¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

19 €нвар€ 2015

“≈—»— CompareVidia: валидаци€ цифровой модели издели€

јлександр ўел€ев, менеджер отдела вычислительной гидродинамики, ќќќ Ђ“≈—»—ї

јлександр Ѕел€ев “≈—»—
ќт редакции isicad.ru: ѕродолжаем публикацию цикла материалов, посв€щенного двадцатилетию “≈—»— Ч одной из самых высокотехнологичных компаний отечественного рынка инженерного софтвера. Ётот цикл был начат статьЄй Ђѕрограммный комплекс 3DTransVidia Ч качественна€ трансл€ци€ цифровой модели издели€ї и нашим к ней предисловием.

—овременный технологический цикл производства основан на использовании трехмерного электронно-цифрового представлени€ модели издели€. ќписание геометрических обводов издели€ €вл€етс€ первичной информацией, описывающей объект и требовани€ к качеству его изготовлени€. —ледовательно, геометрические обводы издели€, методика их создани€/построени€ и методика их передачи из одной рабочей среды в другую с сохранением целостности должны €вл€тьс€ объектами пристального внимани€ со стороны контролирующих структур предпри€ти€. »нформационные инструменты по работе с CAD-моделью, используемые в промышленности, как и любой другой инструментарий, требуют посто€нного контрол€ результата их применени€, а также документировани€ процесса их использовани€ в соответствии с требовани€ми системы менеджмента качества предпри€ти€. ѕодобные требовани€ на западном рынке сформулированы как на уровне международных стандартов серии ISO 9000, так и на уровне требований отдельных корпораций, например Boeing D6-51991. Ќа практике это означает, что любые операции с CAD-моделью издели€ должны заканчиватьс€ валидацией CAD-модели с целью обнаружени€ нарушени€ целостности описани€ геометрических обводов издели€ как на уровне геометрии и топологии (см. статью Ђѕрограммный комплекс 3DTransVidia Ч качественна€ трансл€ци€ цифровой модели издели€ї), так и на уровне семантических объектов и атрибутов. –езультат валидации должен быть задокументирован и сохранен дл€ последующей работы по усовершенствованию рабочего процесса.

ѕод операци€ми с CAD-моделью в первую очередь понимают трансл€цию модели из одного формата в другой или ее передачу между различными программными продуктами, используемыми в производственной цепочке. ѕод валидацией понимают проверку качества CAD-модели на всех стади€х ее применени€ в рамках электронного документооборота внутри производственного цикла. ѕроверка осуществл€етс€ методом сравнени€ производной CAD-модели после трансл€ции (импорта) с оригинальной CAD-моделью, прин€той в качестве эталона.

–ассмотрим методику проведени€ валидации CAD-модели на примере схемы взаимодействи€ корпорации Boeing со своими подр€дчиками (смежниками) в рамках международной кооперации по производству пассажирских самолетов.  орпораци€ Boeing, как головное предпри€тие, в рамках кооперации отвечает за разработку нового самолета, изготовление наиболее ответственных агрегатов или узлов и окончательную сборку. »зготовление всех остальных деталей, узлов и агрегатов самолета осуществл€ют смежники корпорации, расположенные по всему миру.  орпораци€ Boeing при работе в гражданских проектах в качестве среды проектировани€ и поддержки жизненного цикла самолета использует программные продукты фирмы Dassault Systemes (в том числе CAD-систему CATIA различных версий и поколений). ¬се попытки нав€зать смежникам работу в аналогичных продуктах фирмы Dassault Systemes привели бы к росту себестоимости самолетов Boeing, так как смежники начали бы закладывать в себестоимость издели€ издержки на покупку и техническое сопровождение недешевого программного обеспечени€ фирмы Dassault Systemes.  орпораци€ Boeing позвол€ет своим смежникам использовать в их работе любые программные продукты, которые им удобны и выгодны как с экономической точки зрени€, так и с точки зрени€ технических возможностей. ќднако, чтобы устранить возможные негативные последстви€ от работы в мультибрендовой CAD/CAM/ CAE/CAI-среде, корпораци€ Boeing ввела в действие корпоративный стандарт D6-51991, который об€заны соблюдать все смежники. ƒанный стандарт регламентирует взаимодействие головной корпорации с соисполнител€ми в части контрол€ качества использовани€ цифровых моделей изделий. ќдновременно с этим на рынке по€вились программные продукты, которые позвол€ют автоматизировать процесс валидации и, в том числе, поддерживают стандарт D6-51991. ≈сли смежник не может доказать головной корпорации, что он адекватно отслеживает качество цифровой модели издели€, полученной от Boeing, то он не допускаетс€ дл€ работы в проектах Boeing. “ребовани€ Boeing €вл€ютс€ жесткими, но они заставл€ют всех смежников вырабатывать организационные и технические меры по корректному использованию CAD-моделей дл€ обеспечени€ гарантированного качества выпускаемой продукции. —тандарт Boeing D6-51991 гласит, что Ђсмежник отвечает за трансл€цию данных, используемых при изготовлении (в производстве) и при техническом контроле, и должен иметь €сный процесс документировани€ обоих этапов. ƒокументированный процесс должен включать методику проверки точности трансл€цииї (рис. 1).

