Trao đổi dữ liệu CAD và tiêu chuẩn CAD

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

Mục lục
Chương 2: Trao đổi dữ liệu CAD và Tiêu chuẩn CAD…………….......................2
I. Tóm tắt……………………………………………………………...................3
II. Vấn đề nhân công………………………………………………..……………4
III. Hạt nhân CAD……………………………………………………………….5
IV.Tương tác dữ liệu…………………………………………………………….6
V.Các loại chuyển đổi dữ liệu khác nhau………………………………………..7
VI.Hai mặt cốt lõi của hệ thống CAD……………………………………………8
VII.Trình biên dịch dữ liệu trực tiếp……………………………………………..8
VIII.Biên dịch viên trung gian………………………………………………….10
8.1 DXF...……………………………………………………………………11
8.2 IGES……………………………………………………………………..13
8.3 PDES…………………………………………………………………….14
8.4 STEP…………………………………………………………………….17
IX. Thảo luận…………………………………………………………………..25
X. Kết luận……………………………………………………………………..28
Các tài liệu tham khảo………………………………………………………….30

Nhóm 2 - 2


GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

Chương 2

Trao đổi dữ liệu CAD và Tiêu chuẩn CAD

I.

TÓM TẮT

Ngày nay, ngày càng nhiều công ty hơn bao giờ hết tham gia sản xuất các
bộ phận khác nhau của cùng một sản phẩm cuối cùng và họ sử dụng nhiều nhà
thầu phụ khác nhau. Mỗi nhà thầu phụ sẽ tham gia vào một hoặc một số phần của
sản phẩm. Tuy nhiên, nhiều công ty thường ở cách xa nhau, có thể ở bất kỳ đâu
trên thế giới. Sự gia tăng những nỗ lực toàn cầu như vậy phát sinh ra nhu cầu chia
sẻ thông tin giữa các nhà cung cấp cùng tham gia vào dự án. Việc chuyển dữ liệu
là thực sự cần thiết. Ví dụ, một tổ chức có thể phát triển mô hình CAD, trong khi
tổ chức khác thực hiện phân tích mô hình đó, đồng thời tổ chức thứ ba chịu trách
sản xuất sản phầm. Việc truyền dữ liệu chính xác lúc này trở nên vô cùng quan
trọng. Như vậy, việc tạo ra một phương thức truyền dữ liệu chính xác là rất cần
thiết.
Vấn đề tương thích CAD - sử dụng một hệ thống CAD trong nhà, nhưng cần
phải phân phối thiết kế hoặc nhận thiết kế từ một hệ thống khác, đặt ra thách thức
đối với các ngành như ô tô, hàng không vũ trụ, đóng tàu, thiết bị nặng và các nhà
sản xuất thiết bị gốc công nghệ cao và nhà cung cấp của họ. Cần nghiên cứu vấn
đề và xác định cách dữ liệu mô hình kỹ thuật được phân phối ngày hôm nay cho
nhà sản xuất và nhà cung cấp, cách CAD chuyển đổi, dịch hình học và / hoặc tính
tương thích CAD dựa trên tính năng được xử lý, với chi phí nào, và theo thẩm
quyền nào.
Chương này khám phá các cách khác nhau để thực hiện chuyển giao quan
trọng này. Ta sẽ chú ý tới việc trao đổi dữ liệu và các tiêu chuẩn cho các hệ thống
CAD 3-D. Từ các định dạng dữ liệu CAD có rất nhiều việc phải làm với các hạt
nhân điều chỉnh cấu trúc dữ liệu và các định dạng dữ liệu CAD, một số hạt nhân
CAD phổ biến được bàn luận. Khả năng tương tác dữ liệu phần bao gồm các loại

ngôn ngữ và chuyển đổi dữ liệu khác nhau. Việc sử dụng file trung gian hoặc các
Nhóm 2 - 3


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

giao thức trao đổi dữ liệu tiêu chuẩn hóa là một trong những phương pháp tự
nhiên để trao đổi dữ liệu và chia sẻ dữ liệu. Chủ đề này được đề cập ở cuối chương
này.

II. VẤN ĐỀ NHÂN CÔNG
Máy tính và công nghệ thông tin đã được đưa vào ngành công nghiệp trong
một quảng cáo đặc biệt cách đầu tiên làm giảm các tắc nghẽn đặc biệt trong các
quy trình công nghiệp. Không cần suy nghĩ về ảnh hưởng đến doanh nghiệp tổng
thể và vấn đề hội nhập. Mọi nỗ lực để giải quyết với việc trao đổi dữ liệu cũng
theo một cách đặc biệt (Bloor & Owen, 2003). Như máy tính được sử dụng ngày
càng nhiều trong tất cả các tầng lớp của một tổ chức, đặc biệt là sản phẩm quá
trình phát triển, trao đổi dữ liệu và chia sẻ hiện đã tăng lên đầu chương trình nhiều
doanh nghiệp. Những ngày này, các trường hợp công nghiệp liên quan đến
chuyển đổi dữ liệu CAD không khó đi qua. Hãy xem xét nhà sản xuất ô tô lớn
như General Motor (GM®). Các nhà máy có cơ sở tại 30 tiểu bang của Hoa Kỳ
và 33 quốc gia. Phụ tùng cho xe hơi có thể đến từ trong và ngoài nước Mỹ. Các
bộ phận này được thiết kế và sản xuất theo với các thông số được quy định bởi
GM®. Các công ty thiết kế các bộ phận này có thể không sử dụng cùng một hệ
thống CAD, do đó cần thiết phải chuyển đổi dữ liệu. Ngoài ra còn có một nhu cầu
để chia sẻ dữ liệu giữa các bên khác nhau của nhóm thiết kế. Đẩy cho một CAD
duy nhất hệ thống trong chuỗi cung ứng sẽ không bán. Điều này là bởi vì bất kỳ
công ty nào cũng có các doanh nghiệp có thể dẫn đến lựa chọn một hệ thống CAD

khác phù hợp với nhiều loại các ứng dụng. Các công ty có nhiều doanh nghiệp đa
dạng hơn có thể sẽ duy trì hai hoặc hơn hai hệ thống CAD hoặc CAD / CAM.
Trong trường hợp này, dữ liệu không tương thích thậm chí tồn tại trong chính
công ty.
Khi làm việc với các tổ chức khác, định dạng dữ liệu thiết kế trao đổi có xu
hướng phụ thuộc vào nguồn gốc của nó. Dữ liệu thiết kế từ khách hàng và đối tác
là nhiều khả năng được phân phối ở định dạng CAD gốc. Dữ liệu thiết kế từ nhà
cung cấp có nhiều khả năng nhất được nhận ở định dạng trung tính. Điều này một
phần cho thấy mức độ nhận thức về dữ liệu gia tăng trao đổi giữa các nhà cung
cấp. Thiết kế dữ liệu từ các nhóm kỹ thuật nội bộ khác phần lớn được phân phối
ở định dạng CAD gốc thay vì định dạng trung gian.
Điều đáng chú ý là việc chuyển dữ liệu giữa các hệ thống CAD khác nhau
phải nắm lấy mô tả sản phẩm hoàn chỉnh được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu của nó.
Nhóm 2 - 4


