第四章產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)4.1概述4.2IGES產(chǎn)品模型4.3DXF產(chǎn)品模型4.4STEP產(chǎn)品模型第四章產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)4.1概述14.1概述

產(chǎn)品數(shù)據(jù)：是指一個(gè)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造生命周期的全過程中對(duì)產(chǎn)品的全部描述，并需以計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的形式來表示和存儲(chǔ)的信息。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換通常有兩種方法：

1、通過系統(tǒng)的專用接口，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接；

2、通過一個(gè)中性（即與系統(tǒng)無(wú)關(guān)）接口，實(shí)現(xiàn)星式連接。4.1概述2點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式3星型模式星型模式4

兩種方法的比較：

（l）接口數(shù)量。在N個(gè)系統(tǒng)間進(jìn)行交換，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)需開發(fā)N（N－l）個(gè)接口，星式需開發(fā)2N個(gè)接口，可見N＞3時(shí)，星式交換接口開發(fā)量較少，且系統(tǒng)越多越明顯。

（2）信息遺失。星式交換由于增加了中間環(huán)節(jié)（標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)），一般會(huì)出現(xiàn)信息遺失。

（3）接口對(duì)系統(tǒng)的依賴性。當(dāng)一系統(tǒng)發(fā)生變化時(shí)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)需改動(dòng)與之相關(guān)的2（N－l）個(gè)接口，而星式僅改動(dòng)2個(gè)接口。兩種方法的比較：

（l）接口數(shù)量。在N個(gè)系統(tǒng)間進(jìn)行交換5

在實(shí)際應(yīng)用中，由于需交換的系統(tǒng)較多，采用中性接口星式交換的優(yōu)點(diǎn)較多。星式交換的基本原理：在需交換的每一系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式（中性格式）之間開發(fā)雙向轉(zhuǎn)換接口，即前置處理器和后置處理器。前置處理器將本系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成中性格式數(shù)據(jù)。后置處理器將中性格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)有系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)。本節(jié)重點(diǎn)介紹IGES，DXF和STEP三種標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際應(yīng)用中，由于需交換的系統(tǒng)較多，采用中性接口64.2IGES產(chǎn)品模型

IGES是InitialGraphicsExchangestandard的縮寫，中文稱為初始圖形交換規(guī)范。lGES是國(guó)際上產(chǎn)生最早（1980年），目前應(yīng)用最成熟，也是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。目前幾乎所有的CAD/CAM系統(tǒng)均配有IGES接口。我國(guó)已批準(zhǔn)采納它作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14213－930。

IGES產(chǎn)品模型：就是通過實(shí)體對(duì)產(chǎn)品的形狀、尺寸以及某些說明產(chǎn)品的特性的信息進(jìn)行描述。4.2IGES產(chǎn)品模型7

IGES文件結(jié)構(gòu)IGES文件采用ASCll格式和二進(jìn)制格式。IGES文件包括五個(gè)或六個(gè)段，它們必須依次出現(xiàn)，具體說明如下：

（1）標(biāo)志段

表明IGES文件所采用的格式。對(duì)于傳統(tǒng)的ASCll格式不設(shè)標(biāo)志段，二進(jìn)制格式用字母B標(biāo)識(shí)，壓縮ASCll格式用C標(biāo)識(shí)。

（2）開始段

用字母S標(biāo)識(shí)，為人們提供可讀的文件序言，至少必須有一個(gè)記錄。IGES文件結(jié)構(gòu)8

（3）全局參數(shù)段

用字母G標(biāo)識(shí)，該段合描述處理器的信息以及處理該文件的后處理器所需要的信息。

（4）目錄條目段

用字母D標(biāo)識(shí)。對(duì)于IGES文件中的每個(gè)實(shí)體在目錄條目段中都有一個(gè)目標(biāo)條目，為文件提供一個(gè)索引，并含有每個(gè)實(shí)體的屬性信息。

（5）參數(shù)數(shù)據(jù)段

用字母P標(biāo)識(shí)。該段包含與實(shí)體相聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)，參數(shù)數(shù)據(jù)以自由格式存放，其第一個(gè)域存放實(shí)體類型號(hào)。

