《工業(yè)自動化系統(tǒng)工程用工程數(shù)據(jù)交換格式自動化標(biāo)記語言第3部分：幾何學(xué)和運動學(xué)gb/t39003.3-2023》詳細(xì)解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3術(shù)語、定義和縮略語3.1術(shù)語和定義3.2縮略語4一致性5AML庫關(guān)于幾何學(xué)和運動學(xué)的擴展5.1概述contents目錄5.2AML基本角色類庫—角色類Frame5.3AML接口類庫6Frame屬性7COLLADA文檔整合8兩個AML對象的連接9COLLADA源工具的元信息附錄A(資料性)幾何學(xué)/運動學(xué)描述的引用方法A.1采用顯性引用的常規(guī)COLLADA文檔整合A.2COLLADA元素的隱性引用contents目錄A.3CAEX中對象之間的連接附錄B(資料性)運動學(xué)系統(tǒng)及AML組合的建模B.1概述B.2CAEX和COLLADA中線性單元的AML文檔建模B.3CAEX和COLLADA中機器人的AML文檔建模B.4CAEX和COLLADA中包含機器人和線性軸組合系統(tǒng)的AML文檔的建模contents目錄B.5CAEX和COLLADA中連接到機器人的抓手的AML文檔建模B.6CAEX和COLLADA中已連接工件的抓手的AML文檔建模附錄C(資料性)AML庫的XML表示C.1AML基礎(chǔ)角色類庫AutomationMLBaseRoleClassLibC.2AML接口類庫AutomationMLInterfaceClassLib011范圍1.1標(biāo)準(zhǔn)化對象本部分規(guī)定了工業(yè)自動化系統(tǒng)工程中，用于交換工程工具的幾何學(xué)和運動學(xué)信息的自動化標(biāo)記語言格式。它適用于工廠自動化區(qū)域內(nèi)，不同工程工具之間的數(shù)據(jù)交換，確保信息的準(zhǔn)確性與一致性。幾何學(xué)信息包括點、線、面、體等幾何元素的描述，以及它們在三維空間中的位置、方向和相互關(guān)系。運動學(xué)信息涉及機械系統(tǒng)中各部件之間的相對運動關(guān)系，包括位置、速度、加速度等動態(tài)參數(shù)。1.2涉及領(lǐng)域1.3應(yīng)用場景自動化生產(chǎn)線設(shè)計在生產(chǎn)線規(guī)劃階段，使用本標(biāo)準(zhǔn)可以方便地在不同設(shè)計軟件之間交換機械部件的幾何學(xué)和運動學(xué)數(shù)據(jù)。機器人編程與仿真虛擬調(diào)試與驗證通過遵循本標(biāo)準(zhǔn)，機器人編程軟件能夠準(zhǔn)確地獲取機械臂等設(shè)備的幾何學(xué)和運動學(xué)參數(shù)，從而實現(xiàn)精確的軌跡規(guī)劃和動作控制。在虛擬環(huán)境中，利用本標(biāo)準(zhǔn)交換的數(shù)據(jù)可以構(gòu)建與實際生產(chǎn)環(huán)境高度一致的仿真模型，進行早期的錯誤檢測和性能優(yōu)化。1.4不包含內(nèi)容本標(biāo)準(zhǔn)未定義數(shù)據(jù)交換過程的細(xì)節(jié)，如通信協(xié)議、數(shù)據(jù)傳輸速率等。未涉及導(dǎo)入/導(dǎo)出工具的具體使用要求，這些工具可能因不同的應(yīng)用環(huán)境和需求而有所差異。022規(guī)范性引用文件2.規(guī)范性引用文件COLLADA1.4.1本標(biāo)準(zhǔn)引用了COLLADA1.4.1，這是一個用于3D可視化工業(yè)數(shù)據(jù)的數(shù)字資產(chǎn)模式規(guī)范。通過引用這一規(guī)范，本標(biāo)準(zhǔn)能夠利用COLLADA框架來有效地描述和交換3D模型數(shù)據(jù)。IEC和ISO相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)還引用了IEC62714-1、IEC62714-2-2015以及ISO17506，這些國際電工委員會和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的標(biāo)準(zhǔn)，為工業(yè)自動化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換提供了基礎(chǔ)架構(gòu)和通用要求，確保了本標(biāo)準(zhǔn)與國際接軌，提高了通用性和兼容性。GB/T39003.1-2020此外，還規(guī)范性引用了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T39003.1-2020，這是工業(yè)自動化系統(tǒng)工程用工程數(shù)據(jù)交換格式自動化標(biāo)識語言的第一部分，規(guī)定了架構(gòu)和通用要求，為本標(biāo)準(zhǔn)提供了必要的背景和補充。033術(shù)語、定義和縮略語3.術(shù)語、定義和縮略語定義對于上述術(shù)語，本部分將給出明確的定義，解釋其在工業(yè)自動化系統(tǒng)工程中的具體含義和應(yīng)用范圍，為理解和實施標(biāo)準(zhǔn)提供清晰的指導(dǎo)?？s略語為了方便表述和閱讀，標(biāo)準(zhǔn)中會使用一些縮略語，如“AML”代表自動化標(biāo)記語言等。本部分將列出并解釋這些縮略語的含義，幫助讀者更快地理解和熟悉標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容。術(shù)語本部分將明確在工業(yè)自動化系統(tǒng)工程中，特別是與工程數(shù)據(jù)交換格式及自動化標(biāo)記語言相關(guān)的專業(yè)術(shù)語，如“幾何數(shù)據(jù)”、“運動學(xué)數(shù)據(jù)”等，確保讀者能夠準(zhǔn)確理解標(biāo)準(zhǔn)中使用的專業(yè)詞匯。030201043.1術(shù)語和定義3.1術(shù)語和定義指用于工業(yè)自動化系統(tǒng)工程中，實現(xiàn)不同系統(tǒng)、設(shè)備或軟件之間數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)格式。工程數(shù)據(jù)交換格式一種專門用于描述工業(yè)自動化系統(tǒng)中各種元素（如設(shè)備、信號、功能塊等）及其相互關(guān)系的標(biāo)記語言。