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协同共享数据的轻量化模型

2017/7/10    来源:互联网    作者:巫鹏伟  卢鹄  范玉青      
关键字:共享数据  轻量化模型  
总结了早期数据交换标准格式在协同共享中的不足之处,介绍了当前主流的模型轻量化及三维可视化方案,归纳了模型轻量化方案的一般思路,并预测了这一领域的未来发展趋势。

    企业对于轻量化的需求主要表现在两个方面,一是企业内部要求各部门在产品全生命周期实现数据的有效共享和协同;二是在企业与企业之间,尤其是在企业与供应商或客户等之间的共享产品设计数据,见图1。 但因为各个企业甚至企业内部各部门使用的CAD系统往往不尽相同,而且系统通常都比较庞大复杂,所以用户使用前必须接受专门的培训。此外,CAD系统生成的产品三维模型文件,数据信息量大,浏览查看时必须使用特定的CAD软件,这些原因为企业间以及企业内部各部门间协同共享数据设置了巨大的障碍。轻量化的三维模型可以有效克服上述障碍,促进跨企业、跨部门的协同作业,使企业多方位利用CAD数据,加快产品报价、缩短开发周期、改善客户满意度。

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    图1 轻量化格式多方面应用

    早期数据共享方法存在的问题

    在过去,企业往往根据自身情况选择了不同的CAD/CAM软件,这些软件在开发时使用的语言、内部的数据记录方式和处理方式都不同,因此导致原始设计文件很难在各个CAD/CAM软件中得到转换和共享。

    为了解决此问题,国际上出现了一系列具有代表性的数据交换标准格式,如美国的IGES、ISO的STEP等。而且大多数CAD/CAM系统都声称提供了IGES、STEP的接口,只要在CAD/CAM软件中保存为上述数据交换标准格式,产品模型就能够被其他CAD/CAM软件所读取。

    图2(a)所示是CAD系统生成的零件实体模型,(b)是使用IGES数据交换标准转换后的线框模型。由图可以看出,转换后丢失了实体模型中的几何拓扑关系。

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    图2 实体模型(a)及其IGES转换后的线框模型(b)

    针对常用的IGES和STEP格式,德国Pro STEP用6个软件系统为VDA(德国汽车产品协会)做了一个关于曲面模型转换的对比测试,结果如下:

    ● 99.8%的曲面模型可以成功地使用STEP进行转换;

    ● 92.6%可以成功地使用IGES进行转换。

    可以看出,虽然上述两种格式对数据的转换都起到了一定的辅助作用,但它们任意一个都无法准确完成全部曲面模型的数据转换。此外,两种格式的文件大小显得臃肿,需大型的CAD/CAM软件系统读取等,都不利于实现协同和共享。

    模型轻量化

    模型轻量化是指在保留三维模型基本信息、保证必要的精确度的前提下,将原始的CAD格式文件压缩成只有原格式1/10大小甚至更小的轻量化文件格式,并使模型的可视化与三维软件无关联。

    1.发展现状

    目前,几乎所有的基于产品生命周期管理的软件公司都推出了自己的轻量化格式及可视化方案。下面简要介绍几个当前主流的方案。

    (1) Adobe Systems的U3D方案

    Adobe Systems公司推出的Acrobat3D进一步拓展了Adobe Reader的功能。Acrobat 3D是一个主动性的应用环境并支持很多通用的数据格式,利用它能够从多种工具中导入CAD文件,并转换成Universal 3D(U3D)格式,主流 CAD格式的 3D图像就可以转换汇入AdobePDF文件中,再通过Adobe Reader打开并使用,即可在PDF中实现对产品的旋转、缩放或断面等相对复杂的处理,如图3所示。

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    图3 Adobe Systems的U3D方案

责任编辑:张纯子
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