【原创】CATIA与其他CAD系统的数据交流（一）

Aime

一、通过国际标准的中间格式：
1 、初始图形交换规范IGES
    初始图形交换规范（IGES：Initial Graphics Exchange Specification）是美国国家标准局和工业界于1975年共同制定并实施的。CATIA V5提供的IGES接口（IGI：CATIA IGES Interface）可以帮助多个CAD/CAM系统并存的制造企业通过IGES中性数据格式进行数据交换。该实用程序支持IGES V5.3版本，并具有IGES元素名字和CATIA V5几何元素标识之间的名字匹配管理功能，能够处理3D线架元素、曲面和剪载曲面元素、等距偏置曲线、表皮和表皮边界、二次曲线和颜色。转换完成后，同时产生一个HTML格式转换报告。设计人员可以在两个完全不同的系统之间直接进行可靠的双向数据交换，也可以自动存取IGES文件。
2、产品模型数据交换标准STEP
    1983年12月，国际标准化组织所属技术委员会TC184（工业自动化系统技术委员会）下的“产品模型数据外部表示”（External Representation of Product Model Data）分委会SC4所制定的国际统一CAD数据交换标准：产品模型数据交换标准（STEP：Standard for the Exchange of Product Model Data），到1994年已完成了其中12个分号标准。CATIA V5配备的STEP核心接口（STI：CATIA SETP Core Interface）能自动识别STEP文件类型，支持几何体和装配结构，并能够输入、输出拓扑关系（如实体、壳体类零件）。允许设计人员交互式地以STEP AP203和STEP AP214数据格式读写数据。
3、两种标准的比较
    初始图形交换规范（IGES）是一套美国国家标准，它使得图形和基本的几何数据可以在绘图和造型系统之间交换。然而，几何交换仅仅是数据交换的一部分，产品数据涵盖许多图形和几何以外的东西。因此，急需一种不依赖于任何系统的机制，它能够描述产品整个生命周期内的产品数据。基于上述需求，开发了产品模型数据交换的标准（STEP），用于产品数据交换和共享的国际标准。
  
    相对而言，IGES在几何数据的处理方面取得了很大的成就。熟悉IGES的用户亦逐渐转换到STEP标准。在几何方面STEP不逊色于IGES，并且在其它方面提供了更加广泛的应用，由此可知，从IGES转移到STEP是一个明智的选择。GM公司的STEP转换中心（General Motors STEP Translation Center）对IGES和STEP在曲面交换方面进行了一项重大研究，调查结果如下。
  
在美国，GM公司的STEP转换中心主要从事以下IGES和STEP曲面交换：
  
● UG到CATIA  
  
● CATIA到UG  
  
● UG到Pro/ENGINEER  
  
● Pro/ENGINEER到UG  
  
    他们对STEP商用产品和IGES商用产品作了比较。首先对一些零件进行了测试，以验证没有曲面偏差（控制顶点数组、曲线测量、个别曲面分析）。如下页图1所示，使用相同的零件比较STEP/IGES两种方法的处理流程。
  
    GM公司的STEP转换中心使用商用STEP和IGES产品共进行了43次测试。对于任何一个产品都没有进行调整。本次研究主要集中在曲面的个数、未成功的曲面、整个曲面面积和文件大小上。
  
● 从UG到CATIA的11次交换，采用STEP的成功率为99%，而采用IGES的成功率只有69%（从UG到CATIA的转换使得文件变大是一个问题）；
  
● 对于从CATIA到UG的9次交换，采用STEP的成功率为99%，而采用IGES的成功率仅有66%；
  
● UG到Pro/ENGINEER的转换使得文件变大是一个问题，但是采用STEP转换后的文件远比采用IGES转换的文件要小）；
  
● 从Pro/ENGINEER到UG的12次交换，采用STEP的成功率为100%，而采用IGES的成功率只有98%（文件的大小不是问题）。
  
    主管曲面和线框数据测试的汽车行业行动小组（AIAG）负责从事较早的IGES/STEP对比测试。该测试涉及到UG、Pro/E、CATIA和CADDS5等几个CAD系统的最新商用版本，AIAG使用文件大小、面（face）的个数、曲面的个数和曲面面积作为测试依据。他们共进行了61次数据交换的测试，其中37次交换后的曲面面积是可度量的。在大约60%的实例中，STEP 提供更好的交换机制；有8%的实例，STEP和IGES提供相同的结果；32%的实例，IGES比STEP交换的效果要好一些。平均地讲，IGES转换后的文件更大一些。总的来说，AIAG检验过的STEP实施效果要优于相应的IGES实施。
  