指的是描述工業(yè)自動化系統(tǒng)中各元素（特別是機械部件）運動狀態(tài)的科學(xué)，包括位置、速度和加速度等運動參數(shù)。自動化標(biāo)記語言在本標(biāo)準(zhǔn)中，幾何學(xué)主要涉及工業(yè)自動化系統(tǒng)中各元素的空間位置、形狀和大小等幾何特性的描述。幾何學(xué)01020403運動學(xué)053.2縮略語含義AutomationMarkupLanguage（自動化標(biāo)記語言）說明一種用于工業(yè)自動化系統(tǒng)工程中數(shù)據(jù)交換的標(biāo)記語言。AML含義中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)推薦標(biāo)準(zhǔn)說明GB/T是指推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T），"T"在此讀"推"。GB/TSEMIEquipmentCommunicationsStandard（半導(dǎo)體設(shè)備通訊標(biāo)準(zhǔn)）含義SECS是半導(dǎo)體制造設(shè)備之間的通訊標(biāo)準(zhǔn)，用于設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換和通訊。說明SECS含義GenericEquipmentModel（通用設(shè)備模型）說明GEM一種用于描述設(shè)備結(jié)構(gòu)和功能的通用模型，便于不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換和互操作。0102064一致性標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)格式：該標(biāo)準(zhǔn)確保了在工業(yè)自動化系統(tǒng)工程中，使用AML（自動化標(biāo)記語言）進行工程數(shù)據(jù)交換時，幾何學(xué)和運動學(xué)數(shù)據(jù)的格式具有一致性。這種一致性對于不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互至關(guān)重要。減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換錯誤：一致的數(shù)據(jù)格式有助于減少在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中可能出現(xiàn)的錯誤，因為所有數(shù)據(jù)都遵循相同的結(jié)構(gòu)和規(guī)則。促進系統(tǒng)集成：在工業(yè)自動化領(lǐng)域，系統(tǒng)集成是一個重要環(huán)節(jié)。該標(biāo)準(zhǔn)的一致性要求有助于簡化集成過程，提高集成效率，降低集成成本?？缦到y(tǒng)兼容性：通過遵循GB/T39003.3-2023標(biāo)準(zhǔn)，不同的工業(yè)自動化系統(tǒng)能夠更容易地交換和理解彼此的幾何學(xué)和運動學(xué)數(shù)據(jù)，從而提高了系統(tǒng)的兼容性和互操作性。4.一致性075AML庫關(guān)于幾何學(xué)和運動學(xué)的擴展幾何學(xué)信息整合AML庫在幾何學(xué)和運動學(xué)方面的擴展，首先體現(xiàn)在對幾何學(xué)信息的全面整合。這包括但不限于點、線、面等幾何元素的定義與描述，以及它們在三維空間中的位置、方向和相互關(guān)系。通過AML，這些幾何學(xué)信息可以被標(biāo)準(zhǔn)化地交換和共享，從而提高工業(yè)自動化系統(tǒng)中各組件之間的兼容性和互操作性。運動學(xué)信息整合除了幾何學(xué)信息，AML還致力于整合運動學(xué)信息。這包括物體的運動軌跡、速度、加速度等動態(tài)參數(shù)，以及運動過程中的約束條件和優(yōu)化目標(biāo)。通過AML，這些運動學(xué)信息可以被精確地定義和傳遞，從而支持更高級別的自動化控制和優(yōu)化。5.AML庫關(guān)于幾何學(xué)和運動學(xué)的擴展5.AML庫關(guān)于幾何學(xué)和運動學(xué)的擴展標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)交換AML在幾何學(xué)和運動學(xué)方面的擴展還體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)交換上。通過制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和交換協(xié)議，AML確保了不同系統(tǒng)之間能夠無縫地傳遞和處理幾何學(xué)和運動學(xué)數(shù)據(jù)。這不僅降低了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理的復(fù)雜性，還提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。支持高級自動化功能AML的擴展還支持更高級別的自動化功能。例如，在機器人編程、自動化生產(chǎn)線配置、仿真與優(yōu)化等領(lǐng)域，AML可以提供豐富的幾何學(xué)和運動學(xué)信息，從而支持更精細(xì)的控制策略、更高效的路徑規(guī)劃和更準(zhǔn)確的性能評估。085.1概述該標(biāo)準(zhǔn)于2023年9月7日發(fā)布，并于2024年4月1日開始實施。發(fā)布與實施日期本部分由全國工業(yè)過程測量控制和自動化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（TC124）歸口，并由其工業(yè)在線校準(zhǔn)方法分會（TC124SC7）執(zhí)行。主管部門為中國機械工業(yè)聯(lián)合會。制定機構(gòu)5.1概述主要起草單位包括上海佐竹冷熱控制技術(shù)有限公司、深圳市爾泰科技有限公司等多家單位共同參與了本部分的起草工作。標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容本部分通過AML（AutomationMarkupLanguage）的方式，規(guī)定了用于交換工廠自動化區(qū)域內(nèi)的工程工具的幾何學(xué)和運動學(xué)信息整合。但并未定義數(shù)據(jù)交換過程的細(xì)節(jié)以及導(dǎo)入/導(dǎo)出工具的使用要求。