CC BY
11
DOI 10.36622/VSTU.2022.18.6.007 УДК 544.42
УПРАВЛЕНИЕ ИНЖЕНЕРНЫМ КОНТЕНТОМ В СОСТАВЕ ЦИФРОВЫХ МАКЕТОВ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ
А.Н. Юров
Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж, Россия
Аннотация: рассмотрены методики по размещению инженерной информации (линейных размеров, технических условий и т.д.) в составе импортируемой сборочной единицы средствами геометрического ядра Open CASCADE. Разработка связана с исследованием экспортных форматов и получением из них состава структуры цифровых моделей деталей в сборочных единицах, внесением технических условий и построением линейных размеров в макете изделия. В проектировании программного обеспечения используются технологии, обеспечивающие работу с обменными форматами данных, решения, позволяющие получить геометрию модели и техническую информацию из файлов. Для обоснования создания программного компонента приводится структурное описание проектного модуля при внесении инженерных данных в состав цифрового макета изделия, представлен процесс по загрузке сборочной единицы, который должен сопровождаться не только извлечением геометрии каждой модели детали сборки, но и получением имен для всех единиц, входящих в состав сборочного узла. Для извлечения перечня наименований деталей сборочной единицы подготовлено алгоритмическое решение. Кроме того, предложен алгоритм установки линейных размеров, где позиционирование каждого из них определяется контрольными точками и плоскостью, в которой будет размещён размер. Разработка подготовлена для использования в операционной системе Linux Manjaro на базе 64-х разрядной архитектуры
Ключевые слова: экспортные форматы данных, инженерные данные, цифровые макеты изделий, геометрическое ядро Open CASCADE, операционные системы с открытым исходным кодом
Введение
Визуализация и представление цифровых макетов изделий является важной составляющей любого процесса
проектирования в машиностроении, а также на всех производственных этапах работы с цифровой моделью в рамках жизненного цикла. Все работы, связанные с проектированием изделий, производятся в автоматизированных системах, в которых можно реализовать требуемые задачи производства [7,8].
Следует отметить, что полное представление 3D объекта проектирования [5,6,9-11] с размерами и технической информацией к изготовлению изделий машиностроения позволяет однозначно оценить весь масштаб работ, который необходим в процессе производства.
Под инженерным контентом
подразумевается некоторый состав данных с текстовой информацией и графическими обозначениями, который используется для описания изделия непосредственно в составе документа. Такой набор информации обеспечивает указание баз, задание размеров, допусков, посадок и шероховатостей, а также
© Юров А.Н., 2022
внесение текстовых записей, согласно требованиям к изготовлению на производстве, в модели деталей и сборок. Информация ассоциативно привязывается к геометрии и вносится непосредственно в 3-х мерную модель с возможностью построения 3D сечений и разрезов. При этом обеспечивается взаимосвязь данных в 2D чертежах и автоматическое распознавание значений допусков и шероховатостей при подключении модулей, связанных с обработкой и изготовлением изделий (например, CAM проектных решениях).
Требования для разработки
Проектирование программного решения, в котором обеспечивается работа с инженерными данными в составе сборочной модели изделия, требует решения следующих задач:
- необходима визуализация всех элементов сборочной модели, топологическая геометрия каждого из которых должна быть извлечена из экспортного формата данных;
- требуется получение полного списка всех компонентов, входящих в сборочную единицу;
- обязательным условием является обеспечение полной ассоциативной связи между отображаемыми компонентами (деталями) сборки и их названиями в составе изделия;
- определение любых контрольных точек на сборке и отображение линейного размера между ними;
- отображение технических условий в составе сборочной единицы.
Согласно перечисленным задачам, которые необходимы в реализации проекта, предлагается следующая схема построения приложения (рис. 1).
MîuhkjnOCAI
(OpraCiEcadB Application
JZll« Обмен дачными
Рис. 1. Прототип проектного решения
Отображение моделей можно выполнить средствами геометрического ядра [1-3], если будет сформирован состав цифрового макета изделия в системе. При этом, если перечень объектов (моделей деталей в составе сборке) отсутствует, то операция по визуализации объектов не выполняется. Перед загрузкой сцена должна быть освобождена от объектов, построенных на предыдущих операциях, а после отображения - объекты должны быть определены в заданном масштабе. Схема алгоритмического решения представлена на рис. 2.