–ис. 1. –аздел стандарта Boeing D6-51991

ќдним из таких программных продуктов, который полностью поддерживает требовани€ стандарта Boeing D6-51991, €вл€етс€ CompareVidia (рис. 2).

–ис. 2. ќбщий вид рабочего окна CompareVidia

ќписание 
рабочего процесса


ѕрограмма CompareVidia выполн€ет проверку CAD-модели, полученной в результате трансл€ции (импорта), сравнива€ ее с эталонной CAD-моделью. ѕрограмма CompareVidia позвол€ет выполн€ть проверку на следующих трех различных уровн€х.


1. √лобальна€ проверка Ч проверка интегральных характеристик CAD-модели, например площади поверхностей, координат геометрического центра модели и т.п. ƒанный вид проверки €вл€етс€ самым быстрым.

2. Ћокальна€ проверка Ч поэлементна€ проверка таких геометрических примитивов CAD-модели, как точка-точка, ребро-ребро, поверхность-поверхность, тело-тело. ƒанный вид проверки занимает больше времени, так как требуетс€ проверка большего массива данных. ќднако это позвол€ет локализовать деформированное место в CAD-модели, что даст возможность выполнить анализ и найти причину изменени€ CAD-модели.

3. ѕроверка атрибутов Ч вспомогательна€ проверка атрибутов CAD-модели, в том числе PMI-объектов.

ѕодобна€ многоуровнева€ схема валидации позвол€ет гибко настроить процесс проверки дл€ всех случаев Ч от крупногабаритных поверхностей панелей обшивки крыла до крупных сборок, состо€щих из множества простых деталей.

“ипова€ схема рабочего процесса валидации представлена на рис. 3.

–ис. 3. “ипова€ схема рабочего процесса валидации CAD-модели

Ёталонна€ модель, предварительно прошедша€ проверку в корпорации Boeing, предоставл€етс€ смежнику в формате CATIA (без дерева построени€) и дополнительно Ч в формате STEP. —межник, получив модель, открывает ее в своих CAD/CAM/CAE/CAI-приложени€х дл€ выполнени€ соответствующих операций своего технологического цикла и сохран€ет в формате STEP. ѕосле этого в программу CompareVidia загружаетс€ оригинальна€ CAD-модель и деривативна€. ƒл€ этого в CompareVidia задаютс€ критерии проверки и их численные параметры.

ѕри использовании √лобальных проверок необходимо задать процентную точность проверки интегральных характеристик (рис. 4).

–ис. 4. ѕараметры глобальной проверки

ѕри использовании Ћокальных проверок необходимо задать линейную и угловую точность проверки (рис. 5).

–ис. 5. ѕараметры локальной проверки

ѕри необходимости определить сохранность атрибутов или семантических объектов необходимо задать соответствующие параметры проверки (рис. 6).

–ис. 6. ѕараметры проверки атрибутов

¬алидаци€ CAD-модели
 под требовани€ производства

—тандартные требовани€ проверки геометрии CAD-модели до недавнего времени включали исключительно проверку геометрических обводов на соответствие заданной точности. ѕодобна€ методика долгое врем€ успешно использовалась при подготовке модели к изготовлению, однако не позвол€ла отслеживать изменени€ топологии геометрической модели, которые могут происходить из-за отличи€ в реализации математических функций геометрического €дра той или иной CAD-системы. Ќапример, система CATIA V4 имеет поддержку полиномов более высоких степеней по сравнению с современными CAD-системами. —ледует отметить, что нарушение топологии CAD-модели, как правило, не приводит к нарушению описани€ геометрических обводов в пределах задаваемой точности, не искажает твердотельного описани€, поэтому по формальным признаком это не €вл€етс€ браком (рис. 7).