引用標(biāo)準(zhǔn)在編寫本部分時，引用了包括COLLADA1.4.1、IEC62714-1等在內(nèi)的多項相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。5.1概述目的與意義該標(biāo)準(zhǔn)的制定旨在實現(xiàn)工業(yè)自動化系統(tǒng)工程中，不同工具之間的幾何學(xué)和運動學(xué)信息的有效交換與整合，從而提高工程效率，促進工業(yè)自動化的發(fā)展。5.1概述“095.2AML基本角色類庫—角色類FrameFrame是AML中的一個基本角色類，用于描述工業(yè)自動化系統(tǒng)中的幾何學(xué)和運動學(xué)關(guān)系。它代表了一個坐標(biāo)系或者一個參考框架，用于定義和描述其他幾何元素的位置和方向。Frame角色類的定義ID屬性唯一標(biāo)識一個Frame角色類實例。Description屬性提供關(guān)于Frame角色類實例的詳細(xì)描述信息。Type屬性定義Frame的類型，如笛卡爾坐標(biāo)系、極坐標(biāo)系等。Origin屬性定義Frame的原點位置。Frame角色類的屬性01030504Name屬性為Frame角色類實例提供一個可讀的名稱。02Frame角色類的關(guān)系Frame可以與其他Frame或幾何元素建立關(guān)系，如父子關(guān)系、相對位置關(guān)系等。通過這些關(guān)系，可以構(gòu)建一個復(fù)雜的幾何學(xué)和運動學(xué)模型，用于描述工業(yè)自動化系統(tǒng)中的各種設(shè)備和部件之間的相對位置和運動關(guān)系。Frame角色類的應(yīng)用在工業(yè)自動化系統(tǒng)工程中，F(xiàn)rame角色類被廣泛應(yīng)用于各種場景，如機器人路徑規(guī)劃、設(shè)備布局優(yōu)化等。通過使用AML中的Frame角色類，可以方便地描述和交換不同系統(tǒng)之間的幾何學(xué)和運動學(xué)數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)之間的無縫集成和協(xié)同工作。105.3AML接口類庫它提供了一套標(biāo)準(zhǔn)化的接口，使得不同系統(tǒng)之間能夠進行高效、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)交換。AML接口類庫支持幾何學(xué)和運動學(xué)數(shù)據(jù)的交換，為工業(yè)自動化系統(tǒng)的集成提供了便利。AML接口類庫是工業(yè)自動化系統(tǒng)工程中用于數(shù)據(jù)交換的重要組件。AML接口類庫概述標(biāo)準(zhǔn)化AML接口類庫遵循國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T39003.3-2023，確保了數(shù)據(jù)交換的規(guī)范性和一致性。擴展性AML接口類庫具有良好的擴展性，可以支持新的數(shù)據(jù)類型和交換需求。高效性通過優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和交換協(xié)議，AML接口類庫實現(xiàn)了高效的數(shù)據(jù)傳輸和處理。AML接口類庫的特點在生產(chǎn)線自動化系統(tǒng)中，AML接口類庫可以用于實現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，提高生產(chǎn)效率和準(zhǔn)確性。生產(chǎn)線自動化在工業(yè)機器人集成應(yīng)用中，AML接口類庫可以支持機器人與周邊設(shè)備的協(xié)同工作，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。工業(yè)機器人集成在智能制造系統(tǒng)中，AML接口類庫可以助力實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，提升系統(tǒng)的智能化水平。智能制造系統(tǒng)AML接口類庫的應(yīng)用場景隨著工業(yè)自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，AML接口類庫將不斷完善和優(yōu)化，以適應(yīng)新的應(yīng)用需求。同時，AML接口類庫也將面臨安全性和隱私保護等方面的挑戰(zhàn)，需要不斷加強技術(shù)研發(fā)和安全管理。未來，AML接口類庫有望支持更多的數(shù)據(jù)類型和交換協(xié)議，進一步提高數(shù)據(jù)交換的效率和準(zhǔn)確性。AML接口類庫的發(fā)展趨勢116Frame屬性在工業(yè)自動化系統(tǒng)工程中，數(shù)據(jù)交換格式的標(biāo)準(zhǔn)化至關(guān)重要。GB/T39003.3-2023標(biāo)準(zhǔn)針對工程數(shù)據(jù)交換格式中的幾何學(xué)和運動學(xué)部分進行了詳細(xì)規(guī)定。雖然此標(biāo)準(zhǔn)主要關(guān)注的是數(shù)據(jù)交換格式，與編程中的“frame”對象屬性無直接關(guān)系，但我們可以從更廣義的角度理解“frame”這一概念在工業(yè)自動化中的應(yīng)用。6.Frame屬性在工業(yè)自動化領(lǐng)域，“frame”可以被理解為一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或者信息框架，它用于組織和存儲與幾何學(xué)和運動學(xué)相關(guān)的數(shù)據(jù)。這樣的“frame”需要具備以下屬性以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和高效交換：1.**結(jié)構(gòu)性**：Frame需要有一個清晰的結(jié)構(gòu)來組織和存儲數(shù)據(jù)。在幾何學(xué)和運動學(xué)中，這可能包括點的坐標(biāo)、向量的方向、物體的形狀和大小等信息。2.**標(biāo)準(zhǔn)化**：為了實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，frame中的數(shù)據(jù)格式需要遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。GB/T39003.3-2023正是為了這一目的而制定的。6.Frame屬性3.