Процесс по загрузке сборочной единицы должен сопровождаться не только извлечением геометрии каждой модели детали сборки, но и получением имени (description) этой детали. Примерный алгоритм для реализации представлен на рис. 3.
Установка линейного размера определяется контрольными точками и плоскостью, в которой будет размещён размер. Плоскость можно создать по трем точкам. Для этих целей можно задействовать любое ребро произвольной детали в пределах сборочной единицы, которая на текущий момент загружена в систему. Для размера требуется определить его атрибуты, после чего
отобразить размер в контексте сборки. Алгоритм для реализации представлен на рис. 4.
Рис. 2. Алгоритм отображения элементов сборки в проектном решении
С
start process
initlmportF île (formai step)
imtlmpoitFile (format step)
getFreeShape
Iterator Labels
repeat
end
getDataObject
getSizeGeometry Object
i:SeqFromCom pound
(someObj)
repeat Add Container Sub _Shape_
end
PartName FromStep
filterPaits
^ Stop process
Рис. 3. Алгоритм получения состава сборочной единицы из экспортного формата данных
Some Data —
Make Text 3D
Set Height
Set Font Set Color Set Units
start ргосе&з ^
mitbiter activeC ontext
zetSEÏectObject
О
!сшгайТуре (Edge)
Get 3 Vertex (Points)
Ureats FIÜÜ trora 3 poiats:
SetAtribirte Dimension AapKrt
Visualization Dim (true)'
^ Stop process ^
Рис. 4. Алгоритм установки линейных размеров Реализация проекта
Линейные размеры РМ1
Г в )
1
@ ЦвеЦ] ^Ш^уJ
Отступ размера Точка (А) не задана 130 * Реве щ
Точка[В} не задана
^ППИМРНИТЬ ГА1 _ ||
Ребро (Q не задан о
§ й
—
Интерфейс приложения был подготовлен на основе шаблонного класса окна и содержит меню, панели инструментов, набора действий на основе одноименного класса, обработчика клавиш клавиатуры, а также методов, которые обеспечивают загрузку данных, внесение линейных размеров и технических условий. Кроме того, создано описание двух функциональных диалогов по размерам и внесению текста в модель сборочного узла, а также использовалась безопасная ссылка на объект визуализатора и указатель на объекты класса геометрического ядра.
Диалоговое окно, позволяющее передать параметры для создания размеров в сборке, показано на рис. 5. Особенностью разработанного диалогового окна является функционал, позволяющий не перекрывать главное окно приложения и обращаться к модели для указания контрольных точек, участвующих в построении вспомогательных линий линейных размеров.
Рис. 5. Диалоговое окно по созданию линейных размеров
На рис. 6 показана реализация диалогового окна по созданию и размещению технических условий в сборочной единице.
Ввод ТУ
¡Технические требования: 1. Красить в серый цвет. Ъ. Проверить перед эксплуатацией. 3. Произвести сборку по месту
Выбор шрифта (тип, размер, угол): АгГа! и -1 0 ё]
Плоскость: ¡X 9 | Координаты позиции установи Х- 100 ^ ¥- 0 0 5
01В
Рис. 6. Диалоговое окно по созданию технических условий в сборке
Для того чтобы показать размер между объектами, необходимо определить факторы задания этого размера, например, используя точки или точку, а также поверхность (ребро), до которого по кратчайшему расстоянию необходимо выполнить размер. Добавление размеров в разработанном приложении в деталях сборочного узла связано с выбором произвольных контрольных точек, которые становятся доступны после вызова немодального диалогового окна
пользователем.
После того, как точки выбраны и выполнено условие, связанное с указанием направления создания линейного размера, производится его построение.
Условия для построения размеров могут быть основаны выбором направления нормали поверхности, которой принадлежат
контрольные точки, одна из них - некоторая поверхность, параллельно размещенная
относительно размера. В работе размещение размеров выполняется по ребру, в направлении которого строится линейный размер. Высота размера реализуется согласно параметрам, определяемыми пользователем в диапазоне заданных значений. Реализация и построение размеров показаны на рис. 7.
