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Intercambio de datos CAD

El intercambio de datos CAD es un método de intercambio de datos de dibujo utilizado para traducir entre diferentes sistemas de diseño asistido por computadora ( CAD ) o entre C...

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El intercambio de datos CAD es un método de intercambio de datos de dibujo utilizado para traducir entre diferentes sistemas de diseño asistido por computadora ( CAD ) o entre CAD y otros sistemas CAx posteriores. [ 1 ] : 157

Muchas empresas utilizan diferentes sistemas CAD e intercambian formatos de archivos de datos CAD con proveedores, clientes y subcontratistas. [ 2 ] Estos formatos suelen ser propietarios. [ 1 ] : 157 La transferencia de datos es necesaria para que, por ejemplo, una organización pueda estar desarrollando un modelo CAD, mientras que otra realiza trabajos de análisis sobre el mismo modelo; al mismo tiempo, una tercera organización es responsable de la fabricación del producto. [ 3 ]

Desde la década de 1980, han surgido diversas tecnologías CAD . Estas difieren en sus objetivos de aplicación, interfaces de usuario, niveles de rendimiento, estructuras de datos y formatos de archivo. [ 4 ] Para lograr la interoperabilidad, la precisión en el proceso de intercambio de datos es fundamental, y se requieren mecanismos de intercambio robustos. [ 3 ]

El proceso de intercambio se centra principalmente en la información geométrica de los datos CAD, pero también puede abarcar otros aspectos como los metadatos , [ 1 ] : 153 conocimiento, información de fabricación, tolerancias y estructura de ensamblaje.

Existen tres opciones disponibles para el intercambio de datos CAD: traducción directa del modelo, intercambio de archivos neutrales y traductores de terceros. [ 5 ]

Contenido de datos CAD

Aunque inicialmente se dirigía a la información geométrica ( estructura alámbrica , superficies , sólidos y dibujos ) de un producto, hoy en día hay otras piezas de información que se pueden recuperar de un archivo CAD: [ 3 ]

Los distintos tipos de información del producto que abarca el proceso de intercambio pueden variar a lo largo del ciclo de vida del producto. En las primeras etapas del proceso de diseño, se hace mayor hincapié en los aspectos geométricos y de intención del diseño del intercambio de datos, mientras que los metadatos y los datos de la aplicación son más importantes en las etapas posteriores del desarrollo del producto y del proceso. [ 3 ]

Opciones de intercambio de datos

Hay al menos tres formas de intercambiar datos entre diferentes sistemas CAD: a través de una copia impresa o una imagen (por ejemplo, TIFF , GIF , JPEG , BMP o PCX , mediante trazado de imágenes), formatos neutrales para CAD o traductores de archivos CAD de terceros entre formatos de archivo propietarios. [ 5 ] [ 1 ] : 158 Todos tienen sus ventajas y desventajas y pueden ser propensos a errores.

Traducción directa del modelo

Los traductores de datos directos proporcionan una solución directa que implica la traducción de los datos almacenados en una base de datos de producto directamente de un formato de sistema CAD a otro, generalmente en un solo paso. Normalmente existe una base de datos neutral en un traductor de datos directo. La estructura de la base de datos neutral debe ser general, regida por las definiciones mínimas requeridas de cualquiera de los tipos de datos de modelado, e independiente de cualquier formato de proveedor. [ 3 ] Los principales sistemas CAD, como SolidWorks , PTC Creo , Siemens NX y CATIA, pueden leer y/o escribir directamente otros formatos CAD, simplemente utilizando las opciones Abrir archivo y Guardar archivo como . [ 5 ] Esta opción está limitada por el hecho de que la mayoría de los formatos CAD son propietarios, por lo que los traductores directos suelen ser unidireccionales, parcialmente funcionales y no estandarizados. [ 6 ]