**可擴展性**隨著技術(shù)的進步和工業(yè)自動化需求的增加，frame需要能夠容納更多的信息。因此，設(shè)計時應(yīng)考慮其可擴展性。4.**兼容性**Frame應(yīng)能與其他數(shù)據(jù)格式和系統(tǒng)兼容，以便在不同平臺和應(yīng)用之間進行無縫的數(shù)據(jù)交換。6.Frame屬性127COLLADA文檔整合場景元素<scene>，定義了場景中的節(jié)點和實例信息，是文檔的核心部分。根元素<COLLADA>，包含整個COLLADA文檔的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)。資產(chǎn)元素<asset>，提供關(guān)于文檔的元數(shù)據(jù)，如作者、創(chuàng)建日期等。庫元素包括幾何體庫`<library_geometries>`、控制器庫`<library_controllers>`、材質(zhì)庫`<library_materials>`等，用于存儲和管理各種資源。COLLADA文檔結(jié)構(gòu)首先，需要收集并準(zhǔn)備好所有要在COLLADA文檔中使用的資源，如3D模型、貼圖、動畫等。根據(jù)收集的資源，創(chuàng)建相應(yīng)的庫元素，如幾何體庫、材質(zhì)庫等，以便在場景中使用這些資源。通過`<scene>`元素和`<node>`元素構(gòu)建場景圖，定義場景中各個物體的位置、旋轉(zhuǎn)和縮放等屬性。完成COLLADA文檔的編輯后，需要導(dǎo)出為.dae文件，并使用相關(guān)工具進行驗證，確保文檔的正確性和兼容性。COLLADA文檔的整合流程收集資源創(chuàng)建庫元素構(gòu)建場景圖導(dǎo)出與驗證COLLADA文檔的優(yōu)勢COLLADA文檔是一種基于XML的格式，具有良好的跨平臺性，可以在不同的3D軟件和平臺之間進行數(shù)據(jù)交換?？缙脚_性COLLADA支持多種3D特性，包括幾何體、材質(zhì)、動畫、燈光等，可以滿足復(fù)雜的3D場景需求。豐富的特性支持由于基于XML格式，COLLADA文檔易于閱讀和編輯，同時也方便進行擴展和維護。易于擴展和維護影視制作在影視制作中，可以使用COLLADA文檔來交換和管理3D角色、場景等資產(chǎn)，提高制作效率和質(zhì)量。游戲開發(fā)在游戲開發(fā)中，可以使用COLLADA文檔來導(dǎo)入和導(dǎo)出3D模型、動畫等資源，提高開發(fā)效率。虛擬現(xiàn)實在虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域，COLLADA文檔可以用于構(gòu)建虛擬場景，實現(xiàn)沉浸式的交互體驗。COLLADA文檔的應(yīng)用領(lǐng)域138兩個AML對象的連接關(guān)聯(lián)關(guān)系建立在AML中，對象之間的連接是通過建立關(guān)聯(lián)關(guān)系來實現(xiàn)的。這些關(guān)系可以是類與實例之間的關(guān)系，也可以是實例與實例之間的關(guān)系。通過這些關(guān)聯(lián)，可以構(gòu)建一個完整的工廠自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型。MirrorObject與MasterObject當(dāng)一個AML對象與另一個AML對象有關(guān)聯(lián)時，可以稱之為MirrorObject，而與其關(guān)聯(lián)的對象則被稱為MasterObject。MirrorObject被視為與MasterObject相同，這使得一個對象實例可以被放置在不同的工廠層次結(jié)構(gòu)中，從而實現(xiàn)對具有交叉結(jié)構(gòu)的復(fù)雜對象網(wǎng)絡(luò)的建模。8兩個AML對象的連接關(guān)聯(lián)的應(yīng)用這種關(guān)聯(lián)關(guān)系在工業(yè)自動化系統(tǒng)工程中非常重要，它允許工程師們更有效地組織和理解系統(tǒng)中的各個組件及其相互關(guān)系。例如，在設(shè)計和優(yōu)化生產(chǎn)線時，通過這種關(guān)聯(lián)可以清晰地了解各個設(shè)備和工序之間的依賴和影響。數(shù)據(jù)一致性與完整性通過建立和維護這些關(guān)聯(lián)關(guān)系，可以確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性。當(dāng)某個對象發(fā)生變化時，與其關(guān)聯(lián)的對象也會相應(yīng)地更新，從而保持整個數(shù)據(jù)模型的準(zhǔn)確性。8兩個AML對象的連接“149COLLADA源工具的元信息9.COLLADA源工具的元信息COLLADA概述COLLADA（COLLAborativeDesignActivity）是一種用于交互式3D應(yīng)用程序的交換文件格式，由非營利性技術(shù)聯(lián)盟KhronosGroup管理，并已被ISO采納為公開可用的規(guī)范。文件結(jié)構(gòu)特點COLLADA定義了一個開放標(biāo)準(zhǔn)的XML模式，用于在各種圖形軟件應(yīng)用程序之間交換數(shù)字資產(chǎn)。其文件通常以.dae為擴展名，具有高度的可讀性和可編輯性，因為所有元素都是由XML標(biāo)簽定義的。在工業(yè)自動化中的應(yīng)用在工業(yè)自動化系統(tǒng)工程中，COLLADA格式可以作為一種中間格式，用于在不同的工程工具之間交換幾何學(xué)和運動學(xué)信息。這有助于實現(xiàn)不同軟件之間的數(shù)據(jù)互通，提高工程設(shè)計的效率和準(zhǔn)確性。與其他三維模型標(biāo)準(zhǔn)的比較與其他常見的三維模型標(biāo)準(zhǔn)如FBX、OBJ等相比，COLLADA具有更好的跨平臺兼容性和可讀性。它支持對幾何體、著色器、效果、物理系統(tǒng)、動畫等的描述，因此非常適合用來描述復(fù)雜的工業(yè)場景。在GB/T39003.3-2023中的角色在本標(biāo)準(zhǔn)中，COLLADA被指定為一種可選的數(shù)據(jù)交換格式，用于工業(yè)自動化系統(tǒng)工程中的幾何學(xué)和運動學(xué)信息的整合與交換。這體現(xiàn)了COLLADA在工業(yè)自動化領(lǐng)域的重要性和應(yīng)用價值。