Рис. 7. Построение линейных размеров в сборочном узле
Подготовка технических условий выполнялась аналогичным образом (рис. 8).
Рис. 8. Подготовка к выводу в контексте отображения сборочного узла технических требований
Заключение
В работе представлены методики по работе с инженерной информацией (линейных размеров, технических условий и т.д.) в составе импортируемой сборочной единицы средствами геометрического ядра Open CASCADE, спроектировано программное решение, в котором реализован механизм размещения технического инженерного контента в составе сборочного узла. Для работы с приложением необходимо подготовить несколько сборок в экспортном формате step. В процессе работы приложение при открытии модели [4] изделия получит информацию о геометрических объектах, входящих в состав сборочного узла, а также весь набор строковых записей, которые соответствуют моделям деталей сборки.
Получение строковых записей из обменного формата было реализовано на
основе разработанного рекурсивного алгоритма.
Выполнена комплексная работа по выявлению необходимых функциональных возможностей по использованию классов геометрического ядра Open CASCADE, на основе которых подготовлено программное обеспечение.
Кроме того, созданы интерфейсные элементы системы, обеспечивающие интерактивный процесс по внесению инженерного контента в цифровую модель сборочного узла.
Подготовлены методы и классы, обеспечивающие установку линейных размеров в пределах любой импортированной в программный продукт сборочной единицы.
Литература
1. Еремин И.А., Рыжков В.А., Килина А. А. Open CASCADE - инструмент для разработки системы автоматизированного проектирования // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2012. Т. 8. № 12.2. С. 82-85.
2. Юров А.Н. Организация и работа с данными PMI в моделях средствами геометрического ядра Open CASCADE // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: тр. Междунар. науч.-техн. конф., посвященной памяти д.т.н., профессора Зайцева Александра Ивановича. Воронеж: ООО "НАУЧНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ГУСЕВЫХ" , 2019. С. 51-53.
3. Похилько А.Ф., Цыганков Д.Э. Формализация процесса построения 3D-модели изделия на основе библиотек Open CASCADE // Системный анализ в проектировании и управлении: сб. науч. тр. XIX Междунар. науч.-практ. конф. СПб.: ФГАОУВО "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого", 2015. С. 29-31.
4. Об информационном обмене между CAD-системами / Л.И. Райкин, И.Н. Мерзляков, А.Д. Филинских, А.А. Бойтяков // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2015. № 3 (159). С. 65-72.
5. Лячек Ю.Т., Алькади Лайс Д.Г. Методы создания параметрических моделей геометрических объектов в современных САПР // Кибернетика и программирование. 2016. № 2. С. 42-51.
6. Лячек Ю.Т. Геометрическое моделирование. Параметризация и модификация 3D-моделей и чертежей в САПР. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2015. 160 с.
7. Лезин И.А., Маркелов Д.Е. Автоматизированная система классификации конструкторско-технологических элементов деталей с использованием баз знаний // Главный механик. 2014. № 5. С. 38-41.
8. Кондратьев С.Е., Кожевников Н.О., Ульянин О.В. Автоматизация процессов управления конструктивной электронной структурой изделия // Вестник Брянского государственного технического университета. 2015. № 3. С. 143-146.
9. Кондаков А.И., Зайцев А.В. Параметризация процессов изготовления деталей машин // Главный механик. 2015. № 5-6. С. 31-35.
10. Козырев Д.Б., Абакумов Е.М. Типизация 3D-моделей деталей в соответствии с целями использования моделей // Информационные технологии и системы: тр. IV Междунар. науч. конф. Челябинск: ЧелГУ, 2015. С. 155-157
Поступила 16.09.2022; принята к публикации 13.12.2022
ENGINEERING CONTENT MANAGEMENT AS PART OF DIGITAL ASSEMBLY LAYOUTS
A.N. Yurov
Voronezh State Technical University, Voronezh, Russia
Abstract: the work considers methods for placing engineering information (linear dimensions, specifications, etc.) as part of the imported assembly unit by means of the Open CASCADE geometric core. The development is connected with the research of export formats and obtaining from them the structure of digital models of parts in the assemblies, entering technical specifications and building linear dimensions in the product layout. The software design uses technology to work with CAD data exchange formats, solutions that allow you to obtain model geometry and technical information from the files.