Intercambio neutral de archivos

El intercambio de archivos neutros utiliza un formato neutro intermedio para traducir datos entre sistemas CAD. Este método comienza con un preprocesador integrado en el sistema CAD original, que genera el archivo neutro a partir del formato CAD de origen. El sistema CAD de destino procesa posteriormente el archivo neutro y lo convierte al formato nativo de destino. [ 7 ] Algunos formatos neutros están definidos por organizaciones de estandarización como IGES y STEP, mientras que otros son propietarios, pero aún se utilizan ampliamente y se consideran estándares casi industriales. [ 5 ]

Formatos neutrales

DXF ( Formato de intercambio de dibujos )
Desarrollado por Autodesk en 1982 como su solución de interoperabilidad de datos entre AutoCAD y otros sistemas CAD, el formato DXF se basa principalmente en 2D y es una representación de datos etiquetados de toda la información contenida en un archivo de dibujo de AutoCAD. Esto significa que cada elemento de datos en el archivo está precedido por un número entero llamado código de grupo que indica el tipo de elemento de datos siguiente. Dado que la mayoría de los desarrolladores de software de aplicaciones comerciales han optado por admitir el formato nativo DWG de Autodesk para la interoperabilidad de datos de AutoCAD, DXF se ha vuelto menos útil. [ 3 ]
VDA-FS ( Verband der Automobilindustrie – Flächenschnittstelle)
Creado por la Asociación Alemana de la Industria Automotriz en 1982 como un método de interoperabilidad para superficies de forma libre. [ 8 ] Este formato se diferencia de otros formatos en que solo admite la comunicación de datos de curvas y superficies de forma libre con comentarios asociados, pero no otras entidades geométricas o no geométricas. Por lo tanto, se limita a representaciones mediante polinomios paramétricos , pero esto cubre la gran mayoría de los sistemas CAD de forma libre. Incluye superficies de tipo Bézier , B-Spline y producto tensorial de Coons y sus curvas correspondientes. [ 2 ] La especificación VDA-FS se publica en la norma industrial alemana DIN 66301. [ 9 ]
PDES (Especificación de Intercambio de Datos de Producto)
Originado en 1988 bajo el estudio de Interfaz de Datos de Definición de Producto (PDDI) realizado por McDonnell Aircraft Corporation en nombre de la Fuerza Aérea de los EE. UU., PDES fue diseñado para definir completamente un producto para todas las aplicaciones a lo largo de su ciclo de vida previsto, incluyendo geometría, topología, tolerancias, relaciones, atributos y características necesarias para definir completamente una pieza o un conjunto de piezas. PDES puede considerarse una expansión de IGES a la que se le han añadido datos organizativos y tecnológicos. De hecho, la versión posterior de PDES contenía IGES. El desarrollo de PDES bajo la guía de la organización IGES y en estrecha colaboración con la Organización Internacional de Normalización ( ISO ) dio lugar al nacimiento de STEP . [ 3 ]
STEP ( ISO 10303 – Norma para el intercambio de datos de modelos de productos )
El trabajo con la norma ISO 10303 se inició en 1984 y se publicó inicialmente en 1994, con el objetivo de estandarizar el intercambio de datos de productos entre sistemas PLM . Es un conjunto muy completo de especificaciones que abarca muchos tipos de productos diferentes y muchas fases del ciclo de vida. STEP utiliza el formato neutral ISO 10303-11, también conocido como esquema EXPRESS . EXPRESS define no solo los tipos de datos, sino también las relaciones y reglas que se aplican a ellos. [ 5 ] STEP admite el intercambio, el uso compartido y el archivo de datos. Para el intercambio de datos, STEP define la forma transitoria de los datos del producto que se transferirán entre un par de aplicaciones. Admite el uso compartido de datos al proporcionar acceso y operación sobre una sola copia de los mismos datos del producto por más de una aplicación, potencialmente de forma simultánea. STEP también se puede utilizar para respaldar el desarrollo de los propios datos de archivo del producto. [ 3 ] STEP consta de varios cientos de documentos llamados partes . Cada año se agregan nuevas partes o se publican nuevas revisiones de partes anteriores. Esto convierte a STEP en la norma más grande dentro de ISO. Las partes STEP de la serie 200 se denominan Protocolos de Aplicación (AP), [ 5 ] con las partes específicas directamente relacionadas con los sistemas CAD:
    • 203 (Diseño 3D de piezas y ensamblajes mecánicos con control de configuración): se utiliza principalmente para el diseño 3D y la estructura del producto. Es un subconjunto de AP214, pero es el más utilizado.
    • 210 (Ensamblaje electrónico, interconexión y diseño de empaques) – Sistemas CAD para placas de circuitos impresos .
    • 212 (Diseño e instalación electrotécnica) – Sistemas CAD para instalación eléctrica y mazos de cables .
    • 214 (Datos básicos para procesos de diseño mecánico automotriz): Cómo se representa STEP en un archivo de texto para su intercambio.
    • 238 ( STEP-NC Application interpreted model for computernumeric controllers) – Información de procesos de mecanizado CAD, CAM y CNC .
    • 242 (Ingeniería 3D basada en modelos gestionados): la fusión de los dos principales protocolos de aplicación STEP, AP 203 y AP 214.
Parasolid XT
Parte del núcleo de modelado geométrico Parasolid , desarrollado originalmente por Shape Data y actualmente propiedad de Siemens Digital Industries Software . [ 10 ] Parasolid puede representar modelos de estructura alámbrica, superficie, sólidos, celulares y no manifold generales. Almacena información topológica y geométrica que define la forma de los modelos en archivos de transmisión. Estos archivos tienen un formato publicado para que las aplicaciones puedan acceder a los modelos Parasolid sin necesidad de usar el núcleo Parasolid. [ 11 ] Parasolid es capaz de aceptar datos de otros formatos de modelado. Su funcionalidad de modelado tolerante única puede adaptarse y compensar datos menos precisos. [ 12 ]
IGES (Especificación Inicial de Intercambio de Gráficos)
Un formato obsoleto se originó a finales de 1979 y fue publicado inicialmente por el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI) en 1980, antes del despliegue a gran escala de la tecnología CAD en la industria. [ 13 ] Este formato de archivo considera la definición del producto como un archivo de entidades, donde cada entidad se representa en un formato independiente de la aplicación. [ 3 ] Tras el lanzamiento inicial de STEP (ISO 10303) en 1994, el interés en el desarrollo posterior de IGES disminuyó, y la versión 5.3 (1996) fue el último estándar publicado. [ 5 ]