9.COLLADA源工具的元信息15附錄A(資料性)幾何學(xué)/運動學(xué)描述的引用方法通過引用方法，規(guī)范數(shù)據(jù)交換過程中幾何學(xué)/運動學(xué)信息的描述方式，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可讀性。明確幾何學(xué)/運動學(xué)數(shù)據(jù)交換的需求統(tǒng)一的引用方法有助于不同系統(tǒng)之間實現(xiàn)幾何學(xué)/運動學(xué)數(shù)據(jù)的共享與交換，提高工業(yè)自動化系統(tǒng)的互操作性。實現(xiàn)跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享引用目的幾何形狀描述包括點、線、面等基本幾何元素的描述，以及復(fù)雜幾何形狀的組合與變換。運動學(xué)參數(shù)表達(dá)涉及位置、速度、加速度等運動學(xué)參數(shù)的描述，以及它們之間的關(guān)系和約束。引用范圍引用方式擴展性引用在標(biāo)準(zhǔn)化引用的基礎(chǔ)上，根據(jù)實際需求進行必要的擴展，以適應(yīng)特定領(lǐng)域或應(yīng)用場景的幾何學(xué)/運動學(xué)數(shù)據(jù)交換需求。標(biāo)準(zhǔn)化引用遵循國際或國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，采用標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)格式和描述方法，確保引用的規(guī)范性和通用性。幾何形狀描述示例通過引用標(biāo)準(zhǔn)的幾何形狀描述方法，如使用CAD軟件生成的DXF或DWG文件，來準(zhǔn)確表達(dá)設(shè)備的幾何形狀和結(jié)構(gòu)特征。運動學(xué)參數(shù)表達(dá)示例在描述機器人運動時，可以引用標(biāo)準(zhǔn)的運動學(xué)參數(shù)表達(dá)方法，如Denavit-Hartenberg參數(shù)（D-H參數(shù)），來明確各關(guān)節(jié)之間的相對位置和姿態(tài)關(guān)系。引用示例16A.1采用顯性引用的常規(guī)COLLADA文檔整合顯性引用方式本部分標(biāo)準(zhǔn)通過顯性引用的方式，整合了常規(guī)COLLADA（COLLAborativeDesignActivity）文檔。這種引用方式使得幾何學(xué)和運動學(xué)的數(shù)據(jù)交換格式更加明確和標(biāo)準(zhǔn)化。COLLADA文檔的特點COLLADA是一個用于交互式3D應(yīng)用程序的數(shù)字資產(chǎn)交換格式，它支持多種3D建模軟件和游戲引擎之間的數(shù)據(jù)交換。在本標(biāo)準(zhǔn)中，COLLADA文檔被用于描述工業(yè)自動化系統(tǒng)中的幾何學(xué)和運動學(xué)信息。A.1采用顯性引用的常規(guī)COLLADA文檔整合整合的意義通過整合COLLADA文檔，本標(biāo)準(zhǔn)提供了一種通用的數(shù)據(jù)交換格式，使得不同的工業(yè)自動化系統(tǒng)能夠更加方便地進行數(shù)據(jù)交換和共享。這有助于降低數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的成本，提高數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性，從而推動工業(yè)自動化領(lǐng)域的發(fā)展。應(yīng)用前景隨著工業(yè)自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)交換和共享的需求將越來越強烈。本標(biāo)準(zhǔn)通過整合COLLADA文檔，為工業(yè)自動化系統(tǒng)提供了一種高效、通用的數(shù)據(jù)交換格式。未來，這種格式有望在更多的工業(yè)自動化場景中得到應(yīng)用，推動行業(yè)的進步和發(fā)展。A.1采用顯性引用的常規(guī)COLLADA文檔整合17A.2COLLADA元素的隱性引用A.COLLADA元素的隱性引用隱性引用的定義在GB/T39003.3-2023標(biāo)準(zhǔn)中，COLLADA元素的隱性引用指的是在不直接明確指出具體元素名稱的情況下，通過結(jié)構(gòu)、屬性或關(guān)系等方式間接引用COLLADA文件中的相關(guān)元素。隱性引用的作用隱性引用在工業(yè)自動化系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)交換中發(fā)揮著重要作用，它允許在不同系統(tǒng)或工具之間以一種更加靈活和高效的方式共享和交換幾何學(xué)和運動學(xué)信息。通過隱性引用，可以減少數(shù)據(jù)冗余，提高數(shù)據(jù)交換的效率和準(zhǔn)確性。隱性引用的實現(xiàn)方式隱性引用通常通過定義特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和關(guān)系來實現(xiàn)。例如，在GB/T39003.3-2023中，可能定義了某種數(shù)據(jù)格式或標(biāo)記語言，用于描述幾何學(xué)和運動學(xué)元素之間的關(guān)系。這些關(guān)系可以是父子關(guān)系、兄弟關(guān)系或更復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而實現(xiàn)元素之間的隱性引用。A.COLLADA元素的隱性引用在使用隱性引用時，需要確保引用的準(zhǔn)確性和一致性。為了避免混淆和錯誤，最好在相關(guān)的文檔或說明中明確隱性引用的具體規(guī)則和實現(xiàn)方式。此外，還需要考慮不同系統(tǒng)或工具之間的兼容性問題，以確保隱性引用能夠在各種環(huán)境下正確無誤地工作。注意事項由于我無法直接訪問外部資源，以上內(nèi)容主要基于您提供的參考文章以及我對相關(guān)領(lǐng)域的理解進行編寫。如有需要，您可以進一步參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文檔或咨詢專業(yè)人士以獲取更準(zhǔn)確的信息。）（注A.COLLADA元素的隱性引用18A.3CAEX中對象之間的連接A.CAEX中對象之間的連接3.**運動學(xué)連接**運動學(xué)連接則關(guān)注于部件之間的運動關(guān)系。在工業(yè)自動化系統(tǒng)中，這通常涉及到機械臂、傳送帶、齒輪等運動部件的協(xié)同工作。