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

Điều này bao gồm dữ liệu hình học, siêu dữ liệu (dữ liệu phi đồ họa), dữ liệu ý
tưởng thiết kế và dữ liệu ứng dụng. Cả hai dữ liệu hình học và dữ liệu ý tưởng
thiết kế đã được giải quyết trong Chương I. Siêu dữ liệu là thông tin (ví dụ: dấu
thời gian và chủ sở hữu dữ liệu) về một dữ liệu cụ thể (ví dụ: dữ liệu hình học).
Điều này cho thấy dữ liệu được sử dụng để phục vụ cho sự hiểu biết, sử dụng và
quản lý dữ liệu hạt nhân CAD. Dữ liệu ứng dụng bao gồm bất kỳ thông tin nào
liên quan đến việc sản xuất và ứng dụng Fnal thiết kế, ví dụ: dụng cụ, đường dẫn
dao NC, dung sai, lập quy trình gia công và hóa đơn vật liệu. Các loại dữ liệu
cũng phụ thuộc vào các giai đoạn khác nhau của vòng đời sản phẩm trong đó dữ
liệu được sử dụng. Ở một số trường hợp, dữ liệu có thể được sử dụng một phần

hoặc toàn bộ trong khi ở những nơi khác, dữ liệu có thể được sử dụng với sự kết
hợp của các loại khác nhau. Ví dụ, trong khi ở giai đoạn thiết kế tầm quan trọng
là các yêu cầu của khách hàng đưa ra, do đó hình học và thiết kế dữ liệu có liên
quan hơn. Ít được cung cấp cho siêu dữ liệu. Siêu dữ liệu có thể rất quan trọng
khi tương tác với các hệ thống khác nhau và nhiều người dùng.

III. HẠT NHÂN CAD
Các định dạng dữ liệu CAD được điều chỉnh bởi các hạt nhân (solid) mà dựa
vào đó hệ thống CAD được xây dựng. Điều này đúng với cả hệ thống CAD trước
đây như đã thảo luận trong Chương I. Một hạt nhân mô hình hóa là một tập hợp
các lớp và các thành phần bao gồm các hàm toán học thực hiện các nhiệm vụ mô
hình hóa specifc. Một hạt nhân mô hình hóa có thể hỗ trợ mô hình hóa rắn, mô
hình hóa tế bào tổng quát và mô hình hóa bề mặt / trang mô hình. Nó có thể chứa
các chức năng như tạo và chỉnh sửa mô hình (ví dụ: các toán tử mô hình hóa
Boolean), hỗ trợ mô hình hóa tính năng, bề mặt nâng cao, dày và rỗng, trộn và
mô hình hóa trang tính và flleting. Hầu hết các hạt nhân cũng cung cấp đồ họa và
hiển thị hỗ trợ, bao gồm cả đường nét đứt, nét liền và bản vẽ, cũng như chức năng
tessellation và bộ câu hỏi mô hình dữ liệu. Giao diện đồ họa CAD (GUI) với các
chức năng của hạt nhân thông qua giao diện người dùng ứng dụng. Lấy
Parasolid® mô hình hóa hạt nhân làm ví dụ, cung cấp khả năng biểu diễn kỹ thuật
số 3D cho Giải pháp NX ™, Solid Edge, Femap và Teamcenter. Ứng dụng dựa
trên 3D tương tác với Parasolid® thông qua một trong ba giao diện của nó như
trong Hình 2.1: Parasolid® Giao diện hạt nhân (PK), Giao diện hạt nhân (KI) và
Giao diện hướng xuống (DI).

Nhóm 2 - 5


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

Hình 2.1: Sơ đồ làm việc của hạt nhân

Trong những năm qua, các hạt nhân khác nhau đã được phát triển và được
chấp nhận bởi các hệ thống CAD khác nhau (Bảng 2.1). Một số là độc quyền;
những người khác sử dụng thông tin phổ biến thông qua cấp phép, ví dụ: ACIS®
của Tổng công ty Công nghệ Không gian và Parasolid® của UGS.

IV. TƯƠNG TÁC DỮ LIỆU
Sự mâu thuẫn xảy ra khi sử dụng các hạt nhân mô hình hóa khác nhau. Hậu
quả của những mâu thuẫn này có thể có nghĩa là bất thường trong dữ liệu. Kinh
nghiệm thu được bởi một số Parasolid® khách hàng cho thấy có tới 20% các mô
hình được nhập từ một hạt nhân khác có lỗi mà phải được sửa lại (CAD-User,
2000).
Nhóm 2 - 6


GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

V.

CÁC LOẠI CHUYỂN ĐỔI DỮ LIỆU KHÁC
NHAU

Các công ty khác nhau xử lý chuyển đổi CAD theo nhiều cách khác nhau.
Khi một mô hình sản phẩm nhận được theo các định dạng trao đổi dữ liệu trung
gian như STEP (Standard for Exchange) của mô hình dữ liệu sản phẩm) (ISO

10303-1, 1994) và IGES (Tiêu chuẩn trao đổi đồ họa ban đầu) (IGES, 1998), công
ty có thể chọn “thiết lập lại” hoặc tạo lại các tính năng dựa trên mô hình dữ liệu
nhận được. Bài tập này được gọi là "làm chủ lại" một mô hình. Làm chủ lại là cần
thiết vì hiện tại STEP và IGES chỉ có thể mô tả hình học thuần túy của mô hình
và dữ liệu tôpô (mô hình dữ liệu giả, tương tự như mô hình từ một hệ thống CAD
miễn phí trước đây) trừ đi tất cả các dữ liệu liên quan đến sản phẩm khác như tính
năng thiết kế và dung sai. Ngoài ra, công ty có thể từ bỏ nó vì nó có thể là một
bài tập tốn kém để
Bảng 2.1. Hệ thống CAD và nhân mô hình hóa rắn của họ
Ứng dụng CAD
ACIS
ADINA
AutoCAD
CADKEY
Catia
I-DEAS
IronCAD
IX Design
Mechanical Desktop
MicroStation
Pro/Engineer
SolidEdge
SolidWorks
ThinkDesign
NX
VX CAD/CAM

Hạt nhân
Parasolid
*

Proprietary

*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*

làm chủ lại mô hình. Khi mô hình dữ liệu độc quyền của nhà cung cấp (thường
chứa tính năng thông tin) được nhận, các công ty có thể chọn làm chủ lại hoặc
Nhóm 2 - 7


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

gửi dữ liệu cho người khác các công ty để làm chủ lại. Đã có những cách tiếp cận
hướng kỹ thuật khác nhau được khám phá bởi các các công ty và nhà phát triển
phần mềm. Sử dụng hạt nhân mô hình hóa kép là một lựa chọn. Sử dụng của cái

gọi là dịch giả dữ liệu trực tiếp là cái khác. Một số nghiên cứu đã được thực hiện
với một nỗ lực làm phong phú các định dạng fle trung lập (như STEP) với thông
tin tính năng cũng như các dữ liệu sản phẩm khác như dung sai.