Traductores externos

Varias empresas se especializan en software de traducción de datos CAD que puede leer desde un sistema CAD y escribir la información en el formato de otro sistema CAD. Hay algunas empresas que proporcionan kits de herramientas de software de bajo nivel para leer y escribir directamente los principales formatos de archivo CAD. La mayoría de los desarrolladores de CAD licencian estos kits de herramientas para agregar capacidades de importación y exportación a sus productos. También hay un número significativo de empresas que utilizan los kits de herramientas de traducción de bajo nivel como base para crear aplicaciones de traducción y validación de usuario final independientes. [ 14 ] Estos sistemas tienen su propio formato intermedio propietario, algunos de los cuales permiten revisar los datos durante la traducción. Algunos de estos traductores funcionan de forma independiente, mientras que otros requieren uno o ambos paquetes CAD instalados en la máquina de traducción, ya que utilizan código ( API ) de estos sistemas para leer/escribir los datos. Algunas empresas también utilizan estos kits de herramientas de bajo nivel para crear complementos de importación o exportación para otras aplicaciones CAD.

Lista de kits de herramientas de software para desarrolladores

  • Datakit CrossCad/Ware : SDK para leer y escribir formatos CAD.

Lista de aplicaciones de traducción independientes para usuarios finales

  • Datakit CrossManager : Traductor CAD multiformato.
  • PolyTrans|CAD : Traductor CAD multiformato.
  • Transmagic : Traductor CAD multiformato.