（6）結(jié)束段

是文件的最后一行，并用字母T識(shí)別。結(jié)束段的各域合有前述各段的標(biāo)識(shí)字母（S、G、D、P）及其最末一行的序號(hào)。（3）全局參數(shù)段

用字母G標(biāo)識(shí)，該段合描述處9總結(jié)：IGES的目的只是傳輸幾何圖形及相應(yīng)的尺寸標(biāo)注、說明，即只是在屏幕上顯示或在繪圖儀上繪制工程圖。無(wú)法描述工業(yè)環(huán)境所需的產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)的全部信息，數(shù)據(jù)格式過于復(fù)雜數(shù)據(jù)交換不穩(wěn)定，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤或丟失信息的現(xiàn)象?？偨Y(jié)：IGES的目的只是傳輸幾何圖形及相應(yīng)的尺寸標(biāo)注、說明，104.3DXF產(chǎn)品模型4.3.1DXF文件格式

DXF文件采用ASCII碼格式，可通過AUTOCAD的命令，DXFIN和DXFOUT來讀、寫。4.3DXF產(chǎn)品模型11文件格式由五個(gè)部分組成，它們是：

（l）HEADERSECTION（頭部區(qū)）

記錄AutoCAD作圖時(shí)所用到的系統(tǒng)變量，這些變量可由AutoCAD中的STATUS在屏幕上顯示的各種命令來設(shè)置。

（2）TABLESECTION（列表區(qū)）

包含了八個(gè)表，具體如下：

APPID——圖名；DIMSTYLE——尺寸標(biāo)注的種類；LTYPE——型名及其間隔；LAYER——層名及其設(shè)定狀態(tài)；STYLE——文字的種類及其應(yīng)用名；UCS——用戶設(shè)定的局部坐標(biāo)系；VlEW——觀察對(duì)象的視點(diǎn)、視線；VPORT——顯示區(qū)上每個(gè)視區(qū)的表示方法。文件格式由五個(gè)部分組成，它們是：

（l）HEADER12

（3）ENTITIESSECTION（實(shí)體區(qū)）

用于定義AutoCAD所支持的圖形元素。

（4）BLOCKSSECTION（復(fù)合圖形區(qū)）

用于定義所有的復(fù)合圖形及其所構(gòu)成的實(shí)體，此實(shí)體的含義與上述實(shí)體區(qū)中所列出的圖形元素相同。用BLOCK表示復(fù)合圖形的開始和ENDBLK表示復(fù)合圖形的終止。

（5）ENDOFFile（文件結(jié)束）（3）ENTITIESSECTION（實(shí)體區(qū)）13圖形元素圖形元素LINE直線DIMENSION尺寸標(biāo)注POINT點(diǎn)INSERT插入圖形CIRCLE圓VIEWPORT視區(qū)ARC圓弧ATTDEF屬性定義TRACE粗實(shí)線ATTRIB屬性值SOLID實(shí)體VERTEX頂點(diǎn)TEXT文字SEQEND折線終止SHAPE形體3DFACE三維面PLINE折線DXF文件所定義的圖形元素圖形元素圖形元素LINE直線DIMENSION尺寸標(biāo)注POI144.3.2DXF文件的組碼

DXF文件格式中最小的組成單位是組，兩行為一組。第一行為整數(shù)稱組碼，第二行為相應(yīng)的組值，組值可以是字符串，也可以為浮點(diǎn)數(shù)。

同樣DXF只能轉(zhuǎn)換幾何信息。此外，隨著AutoCAD版本的升級(jí)，DXF格式也作了相應(yīng)的修改和擴(kuò)充。因此，AutoCAD不同版本之間進(jìn)行圖形信息轉(zhuǎn)換時(shí)，也可能出現(xiàn)部分信息的丟失。4.3.2DXF文件的組碼154.4STEP產(chǎn)品模型4.4.1STEP的構(gòu)成

STEP旨在產(chǎn)品生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品模型的數(shù)據(jù)交換。STEP標(biāo)準(zhǔn)由五大部分組成，即標(biāo)準(zhǔn)的描述方法、集成資源、應(yīng)用協(xié)議、實(shí)現(xiàn)形式、一致性測(cè)試。