VI. HAI MẶT CỐT LÕI CỦA HỆ THỐNG CAD
Đây là một loại khá độc đáo của hệ thống CAD với hai hạt nhân khác nhau
được xây dựng thành một hệ thống. Ví dụ phổ biến nhất là IronCAD®, chính thức
chỉ có trong một hệ thống ACIS® , hiện đã được kết hợp với Parasolid® để trở
thành hệ thống 2 nhân đầu tiên. IronCAD® sử dụng cả hai hạt nhân đồng thời,
chuyển đổi qua lại khi cần thiết. Lợi ích rõ ràng chính là khả năng làm việc trên
các mô hình phát triển theo một trong hai hạt nhân, thậm chí đến mức độ kết hợp
dữ liệu từ một trong hai hạt nhân vào một mô hình duy nhất. Điều thú vị là hệ
thống hạt nhân kép này đã được phát triển với một nhân khác. Việc chuyển đổi
từ một hạt nhân đến đầu kia trong IronCAD® chỉ xảy ra khi có vấn đề trong một
biên dạng uốn cong phức tạp - mà chỉ có thể được xử lý bởi nhân kia. Việc
chuyển đổi nano giây gần như là vô hình đối với người dùng. Một hệ thống CAD
kép hạt nhân là CAXA™ (một lần nữa, Parasolid® và ACIS®). CAXA™ là một
hệ thống quản lý thiết kế sản phẩm và dữ liệu hợp tác. Nó là trở thành nhà lãnh
đạo thị trường PLM ở Trung Quốc cũng như một nhà cung cấp chính của công
nghệ PLM trên toàn thế giới. Tùy chọn này hiệu quả khi ACIS® và Parasolid®
là các định dạng dữ liệu có liên quan. Mặc dù nó đã được chứng minh là vô cùng
khó khăn để xây dựng một hệ thống như vậy. Hơn nữa, có rất nhiều số lượng hạt
nhân CAD và định dạng dữ liệu CAD trên thị trường. Cách tiếp cận này chỉ một
phần giải quyết các vấn đề.

VII. TRÌNH BIÊN DỊCH DỮ LIỆU TRỰC TIẾP
Dịch dữ liệu trực tiếp như trên (Hình 2.2) cung cấp một giải pháp trực tiếp
mà đòi hỏi phải chuyển các dữ liệu mô hình lưu trữ trong một cơ sở dữ liệu sản
phẩm trực tiếp từ một định dạng hệ thống CAD khác, thường trong một
bước. Thường tồn tại một cơ sở dữ liệu trung gian trong một phiên dịch dữ liệu

Nhóm 2 - 8


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

trực tiếp. Cấu trúc của cơ sở dữ liệu trung gian phải chung, chi phối bởi các định
nghĩa yêu cầu tối thiểu của bất kỳ các loại mô hình dữ liệu, và được độc lập với
bất kỳ định dạng nhà cung cấp nào.
Một ví dụ điển hình cho dịch dữ liệu trực tiếp là CADporter từ Elysium ™
(Dean, 2005). CADporter không phải là phần mềm CAD để làm mô hình, mà
đúng hơn là một trình đọc file CAD. Sản phẩm này có thể đọc các định dạng khác
nhau của file CAD từ các nhà cung cấp khác nhau. Hình 2.3 cho thấy một sự
tương tác giữa các nhà cung cấp CAD với Elysium ™ hoạt động từ bên trong
SolidWorks®. Như mô tả, đó là một chuyển hai chiều giữa các hệ thống
CAD. Với loại hình này, một hệ thống CAD có thể nhập một Pro/E® Part và viết
lại nó để một định dạng nhà cung cấp như định dạng DWG AutoCAD® hay
Catia®.
Tuy nhiên, như các mô hình CAD trở nên phức tạp hơn nên khả năng lỗi
của bản dịch gia tăng. Khi điều này xảy ra, mô hình cần phải được đơn giản hóa
hoặc tái mô phỏng. Phần còn lại của phần này thảo luận về một số định dạng trao
đổi dữ liệu sản phẩm nêu trên.

Hình 2.2.Dữ liệu được dịch trực tiếp.

Nhóm 2 - 9


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

Hình 2.3. truyền dữ liệu hai chiều sử dụng Elysium ™

VIII. BIÊN DỊCH VIÊN TRUNG GIAN
Người ta sẽ cho rằng các giải pháp đã thảo luận về việc sử dụng Elysium ™
như là dữ liệu trung gian “đệm” là trong thực tế một số loại dịch chung. Trong
khi điều này có thể đúng, dữ liệu Elysium ™ là không minh bạch cho người
dùng. Các loại thực sự của dịch chung chuyển đổi định dạng dữ liệu CAD độc
quyền sang một định dạng dữ liệu và ngược lại trung gian, và dữ liệu trung gian
này được thực hiện có sẵn cho người sử dụng (Hình 2.4). Định dạng dữ liệu trung
gian này có thể là của một định dạng dữ liệu quốc tế hoặc ngành công nghiệp
chấp nhận hoặc một định dạng dữ liệu độc quyền. Có một vài tiêu chuẩn công
nghiệp phổ biến như:
•
•
•
•

DXF (định dạng bản vẽ) (DXF, 2007)
PDES (sự thay đổi dữ liệu sản phẩm ) (PDES, 2007)
IGES (Initial Graphic Trao đổi tiêu chuẩn) (IGES, 2007)
STEP (Tiêu chuẩn cho Sở Giao dịch dữ liệu mô hình sản phẩm) (ISO
10.303-1, 1994)
• XML (Extensible Markup Language) (XML, 2007)
Nhóm 2 - 10


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

• 3DXML (3D Extensible Markup Language) (3DXML, 2007)
• Các định dạng khác

8.1 DXF
DXF là định dạng tập tin CAD của AutoCAD®, được phát triển bởi
Autodesk như giải pháp của họ để cho phép khả năng tương tác dữ liệu giữa
AutoCAD® và các chương trình khác. DXF ban đầu được giới thiệu trong tháng
mười hai năm 1982 như một phần của AutoCAD® 1.0, và được dự định

Hình 2.4 Biên dịch viên trung gian
cung cấp một đại diện chính xác của dữ liệu trong các định dạng tập tin gốc
AutoCAD®, DWG (Drawing), có thông số kỹ thuật chưa bao giờ được công
bố. Định dạng này đã trở thành định dạng dữ liệu đầu tiên của các định dạng
truyền dữ liệu sử dụng trong CAD. DXF chủ yếu là một định dạng dữ liệu 2D cơ
bản.
Nhóm 2 - 11


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

Phiên bản của AutoCAD® phát hành 10 (Tháng 10 năm 1988) và tăng hỗ
trợ cả hai ASCII và nhị phân của DXF. Phiên bản trước chỉ có thể hỗ trợ các hình
thức ASCII. Ngày nay, các nhà phát triển phần mềm ứng dụng thương mại gần
như tất cả các quan trọng, bao gồm tất cả các đối thủ cạnh tranh của Autodesk,
chọn để hỗ trợ DWG như là định dạng cho AutoCAD® khả năng tương tác dữ

liệu, sử dụng các thư viện từ Open Design Alliance - một tập đoàn công nghiệp
phi lợi nhuận trong đó có reverse- thiết kế các định dạng file DWG.
Khác với sự phức tạp, DXF đã trở nên ít hữu ích. Điều này là do các loại
đối tượng nhất định, bao gồm ACIS® Solid và region, không thể dễ dàng ghi lại
sử dụng các file DXF. Các loại đối tượng, bao gồm các khối động lực AutoCAD®
2006, và tất cả các đối tượng cụ thể cho các phiên bản dọc thị trường của
AutoCAD®, được ghi nhận một phần, nhưng không phải ở một mức độ đủ để
cho phép các nhà phát triển khác hỗ trợ họ.