To justify the creation of the software component, a structural description of the design module is given when engineering data is introduced into a digital product layout, a process for loading an assembly unit is presented, which should be accompanied not only by extracting the geometry of each part model of the assembly, but also by obtaining names for all the units that are part of the assembly unit. An algorithmic solution has been prepared to extract the list of assembly part names. In addition, an algorithm for setting linear dimensions, where the positioning of each dimension is determined by the control points and the plane in which the dimension will be placed is proposed.
The development is prepared for use in the Linux Manjaro operating system based on 64-bit architecture.
Key words: CAD export data formats, engineering data, digital product layouts, Open CASCADE geometric core, open source operating systems.
References
1. Eremin I.A., Ryzhkov V.A., Kilina A.A. "Open CASCADE - a tool for developing a computer-aided design system", I.A. Eremin, Bulletin of Voronezh State Technical University (Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta), 2012, vol. 8, no. 12-2, pp. 82-85.
2. Yurov A.N. "Organization and work with PMI data in models by means of geometric kernel Open CASCADE", Proc. of the Int. sci. and tech. conf. dedicated to the memory of Doctor of Science, Professor Alexander Ivanovich Zaitsev: New Technologies in Scientific Research, Design, Management, Production (Novye tekhnologii v nauchnykh issledovaniyakh, proektirovanii, upravlenii, proizvodstve), 2019, pp. 51-53.
3. Pokhil'ko A.F., Tsygankov D.E. "Formalization of the process of constructing a 3D model of the product on the basis of Open CASCADE libraries", Collection of sci. papers of the XIX Int. sci.-pract. conf.: System Analysis in Design and Management (Sistemnyy analiz v proektirovanii i upravlenii), 2015, pp. 29-31.
4. Raykin L.I., Merzlyakov I.N., Filinskikh A.D., Boytyakov A.A. "On information exchange between CAD-systems", Information Technologies in Design and Production (Informatsionnye tekhnologii v proektirovanii i proizvodstve), 2015, no. 3 (159), pp. 65-72.
5. Lyachek Yu.T., Alkadi Lais D.G. "Methods of creating parametric models of geometric objects in modern CAD", Cybernetics and Programming (Kibernetika i programmirovanie), 2016, no. 2, pp. 42-51.
6. Lyachek Yu.T. "Geometric modeling. Parameterization and modification of 3D-models and drawings in CAD" ("Geometricheskoe modelirovanie. Parametrizatsiya i modifikatsiya 3D-modeley i chertezhey v SAPR"), St. Petersburg: SPbGETU "LETI", 2015, 160 p.
7. Lezin I.A., Markelov D.E. "Automated system of classification of design and technological elements of parts using knowledge bases", Chief Mechanic (Glavnyy mekhanik), 2014, no. 5, pp. 38-41.
8. Kondrat'ev S.E., Kozhevnikov N.O., Ul'yanin O.V. "Automation of control processes of constructive electronic product structure", Bulletin of Bryansk State Technical University (Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta), 2015, no. 3, pp. 143-146.
9. Kondakov A.I., Zaytsev A.V. "Parameterization of the processes of manufacturing machine parts", Chief Mechanic (Glavnyy mekhanik), 2015, no. 5-6, pp. 31-35.
10. Kozyrev D.B., Abakumov E.M. "Typification of 3D-models of parts in accordance with the purpose of using models", Proc. of the Fourth Int. Sci. Conf.: Information Technology and Systems (Informatsionnye tekhnologii i sistemy), Chelyabinsk State University, 2015, pp. 155-157
11. Gorbachev I.V., Pokhil'ko A.F. "Technology of model representation in functionally adapted CAD", Automation of Control Processes (Avtomatizatsiya protsessov upravleniya), 2008, no. 3, pp. 39-42.
Submitted 16.09.2022; revised 13.12.2022 Information about the authors
Aleksey N. Yurov, Cand. Sc. (Technical), Associate Professor, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), e-mail: kitp@vorstu.ru, tel.: +7 (951) 548-63-12
11. Горбачев И.В., Похилько А.Ф. Технология представления модели в функционально адаптированной САПР // Автоматизация процессов управления. 2008. № 3. С. 39-42.