4.4STEP產(chǎn)品模型16（l）標(biāo)準(zhǔn)的描述方法

STEP標(biāo)準(zhǔn)是三層組織結(jié)構(gòu)，即應(yīng)用層、邏輯層和物理層，并且采用參考模型和形式定義語(yǔ)言。

應(yīng)用層：描述應(yīng)用領(lǐng)域的需求，建立需求模型。

邏輯層：根據(jù)需求模型進(jìn)行分析、歸類，找出共同點(diǎn)，協(xié)調(diào)沖突，形成統(tǒng)一的、不矛盾的集成的信息模型（IPIM）或稱集成資源。

物理層：完成數(shù)據(jù)交換的中性文件結(jié)構(gòu)（STEP文件）。

參考模型：用來構(gòu)造其它的模型，不論是應(yīng)用層還是邏輯層均由許多參考模型組成。（l）標(biāo)準(zhǔn)的描述方法17

（2）集成資源又稱為集成的產(chǎn)品信息模型IPIM。是STEP標(biāo)準(zhǔn)的主要部分，采用EXPRESS語(yǔ)言描述。集成資源又分成兩大部分：通用集成資源與應(yīng)用集成資源；通用資源在應(yīng)用上具有通用性；應(yīng)用資源描述某一應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)并依賴于通用資源的支持。

（3）應(yīng)用協(xié)議

應(yīng)用協(xié)議是一份文件，用以說明如何用標(biāo)準(zhǔn)的STEP集成資源來解釋產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型文本以滿足工業(yè)的需求。

（2）集成資源18（4）實(shí)現(xiàn)形式

實(shí)現(xiàn)形式或應(yīng)用方式系指用什么方法或格式在具體領(lǐng)域里實(shí)現(xiàn)信息交換。實(shí)現(xiàn)形式大致分為四級(jí)：第一級(jí)文件交換，第二級(jí)工作格式，第三級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)交換，第四級(jí)知識(shí)庫(kù)交換。

1、文件交換是最低一級(jí)。

2、工作格式交換是產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在內(nèi)存的表現(xiàn)形式，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理能達(dá)到“實(shí)時(shí)”的效果。

3、數(shù)據(jù)庫(kù)交換適應(yīng)數(shù)據(jù)共享的要求。

4、知識(shí)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行約束檢查。（4）實(shí)現(xiàn)形式

194.4.2STEP的應(yīng)用STEP的適用領(lǐng)域很廣，它可應(yīng)用于機(jī)械、電子、航空航天、汽車、船舶等各工程領(lǐng)域。它的應(yīng)用是為了滿足市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制下工業(yè)發(fā)展的需求，具體的應(yīng)用場(chǎng)合可分為兩大類：

（l）來自產(chǎn)品開發(fā)和發(fā)放部門的需求，包括設(shè)計(jì)部門內(nèi)群體的合作、多學(xué)科交叉、產(chǎn)品全生命期設(shè)計(jì)、集成化產(chǎn)品開發(fā)、分布及并行作業(yè)、產(chǎn)品的數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存檔。

（2）來自CAX應(yīng)用系統(tǒng)供應(yīng)商和DBMS（數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)）供應(yīng)商的需求，包括：接口標(biāo)準(zhǔn)化，使他們能把精力集中于存儲(chǔ)技術(shù)和特定應(yīng)用程序的算法上；概念模型的標(biāo)準(zhǔn)化，使他們能把精力集中于數(shù)據(jù)的不同物理表示上，以解決跨企業(yè)、多平臺(tái)、多種存儲(chǔ)機(jī)制、多種網(wǎng)絡(luò)熟的管理等方面的問題。4.4.2STEP的應(yīng)用20第四章產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)4.1概述4.2IGES產(chǎn)品模型4.3DXF產(chǎn)品模型4.4STEP產(chǎn)品模型第四章產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)4.1概述214.1概述

產(chǎn)品數(shù)據(jù)：是指一個(gè)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造生命周期的全過程中對(duì)產(chǎn)品的全部描述，并需以計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的形式來表示和存儲(chǔ)的信息。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換通常有兩種方法：

1、通過系統(tǒng)的專用接口，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接；

2、通過一個(gè)中性（即與系統(tǒng)無(wú)關(guān)）接口，實(shí)現(xiàn)星式連接。4.1概述22點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式23星型模式星型模式24