CẤU TRÚC CỦA FILE DXF
Định dạng DXF là một biểu diễn dữ liệu được gắn thẻ của tất cả các thông
tin chứa trong một file bản vẽ AutoCAD. Dữ liệu Tagged có nghĩa là mỗi phần
tử dữ liệu trong tập tin được trước bởi một số nguyên đó được gọi là một mã
nhóm. Giá trị một mã nhóm của chỉ ra loại phần tử dữ liệu sau. Giá trị này cũng
chỉ ra ý nghĩa của một phần tử dữ liệu cho một loại đối tượng nhất định (hoặc hồ
sơ). Phiên bản ASCII của DXF có thể được đọc với một text-editor. Các tổ chức
cơ bản của một tập tin DXF là như sau:
HEADER phần đầu - Thông tin chung về vẽ. Mỗi tham số có một tên biến
và giá trị đi kèm. Lớp phần giữa - Giữ thông tin cho các lớp học ứng dụng xác
định có trường hợp xuất hiện trong các khối, tổ chức, và các đối tượng các phần
của cơ sở dữ liệu. Nói chung nó không cung cấp đầy đủ thông tin để cho phép
khả năng tương tác với các chương trình khác. Bảng phần cuối - Phần này bao
gồm định nghĩa về các mặt hàng được đặt tên. Nó chứa các dữ liệu trong bảng
sau:
Nhóm 2 - 12


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC
-

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

Application ID (APPID):các thông tin cần biết
Khối Ghi (BLOCK_RECORD)
Dimension Style (DIMSTYPE): để tạo kiểu kích thước.
Layer (lớp): tạo lớp ứng các nét vẽ.
Linetype (LTYPE):tải các kiểu đường nét ra bản vẽ.
Kiểu Text (STYLE) :nhập các số liệu như trên hình vẽ.
Hệ tọa độ (UCS)
Xem trước (VIEW)
Cấu hình Viewport (VPORT)
Khối thành phần - Có khối định nghĩa các đối tượng mô tả các thực thể bao
gồm mỗi khối trong bản vẽ.
Phần ENTITIES - Chứa các đối tượng vẽ, bao gồm bất kỳ Tham chiếu khối
nào.
MỤC ĐỐI TƯỢNG - Chứa dữ liệu áp dụng cho các đối tượng phi vật thể,
được sử dụng bởi
Ứng dụng AutoLISP ™ và ObjectARX®.
Phần THUMBNAILIMAGE - Chứa hình ảnh xem trước cho DXF.
PHẦN CUỐI CỦA TẬP TIN

8.2 IGES
Phương pháp dịch xuất hiện khoảng những năm 70. Đến nay phương pháp
này vẫn tồn tại như cho việc dịch dữ liệu CAD. Định dạng tệp được xác định bởi
việc xử lí các thông số kĩ thuật miêu tả hang hóa như dưới dạng tệp các thực thể.
Mỗi thực thể được trình bày trong một ứng dụng độc lập, đến và đi từ đại diện
gốc của 1 hệ thống CAD/CAM có thể xác định. Những đại diện của thực thể này
cung cấp các thống số kĩ thuật gồm các hình thức chung phố biến cho các hệ
thống CAD/CAM hiện có và các hình thức hỗ trợ hệ thống công nghệ đang phát
triển.

Các thực thể được chia thành 2 loại hình học và phi hình học. Các thực thể
hình học đại diện chi đặc điểm chi tiết của một hình dạng vật lý. Chúng bao gồm
điểm, đường cong, bề mặt loại chất rắn và mối liên kết. Sự liên kết là tập hợp các
thực thể có cấu trúc tương tự nhau. Các thực thể phi hình học thường phục vụ cho
việc làm phong phúc các mô hình bằng cách cung cấp (a) mặt các nhìn tổng quan
mà trong đó một bản vẽ phẳng được thiết kế và (b) cung cấp các chú thích và kích
thước phù hợp với phương pháp vẽ. Thêm vào đó các thực thể hình còn cung cấp
Nhóm 2 - 13


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

các thuộc tính và đặc tính cho các thực thể cá nhân hoặc nhóm các thực thể. Các
định nghĩa của các nhóm này có thể lưu tron 1 tập tin khác. Các thực thể phi hình
học điển hình cho sự rõ nét, chú thích và định kích thước vẽ là quan điểm, bản vẽ
lưu ý chung. Các thực thể phi hình học điển hình đối với thuộc tính và nhóm là
tính chất và sự liên kêt của các thực thể.
Một tệp IGES gồm 5 phần mở đầu, phần chung nhập thư mục, dữ liệu thông
số và kết thúc. Nó có thể bao gốm bất kỳ số lượng nào theo yêu cầu của đại diện
sản phẩm. Mỗi thực thể bao gồm mục nhập thư mục và nhập dữ liệu tham số.
Mục nhập thư mục cung cấp 1 chỉ mục và các thuộc tính mô tả dữ liệu. Dữ liệu
tham số cũng cấp định nghĩa 1 thực thể cụ thể. Dữ liệu thư mục được tổ chức
trong các trường cố định và thống nhất trên tất cả các thực thể nhằm cung cấp
việc truy cập đơn giản nhất cho những dữ liệu thường được sử dụng. Dữ liệu tham
số là các thực thể cụ thể và có thể thay đổi chiều dài cũng như định dạng. Dữ liệu
thư mục và dữ liệu tham số cho tất cả các thực thể trong một tệp được chia thành
các phần riêng biệt với các con trỏ liên kết 2 chiều giữa mục nhập thư mục và dữ
liệu tham số cho mỗi thực thể.

IGES cung cấp cho các nhóm định nghĩa được tìm thấy trong các dữ liệu
khác thay vì 1 dữ liệu đã được sử dụng. Các thuộc tính cho thực thể hình học
được xác định trong thư mục phân khúc, dữ liệu tương ứng được xác định trong
phân đoạn tham số. Các thư mục nhập và tham số chứa tất cả các thông tin về các
thực thể liên kết giữa các thuộc tính và phân đoạn dữ liệu được tạo với 2 con trỏ
hướng. Các nhóm định dạng bằng số tương tự được gắn cho các thực thể phân
tích có thành phần khác nhau và các thực thể sau khi gia công.
IGES cũng có thể biến đổi thành cả phần tử hữu hạn 2D và 3D cho 1 kiểu
phân tích FEA. Trong khí IGES là một phương phát truyền dữ liệu phổ biến, nó
lại thiếu phương tiện truyền tải file solid. Điều này dẫn đền người dùng phải mất
nhiều thời gian hơn. Mặc dù áp dụng mở - đóng thay vì việc bổ sung thêm nhiều
thực thể nhưng chúng vẫn không được tiêu chuẩn hóa dễ được chấp nhận trên tất
cả hệ thống CAD. Để biết thêm thông tin, độc giả tham khảo cuối sách của Bloor
và Owen (2003)

8.3 PDES
PDES được thiết kế để xác định sản phẩm từ đầu đến cuối cho tất cả các
công dụng trong 1 chu kì dự kiến. Dữ liệu sản phẩm bao gồm hình học, cấu trúc
liên kết, dung sai, mối quan hệ, thuộc tính và các tính năng cần thiết để xác định
Nhóm 2 - 14


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

toàn bộ 1 phần hoặc lắp ráp các phần phục vụ mục đích thiết kế, phân tích sản
xuất thử nghiệm, kiểm tra và hỗ trợ sản phẩm. Công việc ban đầu được thực hiện
trong nghiên cứu. Giao diện, dữ liệu định tính sản phẩm (PDDI) thực hiện bởi
Công ty máy bay Mc Dunnell thay mặt cho Không quân Hoa Kỳ. Công song trong

khu vực của CAM–I được thực hiện đi hỗ trợ hệ thống quy trình lập kế hoạch của
tổ chức này.