CAEX通過定義運動學(xué)約束和參數(shù)，如速度、加速度、運動軌跡等，來實現(xiàn)對這些復(fù)雜運動關(guān)系的準(zhǔn)確描述。2.**幾何關(guān)系連接**幾何關(guān)系連接主要用于描述部件之間的空間位置關(guān)系。例如，一個部件可能相對于另一個部件有特定的位置偏移或旋轉(zhuǎn)角度。這些連接在CAEX中通過精確的幾何參數(shù)來定義，確保在數(shù)據(jù)交換過程中能夠準(zhǔn)確還原部件之間的相對位置。1.**連接類型與定義**在CAEX（AutomationMarkupLanguage）中，對象之間的連接是通過特定的標(biāo)記和屬性來實現(xiàn)的。這些連接可以表示數(shù)據(jù)流向、控制關(guān)系、物理連接等。在幾何學(xué)和運動學(xué)部分，這些連接主要用于描述機械部件之間的相對位置和運動關(guān)系。為了確保數(shù)據(jù)交換的準(zhǔn)確性和可靠性，CAEX還提供了可視化和驗證工具。通過這些工具，工程師可以直觀地查看和檢查對象之間的連接關(guān)系，確保它們在數(shù)據(jù)交換過程中得到正確保留和傳遞。4.**連接的可視化與驗證**GB/T39003.3-2023標(biāo)準(zhǔn)確保了CAEX的兼容性和擴展性。這意味著不同廠商和系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換將更加順暢，同時該標(biāo)準(zhǔn)也支持未來可能出現(xiàn)的新連接類型和屬性，以適應(yīng)工業(yè)自動化系統(tǒng)的不斷發(fā)展。5.**兼容性與擴展性**A.CAEX中對象之間的連接19附錄B(資料性)運動學(xué)系統(tǒng)及AML組合的建模定義運動學(xué)參數(shù)包括位置、速度和加速度等，用于描述物體的運動狀態(tài)。建立運動學(xué)方程基于運動學(xué)參數(shù)，構(gòu)建描述物體運動的數(shù)學(xué)方程。運動學(xué)約束處理考慮物體之間的相對運動關(guān)系，建立約束方程，確保運動的協(xié)調(diào)性和準(zhǔn)確性。運動規(guī)劃根據(jù)任務(wù)需求，規(guī)劃物體的運動軌跡和速度，實現(xiàn)預(yù)期的運動目標(biāo)。運動學(xué)系統(tǒng)建模AML組合建模AML文件結(jié)構(gòu)了解AML文件的基本結(jié)構(gòu)，包括頭部信息、數(shù)據(jù)部分和尾部信息等。組合元素定義明確AML中用于組合建模的元素，如組合體、部件、連接關(guān)系等。組合建模步驟按照AML規(guī)范，逐步完成組合建模，包括創(chuàng)建組合體、添加部件、定義連接關(guān)系等。驗證與優(yōu)化對建立的AML組合模型進行驗證，確保其準(zhǔn)確性和完整性，并根據(jù)需要進行優(yōu)化調(diào)整。AML中的運動學(xué)約束表達(dá)利用AML的表達(dá)能力，描述運動學(xué)約束條件，確保模型運動的正確性。AML與運動學(xué)的協(xié)同仿真通過AML與運動學(xué)仿真軟件的結(jié)合，實現(xiàn)自動化系統(tǒng)的虛擬仿真和驗證，縮短開發(fā)周期，降低成本?；贏ML的運動規(guī)劃實現(xiàn)結(jié)合AML的組合建模功能，實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)劃任務(wù)，提高自動化系統(tǒng)的靈活性和智能性。在AML中描述運動學(xué)參數(shù)將運動學(xué)參數(shù)以AML格式進行描述，便于數(shù)據(jù)的交換和共享。運動學(xué)與AML的結(jié)合應(yīng)用20B.1概述產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求隨著工業(yè)自動化系統(tǒng)的快速發(fā)展，對于工程數(shù)據(jù)交換格式的統(tǒng)一性和規(guī)范性提出了更高要求。特別是在幾何學(xué)和運動學(xué)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)交換對于確保自動化系統(tǒng)的高效運行至關(guān)重要。國際接軌趨勢國際上在工業(yè)自動化領(lǐng)域已經(jīng)形成了一系列的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，中國作為制造業(yè)大國，有必要與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌，以促進國內(nèi)工業(yè)自動化系統(tǒng)的國際競爭力。B.1.1標(biāo)準(zhǔn)制定背景幾何學(xué)和運動學(xué)數(shù)據(jù)定義本部分標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)定義了工業(yè)自動化系統(tǒng)中涉及的幾何學(xué)和運動學(xué)數(shù)據(jù)的描述方法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和交換格式。AML（自動化標(biāo)記語言）應(yīng)用通過采用AML作為數(shù)據(jù)交換的標(biāo)記語言，實現(xiàn)了對幾何學(xué)和運動學(xué)數(shù)據(jù)的高效、準(zhǔn)確描述，便于不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和交換。B.1.2標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)的制定和實施將推動工業(yè)自動化系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級，提高整個行業(yè)的國際競爭力。提升數(shù)據(jù)交換效率通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換格式，減少了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和解析的時間成本，提高了工業(yè)自動化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)交換的效率。