兩種方法的比較：

（l）接口數(shù)量。在N個(gè)系統(tǒng)間進(jìn)行交換，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)需開發(fā)N（N－l）個(gè)接口，星式需開發(fā)2N個(gè)接口，可見N＞3時(shí)，星式交換接口開發(fā)量較少，且系統(tǒng)越多越明顯。

（2）信息遺失。星式交換由于增加了中間環(huán)節(jié)（標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)），一般會(huì)出現(xiàn)信息遺失。

（3）接口對(duì)系統(tǒng)的依賴性。當(dāng)一系統(tǒng)發(fā)生變化時(shí)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)需改動(dòng)與之相關(guān)的2（N－l）個(gè)接口，而星式僅改動(dòng)2個(gè)接口。兩種方法的比較：

（l）接口數(shù)量。在N個(gè)系統(tǒng)間進(jìn)行交換25

在實(shí)際應(yīng)用中，由于需交換的系統(tǒng)較多，采用中性接口星式交換的優(yōu)點(diǎn)較多。星式交換的基本原理：在需交換的每一系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式（中性格式）之間開發(fā)雙向轉(zhuǎn)換接口，即前置處理器和后置處理器。前置處理器將本系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成中性格式數(shù)據(jù)。后置處理器將中性格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)有系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)。本節(jié)重點(diǎn)介紹IGES，DXF和STEP三種標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際應(yīng)用中，由于需交換的系統(tǒng)較多，采用中性接口264.2IGES產(chǎn)品模型

IGES是InitialGraphicsExchangestandard的縮寫，中文稱為初始圖形交換規(guī)范。lGES是國(guó)際上產(chǎn)生最早（1980年），目前應(yīng)用最成熟，也是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。目前幾乎所有的CAD/CAM系統(tǒng)均配有IGES接口。我國(guó)已批準(zhǔn)采納它作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14213－930。

IGES產(chǎn)品模型：就是通過實(shí)體對(duì)產(chǎn)品的形狀、尺寸以及某些說明產(chǎn)品的特性的信息進(jìn)行描述。4.2IGES產(chǎn)品模型27

IGES文件結(jié)構(gòu)IGES文件采用ASCll格式和二進(jìn)制格式。IGES文件包括五個(gè)或六個(gè)段，它們必須依次出現(xiàn)，具體說明如下：

（1）標(biāo)志段

表明IGES文件所采用的格式。對(duì)于傳統(tǒng)的ASCll格式不設(shè)標(biāo)志段，二進(jìn)制格式用字母B標(biāo)識(shí)，壓縮ASCll格式用C標(biāo)識(shí)。

（2）開始段

用字母S標(biāo)識(shí)，為人們提供可讀的文件序言，至少必須有一個(gè)記錄。IGES文件結(jié)構(gòu)28

（3）全局參數(shù)段

用字母G標(biāo)識(shí)，該段合描述處理器的信息以及處理該文件的后處理器所需要的信息。

（4）目錄條目段

用字母D標(biāo)識(shí)。對(duì)于IGES文件中的每個(gè)實(shí)體在目錄條目段中都有一個(gè)目標(biāo)條目，為文件提供一個(gè)索引，并含有每個(gè)實(shí)體的屬性信息。

（5）參數(shù)數(shù)據(jù)段

用字母P標(biāo)識(shí)。該段包含與實(shí)體相聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)，參數(shù)數(shù)據(jù)以自由格式存放，其第一個(gè)域存放實(shí)體類型號(hào)。

（6）結(jié)束段

是文件的最后一行，并用字母T識(shí)別。結(jié)束段的各域合有前述各段的標(biāo)識(shí)字母（S、G、D、P）及其最末一行的序號(hào)。（3）全局參數(shù)段

用字母G標(biāo)識(shí)，該段合描述處29總結(jié)：IGES的目的只是傳輸幾何圖形及相應(yīng)的尺寸標(biāo)注、說明，即只是在屏幕上顯示或在繪圖儀上繪制工程圖。無(wú)法描述工業(yè)環(huán)境所需的產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)的全部信息，數(shù)據(jù)格式過于復(fù)雜數(shù)據(jù)交換不穩(wěn)定，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤或丟失信息的現(xiàn)象?？偨Y(jié)：IGES的目的只是傳輸幾何圖形及相應(yīng)的尺寸標(biāo)注、說明，304.3DXF產(chǎn)品模型4.3.1DXF文件格式