Các loại dữ liệu chính được sử dụng trong PDES để mô tả một sản phẩm bao
gồm,
•
•
•
•
•
•
•
•

Dữ liệu quản trị và kiểm soát
Hình học như điểm, đường cong và bề mặt
Cấu trúc liên kết như đỉnh, vòng và mặt
Dung sai
Tính năng biểu mẫu
Các thuộc tính như kết thúc bề mặt
Thuộc tính vật liệu
Phần hội

Rõ ràng từ danh sách trên mà PDES cung cấp thông tin cần thiết cho cả hai
thiết kế và sản xuất.
Ví dụ sau đây cho thấy cách PDES mô tả một lỗ hổng trong định dạng B-Rep.
Lỗ: FLS1, FLS2
FLS1: FACE (LLS1, LLS2, SLS1)
FLS2: FACE (LLS2, SLS2)
SLS1: CYLINDRIVAL SURFACE (RAD1, AXIS2 PLACEMENT (CENT PT,

DIRECTION)
P2 TSD0)
LLS1: ELS1
LLS2: ELS2
ELS1: EDGE (VTX1, VTX1, CLS1)
ELS2: EDGE (VTX2, VTX2, CLS2)
Nhóm 2 - 15


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

CLS1: CIRCLE (RAD1, AXIS2 PLACEMENT (CENT PT, DIRECTION) P1
TSD1) CLS2: CIRCLE (RAD1, AXIS2 PLACEMENT (CENT PT,
DIRECTION) P2 TSD1) RAD1: 0,500
P1: 1.000,1.500,0.000
P2: 1.000,1.500, -0,500
Ở đâu???
FLSn - Cấu trúc hợp lý khuôn mặt n
SLSn - Cấu trúc lôgic bề mặt n
CLSn - Đường cong cấu trúc logic
TSDn - Ba hướng không gian n
Pn - Điểm n
LLSn - Cấu trúc lôgic vòng lặp n
ELSn - Cấu trúc hợp lý cạnh n
VTXn - Đỉnh n
RADn - Bán kính n
Khi một chương trình đọc một tệp PDES, các bộ đếm của nó được đặt để
đếm các mục nhập trong mỗi phần thực thể cũng như tổng số thực thể. Đối với lỗ

trên, sau đây các thông số có thể được thiết lập:
• Có một thực thể loại lỗ do đó mã vẽ được cho bởi Giá trị bộ đếm H1;
• Đường kính lỗ = 2 × Bán kính lỗ = 2 × 0.500 = 1.000;
• Độ sâu o lỗ - Khoảng cách Z giữa hai điểm, P1 và P2: 0,000 - (-0,500) =
0,500
• Điểm giữa: P1 (1.000, 1,500, 0,000)
PDES có thể được xem như là một sự mở rộng của IGES, nơi tổ chức và
công nghệ dữ liệu đã được thêm vào. Trong thực tế, các PDES sau chứa IGES.

Nhóm 2 - 16


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

8.4 STEP
Sự phát triển của PDES dưới sự hướng dẫn của tổ chức IGES và kết thúc
hợp tác với Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế, dẫn đến sự ra đời của
BƯỚC (ISO 10303, 1994). Kết quả là, STEP tiếp tục hầu hết công việc trong
PDES. step được phát triển bởi Tiểu ban 4 (SC4) của Ủy ban kỹ thuật ISO 184
(TC 184)Hệ thống tự động hóa công nghiệp và tích hợp ().
STEP là nhằm hỗ trợ trao đổi dữ liệu, chia sẻ dữ liệu và lưu trữ dữ liệu. Đối
với dữ liệu trao đổi, STEP xác định dạng dữ liệu sản phẩm sẽ được chuyển giữa
cặp ứng dụng. Mỗi ứng dụng đều có bản sao riêng của dữ liệu sản phẩm mẫu ưa
thích. Dữ liệu phù hợp với STEP là tạm thời và được xác định chỉ cho mục đích
trao đổi. STEP hỗ trợ chia sẻ dữ liệu bằng cách cung cấp truy cập và hoạt động
trên một đĩa đơn bản sao của cùng một dữ liệu sản phẩm của nhiều ứng dụng, có
khả năng đồng thời.
STEP cũng thích hợp để hỗ trợ giao diện cho kho lưu trữ. Như trong chia sẻ

dữ liệu sản phẩm, các yếu tố kiến trúc của STEP có thể được sử dụng để hỗ trợ
sự phát triển của bản lưu trữ dữ liệu sản phẩm. Việc lưu trữ yêu cầu dữ liệu tuân
theo STEP để trao đổi mục đích được giữ để sử dụng vào một thời điểm khác.
Việc sử dụng sau này có thể thông qua trao đổi dữ liệu sản phẩm hoặc chia sẻ dữ
liệu sản phẩm (Kemmerer, 1999).
Một khái niệm chính khác góp phần vào kiến trúc STEP là nội dung của tiêu
chuẩn được hoàn toàn thúc đẩy bởi các yêu cầu công nghiệp. Điều này, kết hợp
với khái niệm rằng việc tái sử dụng các đặc điểm dữ liệu là cơ sở cho các tiêu
chuẩn, dẫn đến phát triển hai loại thông số dữ liệu riêng biệt. Loại đầu tiên - có
thể sử dụng lại, không phụ thuộc vào ngữ cảnh thông số kỹ thuật - là các khối xây
dựng của tiêu chuẩn. Loại thứ hai - phụ thuộc vào ngữ cảnh của ứng dụng thông
số kỹ thuật (giao thức ứng dụng). Sự kết hợp này cho phép tránh sao chép dữ liệu
không cần thiết thông số kỹ thuật giữa các giao thức ứng dụng.

Các thành phần của STEP
Các thành phần kiến trúc của STEP được phản ánh trong sự phân hủy của
tiêu chuẩn vào một loạt các bộ phận. Mỗi phần của bộ phận chứa một hoặc nhiều
loại phần ISO 10303. Hình 2.5 cung cấp tổng quan về cấu trúc của tài liệu STEP.
• Phương pháp mô tả

Nhóm 2 - 17


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

Thành phần kiến trúc chính đầu tiên là chuỗi phương pháp mô tả. Descrip –
tion là các cơ chế chung để chỉ định các cấu trúc dữ liệu của STEP. Nó bao gồm
ngôn ngữ đặc tả dữ liệu chính thức được phát triển cho STEP, được gọi là

EXPRESS (ISO 10303-11, 1994). EXPRESS tương tự như các ngôn ngữ lập trình
như PASCAL. Trong một SCHEMA, các kiểu dữ liệu khác nhau có thể được định
nghĩa cùng với các ràng buộc về cấu trúc và các quy tắc thuật toán. Một tính năng
chính của EXPRESS là khả năng xác thực chính thức số lượng loại dữ liệu, nghĩa
là kiểm tra tất cả các quy tắc về cấu trúc và thuật toán. Khác phương pháp mô tả
bao gồm một dạng đồ họa EXPRESS (EXPRESS-G) (ISO 10303-11,1994), một
biểu mẫu để khởi tạo các mô hình EXPRESS và một ngôn ngữ lập bản đồ cho
EXPRESS. EXPRESS-G, như một ký hiệu đồ họa chính thức cho việc hiển thị
các đặc tả dữ liệu được xác định bằng ngôn ngữ EXPRESS, chỉ hỗ trợ một tập
con của ngôn ngữ EXPRESS. EXPRESS-G được biểu thị bằng các ký hiệu đồ
họa tạo thành một biểu đồ. Có ba loại chính ký hiệu,
a) Các ký hiệu định nghĩa biểu thị các kiểu dữ liệu đơn giản, các kiểu dữ liệu
được đặt tên, dữ liệu được xây dựng các loại và khai báo lược đồ;
b) Ký hiệu quan hệ là các loại dòng khác nhau mô tả mối quan hệ tồn tại trong
số các định nghĩa; và

c) Văn bản bổ sung được sử dụng để xác định thêm một thực thể hoặc mối quan
hệ dữ liệu, ví dụ: một loại dữ liệu, ràng buộc và quy tắc.

