для схематической или предпроектной стадий разработки, которые следует реализовывать в среде тяжелых САПР.
Таким образом, разработанная технология автоматизации конструирования с использованием внешних ссылок позволяет создавать трехмерные твердотельные модели сложных устройств в среде легкой и экономичной САПР, используя преимущества параметрически ориентированных систем, относящихся к тяжелому классу САПР.
Поступило 9 февраля 2010 г.
Соколова Татьяна Юрьевна - кандидат технических наук, доцент, заведующая кафедрой инженерной графики и дизайна, декан факультета дизайна МИЭТ. Область научных интересов: компьютерная графика и автоматизация проектно-конструкторских работ. E-mail: sokolova-ta@mail.ru
Рис.1. Твердотельная модель электронного блока с унифицированным каркасом
