第四章 CADCAM建模技术及产品数据模型.ppt

IGES起始段的格式 初始图形交换规范IGES(2) （2）IGES元素 描述产品形状的几何元素 描述尺寸标注及工艺信息的标注图形元素 描述逻辑关系的属性和结构元素 （3）IGES在应用中的问题和发展 成功： 不同CAD系统之间工程图样信息的交换 通过传递的几何数据实现运动模拟和动态试验 CAD与NC系统之间的联系 CAD与FEM (Finite Element Method 有限元方法)系统的连接 初始图形交换规范IGES(3) 问题： 元素范围有限。主要是几何方面的信息。 占用的存储空间较大。固定的数据格式和存储长度，数据文件稀疏。 时常发生传递错误。语法上的二义性。 产品数据交换标准STEP STEP技术为CAD／CAM系统提供了一种中性机制，它规定了产品设计、制造以至于产品全生命周期内所需的有关产品形状、解析模型、材料、加工方法、装配顺序、检验测试等方面信息的定义和数据交换的外部描述。 能解决生产过程中产品信息的共享以及从根本上解决CIMS信息的集成问题。 STEP的组成 描述方法：提供描述产品数据模式的方法 集成资源：用EXPRESS描述的集成产品模型，分为通用资源和应用资源 应用协议：以文件方式说明如何用标准STEP的集成资源来解释不同应用系统的信息需求 实现方法：形成符合STEP标准的信息和数据的存取与交换方法或格式。 一致性测试：测试软件的可信度及检验应用程序是否符合应用协议中一致性的要求。一般分为结合应用程序实例的测试和抽象测试两类。 分成七个系列文件：0、10、20、30、40、100、200 STEP体系结构 三个层次结构： 应用层：描述各应用领域的需求模型。 逻辑层：对需求模型进行分析，形成统一的产品信息模型 物理层：将信息模型转变为易懂的正文编码 优点：将产品的信息描述与为进行数据交换而采用的实现方法分开处理 产品数据交换标准STEP 数据交换实现方法 文件交换 应用程序接口（API） 数据库 STEP规范中的产品模型描述 基本模型：几何模型、拓扑模型、形状模型、形状特征模型、公差模型、表面状况模型、材料模型、显示模型 应用模型：附加信息，对产品应用领域必不可少。为许多应用领域提供了统一产品信息描述方法 智能模型：智能模型基于知识的软件开发模型，它与专家系统结合在一起。该模型应用基于规则的系统，采用归纳和推理机制。 生物模型：生物模型生产系统要求每个生产环节都有自发性、自律性和自协调能力，出现问题就地解决。每个基层单位不但有自主性和主动性，而且能保证总体规划上相互协调一致性。 * * 边界表示法的特点 边界表示法的优点在于含有较多的关于面、边、点 及其相互关系的信息，可通过人机交互对物体模型进行局部修改 有关物体生成原始信息，基本体定义，如何拼合等无法提取 描述所需信息量较大，信息冗余。 -- U 构造立体几何法（GSG） 通过基本体素及它们的集合运算(交，并，差)进行表示的。 -- -- CSG法的特点 存储基本体素＋变换矩阵，CSG法数据量只有BRep法的1/10 描述复杂物体有一定局限性 隐式模型，不存储物体的详细几何信息 可实现整体修改，而局部修改难 基本思想 在一个系统中采用不同形式的表示方法，常见的CSG法和Brep混合，在原来CSG的结点上扩充一级边界数据结构。 特点 (1) 可实现快速图形显示 (2) 由于起主导作用的是CSG结构，局部修改等仍不可实现。 混合模式 基本思想 通过一系列空间单元构成图形来表示物体，单元Cell都是具有一定大小的立方体。是一种数字化的近似表示法。 特点： (1) 要求大量存储空间 (2) 没有点线面的概念，不能表达物体任意两部分之间的关系。只是空间近似。 (3)算法简单，是物性计算和有限元划分的基础。 空间单元表示法 基本思想：通过一系列空间单元构成的图形表示物体 单元为具有一定大小的平面或立方体，计算机内部通过定义各单元的位置是否被实体占有来表达物体 算法比较简单，便于进行几何运算及做出局部修改，常用来描述比较复杂，尤其是内部有孔，或具有凸凹等不规则表面的实体 　要求有大量的存储空间，没有关于点、线、面的概念，不能表达一个物体两部分之间的关系 空间单元表示法 空间单元表示法计算机内部表示 四叉树（二维），八叉树（三维） 数学意义： 一个平面半空间可通过一个无限平面和法向向量来定义。 特点 可实现局部修改 容易引进自由曲面 使CSG数据结构在形式上向着面模式过渡。 半空间法（以CSG为基础） 实体建模计算机内部表示发展趋势 (1) 采用混合模式 (2) 以精确表示形式存储曲面实体模型 (3) 引入参量化、变量化建模方法，便于设计修改 (4) 采用特征建模技术，实现系统集成。 第3节 特征建模技术 特征