Lista de complementos para aplicaciones CAD

  • Datakit CrossCad/Plg : Importación y exportación de complementos para Rhino, SOLIDWORKS, ...
  • PolyTrans|CAD : Plugins de importación/exportación para 3ds Max, Maya, CADMATIC y Visual Components.
  • Traductores potentes : Importa plugins para 3dsMax.

calidad del intercambio de datos

La calidad de los datos puede abordarse de forma intrínseca y extrínseca. Los problemas intrínsecos se refieren a la estructura del modelo CAD antes de que comience cualquier proceso de traducción, mientras que los problemas extrínsecos se refieren a los que surgen durante la traducción. El desarrollo de STEP es la mejor solución para resolver los problemas extrínsecos, ampliando sus capacidades actuales para admitir secciones paramétricas 2D, ensamblajes paramétricos 3D y modelado basado en el historial. La calidad de los datos del producto es fundamental para evitar problemas intrínsecos de intercambio de datos y simplificar la integración de aplicaciones posteriores en la cadena de diseño.

Como cada sistema CAD tiene su propio método para describir la geometría, tanto matemática como estructuralmente, siempre hay cierta pérdida de información al traducir datos de un formato CAD a otro. Un ejemplo es cuando la traducción se realiza entre sistemas CAD que utilizan diferentes núcleos de modelado geométrico, en el que las inconsistencias de la traducción pueden generar anomalías en los datos. [ 3 ] Los formatos de archivo intermedios también tienen limitaciones en lo que pueden describir y pueden ser interpretados de manera diferente tanto por el sistema emisor como por el receptor. Por lo tanto, es importante al transferir datos entre sistemas identificar qué se necesita traducir. Si solo se requiere el modelo 3D para el proceso posterior, entonces solo se necesita transferir la descripción del modelo. Sin embargo, existen diferentes niveles de detalle. Por ejemplo: ¿son los datos de estructura alámbrica, superficie o sólido?; ¿se requiere la información de topología ( BREP )?; ¿deben conservarse las identificaciones de caras y aristas en modificaciones posteriores?; ¿debe conservarse la información y el historial de características entre sistemas?; y ¿debe transferirse la anotación PMI ? Con los modelos de producto, puede ser necesario conservar la estructura de ensamblaje. [ 5 ] Si es necesario traducir dibujos, la geometría alámbrica normalmente no representa un problema; sin embargo, el texto, las dimensiones y otras anotaciones pueden serlo, especialmente las fuentes y los formatos. Independientemente de los datos que se deban traducir, también es necesario conservar los atributos (como el color y la capa de los objetos gráficos) y los metadatos almacenados en los archivos.

Algunos métodos de traducción son más eficaces que otros para la transferencia de datos entre sistemas CAD. Los formatos nativos ofrecen una traducción sencilla de sólidos 3D, pero aun así existen algunos inconvenientes que conviene tener en cuenta. Si dos sistemas CAD utilizan representaciones diferentes para un mismo tipo de geometría, en algún momento la representación debe convertirse o incluso descartarse, independientemente del tipo de traducción. Los formatos neutros modernos están diseñados para solucionar este problema. Los formatos neutros antiguos, como IGES, pueden presentar algunos problemas de traducción [ 15 ] , como la pérdida del color original de las piezas o la posición incorrecta de los cuerpos. Esto ya no ocurre con los estándares modernos, como STEP AP242, que incorpora propiedades de validación. Las propiedades de validación son características clave del modelo (centro de gravedad de un sólido, área húmeda de una superficie, características PMI o incluso puntos de control en una forma), almacenadas por el sistema emisor y verificadas por el sistema receptor. Esto permite controlar la calidad de los datos importados. La calidad del intercambio de datos mediante STEP es tan importante que asociaciones independientes (AFNeT, PDES, inc., ProSTEP iViP) realizan pruebas de rendimiento periódicas para comprobar los intercambios entre diversos sistemas CAD y PLM.