–ис. 7. –езультат трансформации топологического описани€ CAD-модели эквивалентно получению брака на производстве.

ќднако при дальнейшем использовании подобной CAD-модели на производстве могут по€витьс€ проблемы, св€занные со спецификой работы CAM-приложений. Ќапример, значительна€ часть CAM-приложений строит маршрут движени€ обрабатывающего инструмента дл€ станков с „ѕ” на основе характеристик поверхностей, из которых состоит CAD-модель обрабатываемой детали. ¬ первую очередь алгоритм нацелен на приоритетное построение траектории движени€ инструмента вдоль длинных кромок обрабатываемой поверхности. Ёто позвол€ет реализовать установившийс€ режим обработки и достигать максимальной скорости движени€ инструмента. √раницы поверхностей в CAD-модели определ€ютс€ ее топологией, и если топологи€ трансформировалась, то одна поверхность сегментируетс€ на несколько поверхностей меньшего размера. ¬ CAM-приложени€х это приводит к перестроению траекторий движени€ инструмента и к увеличению количества участков, где инструмент мен€ет направление своего движени€. ¬ месте изменени€ направлени€ движени€ мен€етс€ регул€рность обработки поверхности, привод€ща€ к изменению шероховатости поверхности (рис. 8), что эквивалентно получению брака на производстве.

–ис. 8. –езультат потери топологического описани€ CAD-модели

¬ подобной ситуации оказалс€ один из подр€дчиков Boeing Ч компани€ Triumph Interiors, котора€ отвечает за производство рам дл€ иллюминаторов пассажирского лайнера. ћатематическа€ модель рамы от Boeing прошла полную валидацию и удовлетвор€ла геометрическим требовани€м качества. ѕолный комплект рам дл€ иллюминаторов на весь самолет был изготовлен и отправлен заказчику. ќднако вс€ парти€ вернулась как забракованна€. јнализ показал, что валидаци€ CAD-модели не затрагивала проверку топологии. ѕри этом в процессе чтени€ CAD-модели в CAM-приложение топологи€ модели трансформировалась, что и привело к изменению в режимах обработки на станке (рис. 9).

–ис. 9. »зменение в топологии обрабатываемой поверхности

“аким образом, более полна€ валидаци€ позволила найти источник проблемы, устранить брак в производстве, а компании Triumph Interiors остатьс€ в проекте Boeing.

Ќеобходимо отметить, что в итоге сама корпораци€ Boeing пришла к решению ужесточить критерии проверки CAD-модели и в об€зательном пор€дке провер€ть целостность топологии. ќтклонение от этого требовани€ допускаетс€ только в исключительных случа€х и с оговоркой, что результат не повли€ет на качество продукции. ƒругой важной возможностью дл€ производства €вл€етс€ проверка целостности PMI-объектов Ч как в векторном представлении, где текстовые символы представлены как набор полилиний, так и в символьном представлении, с редактируемым текстом. ќтдельно провер€етс€ целостность семантических св€зей, то есть св€зь PMI-объекта с поверхностью CAD-модели (рис. 10).

–ис. 10. ¬алидаци€ PMI-данных

¬алидаци€ модели под требовани€ технического контрол€

—овременный процесс контрол€ качества изготовлени€ продукции также опираетс€ на использование CAD-модели. ¬ыполненные средствами стационарных или мобильных координатно-измерительных машин ( »ћ) замеры конкретных деталей предоставл€ют массив контрольных точек, которые в CAI-приложени€х (Computer Aided Inspection) накладываютс€ на эталонную CAD-модель, а затем строитс€ карта отклонений между реальным изделием и его математической моделью. ѕри этом необходимо понимать, что CAI-приложение также построено на базе какого-то геометрического €дра, а значит, всегда следует провер€ть, что импортированна€ в это приложение CAD-модель не претерпела никаких деформаций.

— точки зрени€ валидации данных на этапе метрологического контрол€ значительное удобство работы и скорость ее проведени€ привнос€т следующие возможности программы CompareVidia:

  • поддержка работы с параметрическими NURBS-модел€ми, STL-сетками и облаками точек (рис. 11); 

  • автоматическое базирование сравниваемых моделей в единой системе координат.