DXF文件采用ASCII碼格式，可通過AUTOCAD的命令，DXFIN和DXFOUT來讀、寫。4.3DXF產(chǎn)品模型31文件格式由五個(gè)部分組成，它們是：

（l）HEADERSECTION（頭部區(qū)）

記錄AutoCAD作圖時(shí)所用到的系統(tǒng)變量，這些變量可由AutoCAD中的STATUS在屏幕上顯示的各種命令來設(shè)置。

（2）TABLESECTION（列表區(qū)）

包含了八個(gè)表，具體如下：

APPID——圖名；DIMSTYLE——尺寸標(biāo)注的種類；LTYPE——型名及其間隔；LAYER——層名及其設(shè)定狀態(tài)；STYLE——文字的種類及其應(yīng)用名；UCS——用戶設(shè)定的局部坐標(biāo)系；VlEW——觀察對(duì)象的視點(diǎn)、視線；VPORT——顯示區(qū)上每個(gè)視區(qū)的表示方法。文件格式由五個(gè)部分組成，它們是：

（l）HEADER32

（3）ENTITIESSECTION（實(shí)體區(qū)）

用于定義AutoCAD所支持的圖形元素。

（4）BLOCKSSECTION（復(fù)合圖形區(qū)）

用于定義所有的復(fù)合圖形及其所構(gòu)成的實(shí)體，此實(shí)體的含義與上述實(shí)體區(qū)中所列出的圖形元素相同。用BLOCK表示復(fù)合圖形的開始和ENDBLK表示復(fù)合圖形的終止。

（5）ENDOFFile（文件結(jié)束）（3）ENTITIESSECTION（實(shí)體區(qū)）33圖形元素圖形元素LINE直線DIMENSION尺寸標(biāo)注POINT點(diǎn)INSERT插入圖形CIRCLE圓VIEWPORT視區(qū)ARC圓弧ATTDEF屬性定義TRACE粗實(shí)線ATTRIB屬性值SOLID實(shí)體VERTEX頂點(diǎn)TEXT文字SEQEND折線終止SHAPE形體3DFACE三維面PLINE折線DXF文件所定義的圖形元素圖形元素圖形元素LINE直線DIMENSION尺寸標(biāo)注POI344.3.2DXF文件的組碼

DXF文件格式中最小的組成單位是組，兩行為一組。第一行為整數(shù)稱組碼，第二行為相應(yīng)的組值，組值可以是字符串，也可以為浮點(diǎn)數(shù)。

同樣DXF只能轉(zhuǎn)換幾何信息。此外，隨著AutoCAD版本的升級(jí)，DXF格式也作了相應(yīng)的修改和擴(kuò)充。因此，AutoCAD不同版本之間進(jìn)行圖形信息轉(zhuǎn)換時(shí)，也可能出現(xiàn)部分信息的丟失。4.3.2DXF文件的組碼354.4STEP產(chǎn)品模型4.4.1STEP的構(gòu)成

STEP旨在產(chǎn)品生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品模型的數(shù)據(jù)交換。STEP標(biāo)準(zhǔn)由五大部分組成，即標(biāo)準(zhǔn)的描述方法、集成資源、應(yīng)用協(xié)議、實(shí)現(xiàn)形式、一致性測(cè)試。

4.4STEP產(chǎn)品模型36（l）標(biāo)準(zhǔn)的描述方法

STEP標(biāo)準(zhǔn)是三層組織結(jié)構(gòu)，即應(yīng)用層、邏輯層和物理層，并且采用參考模型和形式定義語(yǔ)言。

應(yīng)用層：描述應(yīng)用領(lǐng)域的需求，建立需求模型。

邏輯層：根據(jù)需求模型進(jìn)行分析、歸類，找出共同點(diǎn)，協(xié)調(diào)沖突，形成統(tǒng)一的、不矛盾的集成的信息模型（IPIM）或稱集成資源。

物理層：完成數(shù)據(jù)交換的中性文件結(jié)構(gòu)（STEP文件）。

參考模型：用來構(gòu)造其它的模型，不論是應(yīng)用層還是邏輯層均由許多參考模型組成。（l）標(biāo)準(zhǔn)的描述方法37

（2）集成資