Các phương thức mô tả được chuẩn hóa trong loạt các phần của ISO 1030310. Sử dụng khác nhau của ngôn ngữ EXPRESS được mô tả chi tiết hơn trong
Chương XI.

Nhóm 2 - 18


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

Hình 2.5. STEP document architecture

1: Tổng quan / Giới thiệu
1x: Phương thức mô tả
2x: Phương thức triển khai
3x: Kiểm tra sự phù hợp
4x: Tích hợp chung Tài nguyên
1xx: Tài nguyên cam kết ứng dụng tích hợp
2xx: Giao thức ứng dụng
3xx: Tóm tắt bài kiểm tra trừu tượng
5xx: Ứng dụng được diễn giải

• Phương thức triển khai
Thành phần kiến trúc chính thứ hai của STEP là phương thức triển khai thực
hiện. Các phương thức triển khai thực hiện các kỹ thuật thực hiện chuẩn cho các
cấu trúc thông tin được chỉ định bởi các đặc tả dữ liệu STEP chỉ dành cho việc
thực hiện, các giao thức application. Mỗi phương thức thực hiện STEP định nghĩa
cách thức mà các cấu trúc dữ liệu được chỉ định bằng cách sử dụng các phương
thức mô tả STEP được ánh xạ tới phương thức thực hiện đó. Loạt bài này bao
gồm cấu trúc trao đổi tập tin vật lý (ISO 10303-21, 1994), giao diện truy cập dữ
liệu chuẩn (ISO 10303-22, 1998) và các liên kết ngôn ngữ của nó (ISO 1030323, 2000, ISO 10303-24, 2001, ISO 10303-27, 2000, ISO 10303-28, 2007).
Chương XI thảo luận một số phương pháp triển khai này chi tiết hơn.
• Kiểm tra sự phù hợp
Thành phần kiến trúc chính thứ ba của STEP là hỗ trợ kiểm tra sự phù hợp.
Kiểm tra sự phù hợp được bao gồm bởi hai loạt 10303 phần: phương pháp kiểm
tra sự phù hợp và khuôn khổ, và các bộ thử nghiệm trừu tượng.

Nhóm 2 - 19


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

Phương pháp kiểm tra sự phù hợp và loạt khung công tác cung cấp một
khuôn khổ rõ ràng cho sự phù hợp và các loại thử nghiệm khác như một phần
không thể tách rời của tiêu chuẩn. Phương pháp này mô tả cách kiểm tra triển
khai các phần STEP khác nhau được thực hiện. Thực tế là khuôn khổ và phương
pháp luận để kiểm tra sự phù hợp được tiêu chuẩn hóa phản ánh tầm quan trọng
của việc kiểm tra và kiểm tra trong STEP. Các phương pháp thử nghiệm phù hợp
được chuẩn hóa trong loạt các bộ phận theo tiêu chuẩn ISO 10303-30.
Một bộ thử nghiệm trừu tượng chứa tập hợp các trường hợp thử nghiệm trừu
tượng cần thiết cho việc kiểm tra sự phù hợp của việc thực hiện giao thức ứng
dụng STEP. Mỗi trường hợp thử nghiệm trừu tượng xác định dữ liệu đầu vào sẽ
được cung cấp cho việc triển khai thử nghiệm, cùng với thông tin về cách đánh
giá khả năng thực hiện. Các bộ thử nghiệm trừu tượng cho phép phát triển bộ vi
xử lý tốt và khuyến khích kỳ vọng trao đổi không gặp sự cố.
• Thông số dữ liệu
Thành phần chính cuối cùng của kiến trúc STEP là các đặc tả dữ liệu. Ở đó
là bốn phần thông số kỹ thuật dữ liệu trong cấu trúc tài liệu STEP, mặc dù khái
niệm có ba loại thông số dữ liệu chính: tài nguyên tích hợp, giao thức ứng dụng
và cấu trúc giải thích ứng dụng. Tất cả các đặc tả dữ liệu được ghi lại bằng cách
sử dụng các phương thức mô tả.
Các tài nguyên ứng dụng tích hợp đại diện cho các khái niệm liên quan đến
một ứng dụng cụ thể ngữ cảnh hỗ trợ các yêu cầu chung của nhiều ứng dụng dữ
liệu sản phẩm khác. Ví dụ về các cấu trúc tài nguyên ứng dụng bao gồm bản vẽ
sửa đổi bản vẽ, bản vẽ sửa đổi và chú thích thứ nguyên. Các cấu trúc này có thể
được sử dụng bởi bất kỳ ứng dụng nào bao gồm các bản vẽ. Các tài nguyên ứng
dụng tích hợp được tiêu chuẩn hóa trong loạt các phần của ISO 10303-100.
Các giao thức ứng dụng là các đặc tả dữ liệu có thể thực hiện được của STEP.
AP bao gồm:
Một mô hình thông tin EXPRESS đáp ứng nhu cầu dữ liệu sản phẩm cụ thể

của một ngữ cảnh ứng dụng cụ thể. Các AP có thể được triển khai bằng một hoặc
nhiều phương thức triển khai. Chúng là thành phần trung tâm của kiến trúc STEP,
và kiến trúc STEP được thiết kế chủ yếu để hỗ trợ và tạo điều kiện cho các AP
phát triển.
Nhiều thành phần của giao thức ứng dụng nhằm ghi lại miền ứng dụng trong
thuật ngữ ứng dụng cụ thể. Điều này tạo điều kiện cho việc xem xét giao thức
Nhóm 2 - 20


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

ứng dụng của các chuyên gia miền. Mô hình giải thích ứng dụng (AIM) là thành
phần của AP, đó là mô hình thông tin có thể thực hiện được trong EXPRESS. Các
lớp phù hợp được xác định các tập con của AIM có thể được sử dụng làm cơ sở
để thử nghiệm con hiệu quả của việc triển khai thực hiện. Các giao thức ứng dụng
được chuẩn hóa trong loạt các phần của ISO 10303-200.
Các cấu trúc giải thích ứng dụng (AICs) là các đặc tả dữ liệu thỏa mãn một
dữ liệu sản phẩm cụ thể cần phát sinh trong nhiều ngữ cảnh ứng dụng. Một ứng
dụng giải nghĩa cấu trúc xác định các cấu trúc dữ liệu và ngữ nghĩa được sử dụng
để trao đổi dữ liệu sản phẩm chung cho hai hoặc nhiều giao thức ứng dụng. Các
giao thức ứng dụng với các yêu cầu thông tin tương tự được so sánh ngữ nghĩa
để xác định tính tương đương về chức năng, nếu có, dẫn đến việc xác định tương
đương chức năng trong AIC tiêu chuẩn. AIC này sẽ được sử dụng bởi cả hai giao
thức ứng dụng và sẵn sàng sử dụng APsto trong tương lai. STEP có yêu cầu về
khả năng tương tác giữa các bộ xử lý chia sẻ các yêu cầu thông tin chung. Một
điều kiện cần thiết để đáp ứng yêu cầu này là một đặc tả dữ liệu chung. Các cấu
trúc giải nghĩa của ứng dụng cung cấp khả năng này. Các cấu trúc được giải thích
của ứng dụng được chuẩn hóa trong loạt các phần của ISO 10303-500.