促進系統(tǒng)互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)的實施有助于不同廠商開發(fā)的工業(yè)自動化系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)互通，降低系統(tǒng)集成的難度和成本。B.1.3標(biāo)準(zhǔn)實施意義本部分標(biāo)準(zhǔn)由全國工業(yè)過程測量控制和自動化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（TC124）歸口，并由多個行業(yè)內(nèi)的知名企業(yè)和研究機構(gòu)共同起草。起草過程中充分吸收了國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的最新研究成果和實踐經(jīng)驗。起草單位與專家團隊在標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，廣泛征求了行業(yè)內(nèi)外的意見和建議，并經(jīng)過了嚴(yán)格的審查和修改，以確保標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性和實用性。意見征集與審查B.1.4標(biāo)準(zhǔn)制定過程21B.2CAEX和COLLADA中線性單元的AML文檔建模線性單元的定義在AML中，線性單元被描述為具有確定長度和方向的幾何元素，用于表示機械系統(tǒng)中的直線運動部分。線性單元的屬性AML文檔詳細(xì)記錄了線性單元的長度、方向、位置等關(guān)鍵屬性，確保在工業(yè)自動化系統(tǒng)中的準(zhǔn)確應(yīng)用。線性單元AML描述CAEX（ComputerAidedEngineeringExchange）文件用于描述自動化設(shè)備的結(jié)構(gòu)和功能。在AML中，CAEX文件為線性單元提供了詳細(xì)的設(shè)備描述和配置信息。CAEX文件中的角色AML通過引入更多的幾何學(xué)和運動學(xué)特性，對CAEX進行了擴展，使其能夠更全面地描述線性單元的動態(tài)行為。AML對CAEX的擴展CAEX與AML的關(guān)聯(lián)COLLADA（COLLAborativeDesignActivity）是一種用于交換數(shù)字資產(chǎn)的格式，包括3D模型、動畫和光照等。在AML中，COLLADA文件為線性單元提供了三維模型數(shù)據(jù)。COLLADA文件的作用通過結(jié)合COLLADA，AML能夠更直觀地展示線性單元的三維形態(tài)，有助于工程師在設(shè)計和調(diào)試過程中更準(zhǔn)確地理解和應(yīng)用線性單元。AML利用COLLADA的優(yōu)勢COLLADA與AML的結(jié)合提高工程數(shù)據(jù)的交換效率AML文檔建模為工業(yè)自動化系統(tǒng)中的線性單元提供了一種標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)交換格式，便于不同軟件平臺之間的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同工作。增強系統(tǒng)的可擴展性和可維護性通過AML文檔建模，可以方便地添加、修改或刪除線性單元的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而提高系統(tǒng)的可擴展性和可維護性。AML文檔建模的意義22B.3CAEX和COLLADA中機器人的AML文檔建模CAEX與AML文檔建模01CAEX(ComputerAidedEngineeringeXchange)是一種中性的數(shù)據(jù)格式，它基于XML，用于互聯(lián)不同的數(shù)據(jù)格式，在AML中扮演著頂層數(shù)據(jù)格式的角色。在工業(yè)自動化系統(tǒng)工程中，機器人模型的建立、數(shù)據(jù)交換和集成是至關(guān)重要的。CAEX支持通過XML文件交換CAE數(shù)據(jù)，包括機器人的幾何、運動學(xué)和動力學(xué)信息。AML利用CAEX作為其數(shù)據(jù)交換格式的核心，允許對工廠拓?fù)?、幾何模型、動力學(xué)與邏輯等信息進行建模和數(shù)據(jù)交換。0203CAEX概述機器人建模應(yīng)用AML與CAEX的結(jié)合COLLADA與AML文檔建模COLLADA介紹COLLADA(CollaborativeDesignActivity)是一種用于數(shù)字資產(chǎn)交換的數(shù)據(jù)格式，它支持不同對象和復(fù)雜場景的幾何信息進行自動派生。機器人在COLLADA中的表示通過COLLADA數(shù)據(jù)格式，可以存儲和交換機器人的幾何學(xué)與運動學(xué)信息。這些信息可以被AML文檔引用，并通過CAEX格式進行互聯(lián)。AML與COLLADA的協(xié)同工作AML通過引用COLLADA文檔中的幾何與運動學(xué)信息，豐富了其數(shù)據(jù)交換的能力。這種協(xié)同工作使得AML能夠更全面地描述和交換工業(yè)自動化系統(tǒng)中的復(fù)雜對象，如機器人。23B.4CAEX和COLLADA中包含機器人和線性軸組合系統(tǒng)的AML文檔的建模CAEX在AML文檔建模中的應(yīng)用定義對象層次結(jié)構(gòu)CAEX作為AML的核心，允許定義一個對象的層次結(jié)構(gòu)來模擬現(xiàn)實世界的事物，這對于機器人和線性軸組合系統(tǒng)的建模至關(guān)重要。實現(xiàn)數(shù)據(jù)建模的元語言作為一種面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)建模的元語言，CAEX提供了創(chuàng)建AML文檔所需的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和語法規(guī)則。確保互操作性通過遵循CAEX標(biāo)準(zhǔn)，不同系統(tǒng)之間可以交換和理解AML文檔，從而實現(xiàn)機器人和線性軸組合系統(tǒng)的無縫集成。COLLADA在AML文檔建模中的作用實現(xiàn)信息的自動派生通過COLLADA，不同對象和復(fù)雜場景的幾何信息能夠進行自動派生，這簡化了AML文檔中機器人和線性軸組合系統(tǒng)的建模過程。確保數(shù)據(jù)的兼容性和可擴展性COLLADA格式具有良好的兼容性和可擴展性，可以與其他數(shù)據(jù)格式進行交互，從而滿足機器人和線性軸組合系統(tǒng)在不同應(yīng)用場景中的需求。