    由GM公司的STEP转换中心和AIAG倡导的对比测试，说明了在线框和曲面方面STEP功能强大，匹配并超过了IGES的功能。采用STEP进行数据交换的公司可以，
  
● 控制不同的产品版本并且管理所作的更改
  
● 共享跨行业和跨产品生命周期的信息
  
● 交换实体模型和装配结构
  
● 更好地利用共享数据库
  
● 将产品几何与产品结构集成起来
  
    从早期的IGES实施和应用中，STEP吸取了许多经验教训，STEP正在成为全球产品数据交换的使能器。
  
    在欧洲使用STEP进行生产的主要目的是转换数字模型（Digital Mockup）实体的需求。在应用STEP进行生产的公司中，采用STEP进行实体转换的占78%，另有12%进行实体装配的交换。在德国，ProSTEP为VDA（德国汽车产品协会）完成了IGES、VDA-FS和STEP AP214关于曲面模型转换的对比测试。六个CAD系统参加了测试，测试结果如下：
  
● 99.8%的曲面模型可以成功地采用STEP进行转换  
  
● 99.5%可以成功地采用VDA-FS进行转换
  
● 92.6%可以成功地采用IGES进行转换
  
    结果表明，对于曲面模型的转换，VDA-FS比IGES的效果要好。就文件大小而言， VDA-FS 格式创建的文件要比IGES和STEP文件大许多；STEP文件比IGES文件稍微小一点，而IGES文件比接受系统的本地格式文件小一些。由于VDA-FS文件非常大，所以其处理时间也比IGES和STEP要长。STEP的前置处理时间比IGES稍微短一些，而IGES的后置处理时间稍微短一些。总的来说，STEP和IGES的文件大小和处理时间基本相当，这些性能指标都远远好于VDA-FS。在德国进行的测试表明，如今STEP已经有能力替代VDA-FS。因此，欧宝（Opel）公司向其供应商宣布，希望供应商们今后采用STEP代替VDA-FS作为中性文件进行数据交换。许多供应商都纷纷表示，自己已经计划采用STEP。对于曲面模型的转换，STEP将是首选。
    日本的V-CALS工作组包括JAMA （日本汽车制造协会）、JAPIA（日本汽车配件行业协会）和IT经销商三个主要机构，他们从1996年5月到1998年3月互相协同工作，以支持STEP标准的AP214的开发工作。他们还进行各种活动以促进STEP的实际应用。作为工作组的活动之一，包括20多个实例的数据交换测试在丰田、尼桑、马兹达、三菱、雅马哈、誉出和Denso等公司内部的CAD系统上进行。这些系统主要处理线框和曲面模型，开发的转换器主要针对AP203的曲面和线框模型数据。目前，全面验证和测试的结果表明， 对于IGES文件达到90%的成功率，对于STEP文件达到95%的成功率。同时，测试结果还表明，采用STEP 的转换时间和转换文件大小与采用IGES的效果基本相当。
    在澳大利亚，尽管汽车行业联盟会（FCAI）和汽车产品制造商联盟（FAPM）的测试受到一定的限制，他们还是取得了相近的成就。参与测试的有GM Holden集团的两个汽车设计所和两个部件供应商。使用的CAD系统包括ALIAS、CATIA、CV-CADDS5、IDEAS、Pro/E和UG。对测试例子的研究表明，与IGES相比，STEP转换器产生的实体模型和曲面模型效果要好一些，并且处理时间更短。大多数的转换过程是针对AP203的，还有一些是针对AP214的。另外，将会有一系列更多的测试计划在今年底进行。这些测试还将扩展到工具和模具制造商处进行，他们那里使用的是价格相对较便宜的CAD/CAM系统，包括AutoCAD。
    综上所述，STEP不仅仅在几何方面不逊色于IGES，而且还解决了IGES在图形和几何以外等许多方面所欠缺的东西。因此，围绕STEP进行的产品数据交换，受到了越来越多的欢迎，并且STEP在其它方面提供了更加广泛的应用，这使得熟悉IGES的用户亦逐渐转换到STEP上来。由此可知，从IGES转移到STEP是一个明智的选择，STEP正在成为全球产品数据交换的使能器。
  
   
GM的STEP/IGES 转换器对线框和曲面的处理流程图

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