Phương pháp STEP
Phương pháp STEP hỗ trợ phát triển các AP và các nguồn lực mà các AP đó
yêu cầu. Một đặc điểm chính của kiến trúc STEP là phân lớp các đặc tả dữ liệu.
Quan tâm chính là các tài nguyên tích hợp độc lập theo ngữ cảnh và các giao thức
ứng dụng phụ thuộc vào ngữ cảnh. Có ba loại mô hình thông tin được chỉ định
trong hai loại thông số kỹ thuật này. Lớp mô hình thông tin đầu tiên là một tập
hợp các lược đồ EXPRESS được chuẩn hóa được chứa trong các tài nguyên tích
hợp. Mỗi lược đồ tài nguyên tích hợp là một đại diện của một lĩnh vực chủ đề cụ
thể trong miền của dữ liệu sản phẩm. Các tài nguyên tích hợp là các cấu trúc trừu
tượng, khái niệm của thông tin chung chung về các loại sản phẩm và các giai đoạn
khác nhau của vòng đời sản phẩm. Quá trình đảm bảo rằng các tài nguyên tích
hợp STEP tạo thành một toàn bộ cố kết được gọi là tích hợp tài nguyên.
Lớp mô hình thông tin thứ hai và thứ ba được chứa trong ứng dụng protocols:
mô hình tham chiếu ứng dụng (ARM) và mô hình phiên dịch ứng dụng. Một
ARM nắm bắt các yêu cầu thông tin cho một bối cảnh ứng dụng có phạm vi được
bao bọc bởi một tập hợp các loại sản phẩm cụ thể và các giai đoạn vòng đời sản
phẩm. Các ARM được trình bày một cách thông tin bằng một trong hai ngôn ngữ
Nhóm 2 - 21


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

mô hình hóa đồ họa (IDEF1X hoặc EXPRESS-G) cũng như chuẩn mực trong văn
bản. Một AIM là một lược đồ EXPRESS chọn các cấu trúc có thể áp dụng từ các
tài nguyên tích hợp làm các phần tử khái niệm cơ bản. Một AIM có thể tăng thêm
các cấu trúc đường cơ sở với các ràng buộc bổ sung và các mối quan hệ được chỉ
định bởi các thực thể có chứa các quy tắc cục bộ, các kiểu dữ liệu tinh lọc, các

quy tắc toàn cục và các định nghĩa văn bản chuyên biệt.
Hai nguyên tắc cơ bản của phương pháp STEP là tích hợp tài nguyên và giải
thích ứng dụng. Tích hợp tài nguyên tập hợp như các phần tử - mô hình thông tin.
Kết quả của quá trình tích hợp STEP là một mô hình thông tin duy nhất, được ghi
lại trong nhiều lược đồ theo nhiều tiêu chuẩn. Ứng dụng giải thích tập hợp không
giống như các yếu tố - các yêu cầu thông tin của một bối cảnh ứng dụng và một
mô hình thông tin. Kết quả của quá trình diễn giải là một mô hình thông tin duy
nhất - một AIM (Kemmerer, 1999).

Tệp STEP
Trong STEP thay vì sử dụng các chữ số, văn bản được sử dụng để xác định
thực thể. Ví dụ "Điểm Cartesian_" được sử dụng làm định danh cho các điểm.
Tất cả các định nghĩa này đều được đưa ra bởi lược đồ EXPRESS tương ứng. Tệp
STEP được tạo phù hợp với các quy tắc và định dạng trong lược đồ EXPRESS.
Không giống như C hoặc C ++, EXPRESS giống như một ngôn ngữ thiết kế được
định dạng. Đối tượng hình học được xác định theo ENTITIES. Ví dụ về tệp
EXPRESS được liệt kê bên dưới,
SCHEMA TEST_SCHEMA;
ENTITY CARTESIAN_POINT;
x_coordinate: REAL;
y_coordinate: REAL;
z_coordinate: REAL;
END_ENTITY;
END_SCHEMA;
Khi mô hình CAD được biên dịch bằng trình biên dịch EXPRESS và cấu
trúc dữ liệu dân cư, một tệp STEP, có định dạng được định nghĩa trong BƯỚC
Phần 21 (ISO 10303-21, 1994), có thể được tạo ra như hình dưới đây,
Nhóm 2 - 22

HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

ISO-10303-21;
HEADER;
FILE_DESCRIPTION((‘’), ‘1’);
FILE_NAME(‘CARTESIAN-POINT’,
‘2007-07-10T09:19:11-04:00’,
(‘’),
(‘’),
‘STEP INTERFACE’,
‘STEP DESIGN SYSTEM’,
‘’);
FILE_SCHEMA((‘TEST_SCHEMA’));
ENDSEC;
DATA;
#1=CARTESIAN_POINT(10.0,20.0,30.0);
#2=CARTESIAN_POINT(5.0,10.0,15.0);
#3=CARTESIAN_POINT(30.0,10.0,6.0);
ENDSEC;
END-ISO-10303-21;

Trạng thái hiện tại của STEP
Hiện trạng phát triển các tiêu chuẩn STEP đã có bốn Front. Trước hết, STEP
AP 203, AP được sử dụng rộng rãi nhất trong các giao thức ứng dụng STEP, đã
được thực hiện trong một số năm để sản xuất ấn bản thứ hai của mình. Trong ấn
bản này, lịch sử xây dựng và dung sai hình học và chiều là lần đầu tiên được đưa
vào, cung cấp nền tảng cho các khả năng bổ sung trong tương lai. Thứ hai, đã có
một số công việc phát triển mở rộng được thực hiện để cung cấp một công cụ

hiệu quả cho dữ liệu STEP được truyền thông qua Internet. Điều này được chứng
minh bằng việc xuất bản STEP Phần 25 năm 2005. Phần 25 mô tả phương pháp
triển khai từ EXPRESS đến XMI. Cũng đang được thực hiện là STEP Phần 28
Nhóm 2 - 23


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

Phiên bản 2, trong đó chỉ định các phương pháp triển khai cho các biểu diễn XML
của các lược đồ và dữ liệu EX-PRESS. Thứ ba, STEP đã được mở rộng để tiếp
cận nhiều lĩnh vực khác ngoài thiết kế. Điều này đặc biệt đúng với sản xuất. Từ
năm 2004 đến năm 2007, năm AP đã được công bố. Họ đang,
• STEP AP 215: Sắp xếp tàu
• STEP AP 218: Cấu trúc tàu
• STEP AP 224 ed3: Định nghĩa sản phẩm cơ khí cho quy hoạch quy trình
sử dụng các tính năng gia công
• STEP AP 238: Mô hình phiên dịch ứng dụng cho các bộ điều khiển số được
vi tính hóa
• STEP AP 240: Kế hoạch xử lý các sản phẩm gia công
Để hỗ trợ quản lý vòng đời sản phẩm, Diễn đàn triển khai PDM (2002) và
ISO 10303-239 (2005) đã được xuất bản.