支持幾何學(xué)和運動學(xué)信息的交換COLLADA是一種用于3D可視化數(shù)據(jù)的格式，它支持幾何學(xué)和運動學(xué)信息的交換，這對于機器人和線性軸組合系統(tǒng)的動態(tài)模擬和可視化至關(guān)重要。0302011.確定系統(tǒng)組件：明確機器人和線性軸組合系統(tǒng)中的各個組件，如機器人本體、線性軸、傳感器等。012.創(chuàng)建CAEX對象層次結(jié)構(gòu)：使用CAEX定義各個組件的對象層次結(jié)構(gòu)，包括它們的屬性、接口和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。023.集成COLLADA數(shù)據(jù)：將機器人和線性軸組合系統(tǒng)的幾何學(xué)和運動學(xué)信息以COLLADA格式集成到AML文檔中，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可視化效果。034.驗證和優(yōu)化模型：通過仿真和實際測試驗證AML文檔的準(zhǔn)確性和性能，并根據(jù)需要進行優(yōu)化調(diào)整。045.發(fā)布和共享AML文檔：將完成的AML文檔發(fā)布到適當(dāng)?shù)钠脚_或共享給相關(guān)團隊，以便他們能夠在自己的系統(tǒng)中使用或進一步開發(fā)。05機器人和線性軸組合系統(tǒng)的AML文檔建模步驟24B.5CAEX和COLLADA中連接到機器人的抓手的AML文檔建模抓手AML文檔是描述機器人抓手結(jié)構(gòu)和屬性的標(biāo)準(zhǔn)化文件。抓手AML文檔建模的基本概念該文檔遵循AML（AutomationMarkupLanguage）規(guī)范，用于在工業(yè)自動化系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)交換。通過AML文檔，可以方便地實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的信息共享和互操作。01CAEX（ComputerAidedEngineeringExchange）是一種用于描述自動化系統(tǒng)組件、設(shè)備和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換格式。CAEX和COLLADA在抓手AML文檔建模中的應(yīng)用020304在抓手AML文檔建模中，CAEX用于描述抓手的機械結(jié)構(gòu)、電氣接口和參數(shù)等信息。COLLADA（COLLAborativeDesignActivity）是一種用于3D模型交換的文件格式，支持多種3D建模軟件和渲染引擎。在抓手AML文檔建模中，COLLADA用于表示抓手的3D幾何形狀和動畫效果，實現(xiàn)逼真的可視化效果。抓手AML文檔建模的關(guān)鍵步驟根據(jù)實際需求，使用3D建模軟件創(chuàng)建抓手的3D模型，并導(dǎo)出為COLLADA格式。1.定義抓手模型使用AML編輯器或相關(guān)工具，創(chuàng)建一個新的AML文檔，并按照AML規(guī)范填寫抓手的相關(guān)信息。對AML文檔進行驗證，確保其符合AML規(guī)范，并根據(jù)需要進行優(yōu)化，以提高數(shù)據(jù)交換的效率和準(zhǔn)確性。2.創(chuàng)建AML文檔將CAEX文件中描述的抓手機械結(jié)構(gòu)、電氣接口和參數(shù)等信息集成到AML文檔中。3.集成CAEX數(shù)據(jù)010204034.驗證和優(yōu)化確保使用的3D建模軟件和AML編輯器或工具兼容，以避免格式轉(zhuǎn)換或數(shù)據(jù)丟失的問題。在填寫AML文檔時，務(wù)必遵循AML規(guī)范，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可讀性。在集成CAEX數(shù)據(jù)時，需要注意數(shù)據(jù)的完整性和一致性，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突或錯誤的情況。抓手AML文檔建模的注意事項01020325B.6CAEX和COLLADA中已連接工件的抓手的AML文檔建模CAEX（ComputerAidedEngineeringExchange）的應(yīng)用2.數(shù)據(jù)交換的靈活性CAEX作為AML的核心，可以與其他子模型如COLLADA進行互連，使得幾何學(xué)和運動學(xué)的數(shù)據(jù)能夠在不同工具和系統(tǒng)之間進行交換。3.抓手的幾何學(xué)和運動學(xué)描述通過AML，可以精確地描述抓手的幾何形狀、運動軌跡以及與其他工件的連接方式。這有助于實現(xiàn)精確的自動化控制和操作。1.對象層次建模CAEX允許我們定義一個對象的層次結(jié)構(gòu)，模擬事物的世界。在抓手的AML文檔建模中，可以利用CAEX來描述抓手的各個組成部分以及它們之間的關(guān)系。0302011.3D建模數(shù)據(jù)的交換COLLADA是一種用于3D建模數(shù)據(jù)的交換格式，它可以與AML協(xié)同工作，為抓手提供詳細(xì)的3D幾何信息和動畫數(shù)據(jù)。COLLADA（COLLAborativeDesignActivity）的整合2.跨領(lǐng)域建模通過整合COLLADA，AML文檔能夠支持跨領(lǐng)域的建模需求，使得抓手的幾何學(xué)和運動學(xué)數(shù)據(jù)能夠在不同領(lǐng)域的應(yīng)用中得到充分利用。3.精確的模擬和可視化利用COLLADA提供的詳細(xì)幾何學(xué)和動畫數(shù)據(jù)，AML文檔可以實現(xiàn)抓手的精確模擬和可視化，有助于工程師更好地理解和優(yōu)化抓手的設(shè)計和使用。26附錄C(資料性)AML庫的XML表示AML庫的XML表示以`<AMLLibrary>`作為根元素，包含整個庫的定義。根元素AML庫使用XML命名空間來區(qū)分不同的元素和屬性，確保元素的唯一性。命名空間AML庫中的元素通過`<ElementType>`元素進行定義，包括元素名稱、數(shù)據(jù)類型、默認(rèn)值等。元素定義AML庫的基本結(jié)構(gòu)010203點元素通過`<Line>`元素表示空間中的一條直線，由起點和終點坐標(biāo)組成。線元素面元素<Plane>元素用于表示空間中的一個平面，由法向量和原點到平面的距離定義。使用`<Point>`元素表示空間中的一個點，包含X、Y、