Algunos sistemas CAD tienen funcionalidades para comparar la geometría de dos modelos. [ 16 ] [ 17 ] Así, el usuario puede comparar el modelo antes y después de la traducción de un CAD a otro para estimar la calidad de la traducción y corregir los defectos encontrados. Pero a menudo dichas funcionalidades solo pueden comparar las teselaciones de dos modelos. Es un problema algorítmico realmente difícil comparar los elementos topológicos de dos modelos 3D y restaurar su asociatividad para mostrar grupos de caras modificadas, porque hay representaciones muy diferentes de los datos geométricos en diferentes sistemas CAD, pero a veces es posible. Por ejemplo, el componente LEDAS Geometry Comparison basado en el kernel C3D puede integrarse en un sistema CAD (como Autodesk Inventor , [ 18 ] ) para comparar modelos 3D e identificar todas las diferencias entre ellos. [ 19 ]

Maquetas digitales MultiCAD

Dos tendencias en la gestión del ciclo de vida del producto (PLM) de CAD/CAM/CAE han impulsado la tecnología de intercambio de datos CAD. Una es la necesidad de una interacción fluida en las empresas multiCAD actuales. La otra es la creciente dependencia de maquetas digitales para visualizar, diseñar en contexto, simular y analizar ensamblajes a gran escala antes de la fabricación del producto físico. Los avances continuos en la tecnología de intercambio de datos han permitido satisfacer en gran medida estas necesidades.

La capacidad de visualizar ensamblajes de tamaño mediano, e incluso grande, fue uno de los primeros éxitos de estos formatos de traducción CAD. Las mejoras en el hardware y el desarrollo de formatos ligeros permitieron trabajar con ensamblajes de mayor tamaño.

Los avances actuales permiten ahora la creación de maquetas activas. Esta tecnología facilita el diseño en contexto con simulaciones como el análisis de holguras dinámicas y la generación automática de envolventes de movimiento. Las maquetas activas permiten editar componentes directamente desde el ensamblaje multi-CAD. Las visualizaciones con diferentes niveles de detalle permiten un rendimiento interactivo incluso en ensamblajes de gran tamaño.

Intercambio de datos CAD a CAM

La programación NC generalmente requiere que la geometría recibida de un sistema CAD, ya sea en formato alámbrico, de superficie, sólido o combinado, esté libre de irregularidades e inconsistencias que puedan haber surgido durante la fase CAD de creación de la geometría. Por lo tanto, el intercambio de datos entre CAD y CAM debe incluir herramientas para identificar y corregir dichas inconsistencias. Estas herramientas suelen estar incluidas en el software de intercambio de datos de cada solución CAM.

En un entorno PLM real, el intercambio de datos CAD a CAM debe ir más allá de la simple transferencia de geometría. La información de fabricación del producto , ya sea generada por el diseñador para su uso en la fabricación o por la organización de fabricación para su uso en el diseño, debe formar parte del sistema de intercambio de datos. STEP-NC se diseñó para transferir GD&T y otra información de fabricación del producto a través de CAD y CAM a una máquina CNC.