Nghiên cứu điển hình công nghiệp
Một trong những chương trình thực hiện STEP quan trọng nhất là AeroSTEP
- việc sử dụng STEP trong việc lắp ráp kỹ thuật số các động cơ máy bay thương
mại. Cơ sở của dự án AeroSTEP nằm trong mối quan hệ thương mại giữa nhà sản
xuất máy bay (Boeing) và các nhà cung cấp động cơ (General Electric, Pratt &
Whitney và Rolls-Royce). Trong quá khứ, phương pháp duy nhất để kiểm tra sự

phù hợp giữa động cơ máy bay và khung máy bay là xây dựng mô hình vật lý
kích thước đầy đủ. Các mô hình này được sử dụng để kiểm tra các giao diện khác
nhau giữa khung máy bay, động cơ và các hệ thống máy bay. Khi việc sử dụng
công nghệ CAD tiên tiến cho cả thiết kế động cơ và khung máy bay trở thành
thực hành tiêu chuẩn, nhu cầu tạo ra những mô hình vật lý này trở thành một nút
cổ chai ngày càng nghiêm trọng trong quá trình thiết kế.
Máy bay Boeing 777 là chiếc máy bay đầu tiên được thiết kế hoàn toàn bằng
CAD. Tương tự, các động cơ khác nhau được trang bị cho 777 cũng được thiết
kế sử dụng CAD. Điều này tạo ra cơ hội để so sánh và phân tích các thiết kế của
khung máy bay và các động cơ dựa trên các mô hình CAD tương ứng, và để loại
bỏ sự cần thiết cho một mô hình vật lý. Việc sử dụng các mô hình CAD này được
gọi là "kỹ thuật số lắp ráp trước" (DPA). Tuy nhiên, việc dịch dữ liệu phức tạp là
cần thiết để thực hiện yêu cầu này, vì Boeing và ba nhà cung cấp động cơ chính
sử dụng ba hệ thống CAD 3D khác nhau: Catia® (Hệ thống Dassault),
Nhóm 2 - 24


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

CADDS5® (ComputerVision) và Unigraphics® (EDS). Những nỗ lực trước đây
để trao đổi dữ liệu giữa các hệ thống này bằng IGES, SET hoặc người dịch trực
tiếp đã không cung cấp đầy đủ hoặc chính xác cần thiết để trao đổi, do đó thử
nghiệm khả năng của STEP so với các phương pháp trước đây.
Cơ sở của dự án AeroSTEP là sử dụng một trong các giao thức ứng dụng
STEP- AP203 "Thiết kế kiểm soát sự hợp nhất" - trao đổi dữ liệu giữa Boeing và
các nhà cung cấp động cơ trong bối cảnh lắp ráp kỹ thuật số (Hình 2.6).
Kết quả của những trao đổi thử nghiệm này rất hứa hẹn, cho thấy sự cải thiện
thực sự trên các phương thức trao đổi dữ liệu trước đó đã cố gắng. Một tập hợp

các vấn đề thú vị phát sinh từ trao đổi dữ liệu quản lý sự hợp nhất. Khả năng trao
đổi thông tin đó là duy nhất STEP trong số các tiêu chuẩn trao đổi CAD / CAM.
Phân tích được thực hiện từ dữ liệu quản lý sự hợp nhất trong các công ty khác
nhau đã tiết lộ một số dấu hiệu sự khác biệt trong việc hiểu các thuật ngữ như
“phần”, “phiên bản” và “lắp ráp”. STEP là do đó đóng một vai trò bất ngờ - như
một ngôn ngữ trung gian tạo thành cơ sở cho sự liên kết của các thực hành và
thuật ngữ làm việc.
Sự thành công của dự án AeroSTEP bây giờ được đánh giá từ thực tế là hoàn
thành, việc triển khai sản xuất AP203 được sử dụng cho các trao đổi trước khi lắp
ráp kỹ thuật số, và loại bỏ các mô hình vật lý hiện đang nằm trong cuốn sách lịch
sử. Lợi ích chung được chia sẻ cho nhà sản xuất máy bay và các nhà cung cấp
động cơ từ việc sử dụng hiệu quả STEP bao gồm, cải thiện tính toàn vẹn dữ liệu;
giảm thời gian chu kỳ; giảm đáng kể nỗ lực trao đổi dữ liệu; Nâng cao chất lượng;
và tiết kiệm trong quản lý hợp nhất (Fowler, 1995).
Ngoài AP203, Boeing cũng đã triển khai AP210 (ISO 10303-210, 2001).
Điều này giao thức ứng dụng bao gồm đại diện của thiết kế các cụm điện tử, các
mối liên kết và bao bì của chúng, các cụm dây dẫn in (PWA) và các bảng mạch
in (Smith, 2002). Điều này đã cho phép các thiết kế PWA được chuyển trực tiếp
giữa các hệ thống CAD do đó cho phép người dùng cuối CAD thiết kế PWA trên
hệ thống CAD mà họ chọn. Điều này hỗ trợ triết lý “tốt nhất của lớp”.

IX. THẢO LUẬN
Phần này so sánh các phương thức trao đổi dữ liệu khác nhau và thảo luận
về một số phương án thay thế cách dịch dữ liệu thiết kế. Chất lượng dữ liệu sản
phẩm cũng được thảo luận trong phần này.
Nhóm 2 - 25


HỌC PHẦN CAD/CAM/CNC

GVGD: TS. TRẦN VŨ MINH

Hình 2.6: Kịch bản dự án AeroSTEP

So sánh các phương thức trao đổi dữ liệu
Dựa trên các cuộc thảo luận trong các phần trước, một ma trận như trong
Bảng 2.2 được phát triển để mô tả sự thân thiện với người dùng của các loại
phương pháp dịch dữ liệu khác nhau.
Có vẻ như việc sử dụng các định dạng phổ biến nhất là thuận lợi nhất. Tuy
nhiên, nó vẫn không phải là một giải pháp hoàn chỉnh cho một hệ thống tích hợp.
Phần lớn các ngành công nghiệp không biết chi phí dành cho việc trao đổi dữ liệu
của một mô hình dựa trên tính năng. Điều này có nghĩa là chi phí đã chi tiêu cho
việc dịch dữ liệu bị ẩn và không thực sự được xem là chi phí có thể dễ dàng bỏ
qua hoặc cắt giảm.
Có một vài phương pháp trung gian để trao đổi dữ liệu. Thay vì dịch hoặc
tái tạo tất cả dữ liệu thiết kế vào trong định dạng CAD khớp với các công cụ nội
bộ của bạn, người ta có thể sử dụng các công cụ trực quan hóa kỹ thuật để lắp ráp
dữ liệu thiết kế tồn tại trong các định dạng CAD khác nhau để thực hiện tất cả
các hoạt động kỹ thuật cần thiết. Điều này thực hành nên ít nhất là giảm thời gian
và chi phí kỹ thuật. Là một bước trung gian như bạn di chuyển sang sử dụng một
công cụ quản lý dữ liệu duy nhất để liên kết các thiết kế theo các định dạng khác
nhau với nhau, người ta có thể sử dụng bảng tính để theo dõi các liên kết theo
cách thủ công.
Một số phương pháp định mức công nghiệp có hiệu quả hơn. Thay vì quản
lý dữ liệu thiết kế trong nhiều công cụ quản lý dữ liệu, mỗi công cụ trong số đó
là specifc cho một ứng dụng CAD, các tổ chức có thể tập trung các ứng dụng của
Nhóm 2 - 26