Véase también

Referencias

  1. 1 2 3 4 5 Schoonmaker, Stephen J. (2003). The CAD guidebook  : a basic manual for understanding and improving computer-aided design . Nueva York: Marcel Dekker. ISBN 0-8247-0871-7OCLC 50868192​​ 
  2. 1 2 Nowacki, H.; Dannenberg, L. (1 de enero de 1986). Encarnação, Prof Dr. Ing José; Schuster, Dr. Ing Richard; Vöge, Dr. Ing Ernst (eds.). Interfaces de datos de productos en aplicaciones CAD/CAM . Computación simbólica. Springer Berlín Heidelberg. págs. 150-159 . doi : 10.1007/978-3-642-82426-5_13 . ISBN  978-3-642-82428-9.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Xu, X. (2009). Integración del diseño asistido por computadora avanzado, la fabricación y el control numérico: Principios e implementaciones . Hershey, PA: Information Science Reference. 
  4. ↑ Schuster, R. (1986-01-01). "Avances en el desarrollo de interfaces CAD/CAM para la transferencia de datos de definición de producto". En Encarnação, Prof. Dr. Ing. José; Schuster, Dr. Ing. Richard; Vöge, Dr. Ing. Ernst (eds.). Interfaces de datos de producto en aplicaciones CAD/CAM . Computación simbólica. Springer Berlin Heidelberg. pp. 238–251 . doi : 10.1007/978-3-642-82426-5_21 . ISBN  978-3-642-82428-9.
  5. 1 2 3 4 5 6 7 8 Chang, K.-H. (2014). Modelado de diseño de productos mediante CAD/CAE . Kidlington, Oxford, Reino Unido: Academic Press. 
  6. ↑ Bondar Sergej; Shammaa Abdul; Stjepandić Josip; Tashiro Ken (2015). "Avances en la traducción de características CAD parametrizadas" . Análisis transdisciplinario del ciclo de vida de los sistemas . Avances en ingeniería transdisciplinaria. Vol. 2. IOS Press. págs. 615–624 . doi : 10.3233/978-1-61499-544-9-615 .  
  7. ↑ Choi, G.-H.; Mun, D.-H.; Han, S.-H. (1 de enero de 2002). "Intercambio de modelos de piezas CAD basado en el enfoque macroparamétrico". Revista internacional de CAD/CAM . 2 (1): 13– 21. S2CID 11659726 . 
  8. ↑ "Interfaces de datos de producto en aplicaciones CAD/CAM: diseño, implementación y experiencias". Computer-Aided Design . 19 (3): 158. 1987. doi : 10.1016/0010-4485(87)90208-9 .
  9. ↑ Phebey, T. (1986-01-01). "La implementación de la interfaz de datos geométricos VDAFS en el sistema CAD/CAM CDS 4000 de Computervision". En Encarnação, Prof. Dr. Ing. José; Schuster, Dr. Ing. Richard; Vöge, Dr. Ing. Ernst (eds.). Interfaces de datos de producto en aplicaciones CAD/CAM . Computación simbólica. Springer Berlin Heidelberg. pp. 176–183 . doi : 10.1007/978-3-642-82426-5_16 . ISBN  978-3-642-82428-9.
  10. ↑ Weisberg, DE (2008). La revolución del diseño de ingeniería: las personas, las empresas y los sistemas informáticos que cambiaron para siempre la práctica de la ingeniería . Recuperado el 29 de octubre de 2016 de http://www.cadhistory.net. Archivado el 15 de abril de 2018 en Wayback Machine.
  11. ↑ Siemens. (2008, abril). Referencia del formato Parasolid XT. Recuperado el 29 de octubre de 2016 de http://www.plm.automation.siemens.com/de_de/Images/XT_Format_April_2008_tcm73-62642.pdf . Archivado el 9 de noviembre de 2016 en Wayback Machine.
  12. ^ Radhakrishnan, P. y Subramanyan, S. (1994). CAD/CAM/CIM .
  13. ↑ Björk, Bo-Christer; Laakso, Mikael (2010). "Estandarización CAD en la industria de la construcción: una visión de proceso". Automation in Construction . 19 (4): 398– 406. doi : 10.1016/j.autcon.2009.11.010 . hdl : 10227/550 .
  14. ↑ Yares, E. (28 de noviembre de 2012). Interoperabilidad CAD en la actualidad. Design World . Recuperado el 29 de octubre de 2016 de http://www.designworldonline.com/cad-interoperability-today
  15. ↑ Dimitrov, L., & Valchkova, F. (2011). Problemas con el intercambio de datos 3D entre sistemas CAD que utilizan formatos neutros. Proceedings in Manufacturing Systems, 6 (3), 127-130. Recuperado el 30 de octubre de 2016 de http://www.icmas.eu/Journal_archive_files/Vol6-Issue3-2011-PDF/127-130_Dimitrov.pdf
  16. ↑ "Comparar piezas y dibujos" . 27/11/2017.
  17. ↑ Madhavi, Ramesh. "Comparación de dibujos, modelos y PCB con PTC Creo View" .
  18. ↑ "Licencia para el complemento LEDAS Geometry Comparison para Inventor" . 21 de abril de 2016.
  19. ↑ "La función de comparación de geometría de LEDAS ahora admite todos los formatos MCAD principales con las bibliotecas DATAKIT" . 17 de febrero de 2015.