–ис. 11. –езультат сравнени€ параметрической и сеточной модели


ƒокументирование процесса валидации модели


¬ соответствии с требовани€ми современных стандартов качества процесс валидации CAD-модели 
 должен быть задокументирован дл€ последующего возможного расследовани€ причин по€влени€ ошибок в геометрическом или топологическом описании CAD-модели.

¬ программном комплексе CompareVidia результаты валидации автоматически оформл€ютс€ в виде отчета с приведением всей статистики сравниваемых моделей, количества ошибок, их типов, расположени€ ошибок на модели, их численных характеристик и т.д. √лубина представленной в отчете информации может быть настроена пользователем. ќтчет может быть сохранен в форматы 2D/3D PDF, HTML или TXT и распечатан дл€ подписани€ ответственным лицом (рис. 12).

–ис. 12. ‘орма отчета с результатами сравнени€

ћетодика проверки точности валидации CAD-модели

CompareVidia €вл€етс€ программным комплексом, который, в том числе, оценивает качество CAD-модели во врем€ валидации. ѕоэтому совершенно логично можно задатьс€ вопросом о методике проверки точности валидации с помощью CompareVidia.

¬ качестве методики оценки точности работы CompareVidia компанией ASCO, одним из поставщиков Boeing и Airbus, был предложен сравнительный подход, где провер€етс€ эталонна€ модель, содержаща€ заведомо внесенные в нее отклонени€ (изменение линейных параметров элементов построени€, изменение углового положени€, смещение центров отверстий и пр.). ¬ результате валидации Ђдефектнойї модели с помощью программы CompareVidia были обнаружены все заложенные в модель ошибки с точным определением их численных характеристик (рис. 13).

–ис. 13. ќтчет о проверке точности работы CompareVidia

ѕрограмма CompareVidia поддерживает следующие форматы: CATIA V4, CATIA V5, ProE/ Creo, UG NX, Inventor, SolidWorks, Solid Edge, JT, STEP, IGES, ACIS, Parasolid, SAT, VDA-FS, VRML, STL, MESH, QIF, 3DXML и Adobe 3D PDF (рис. 14).

–ис. 14. ѕоддерживаемые форматы в CompareVidia

 ак и все продукты, предлагаемые компанией “≈—»— в области контрол€ качества цифровой модели, CompareVidia также допускает выбор точности и единиц измерени€ при открытии сравниваемых моделей (рис. 15).

–ис. 15. ¬ыбор и задание геометрической точности CAD-модели

–абота со сборкой

–абота со сборкой позвол€ет выполн€ть все операции, которые доступны на уровне отдельной детали, а также провер€ть целостность сборочного документа: наличие или отсутствие отдельных деталей; изменение в конструктивном описании деталей; контроль структуры сборки.

јрхитектура 
и работа 
с PDM-системами

јрхитектура программного комплекса CompareVidia базируетс€ на модульном описании и поддержке скриптового €зыка на базе XML. Ёто позвол€ет интегрировать CompareVidia в рабочий цикл документооборота предпри€ти€, где проверку деталей и создание отчетности можно автоматизировать на любом уровне. —уществует возможность пакетной обработки массива файлов.

Ћицензирование

—истема лицензировани€ может выдавать лицензию на работу CompareVidia как в локальном режиме дл€ одного рабочего места, так и в сетевом Ч как плавающую сетевую лицензию. Ћицензирование организовано по типам CAD-форматов на чтение и запись, а также по возможности пакетной трансл€ции и использованию режима работы Track Engineering Changes (TEC), дл€ локализации мест обнаружени€ ошибок на модели без количественной оценки ошибки.

—истема лицензировани€ CompareVidia не требует наличи€ на рабочем месте лицензий соответствующих CAD-систем и работает исключительно в автономном режиме. ѕользователю доступны все поддерживаемые разработчиками версии CAD-форматов.

ѕрограммный комплекс CompareVidia €вл€етс€ одним из флагманских продуктов в линейке геометрических инструментов, предлагаемых компанией “≈—»—. —истема обладает русско€зычным интерфейсом, русско€зычной документацией и технической поддержкой.  омпани€ “≈—»— предлагает внедрение системы, включа€ обучение и техническое сопровождение. — информацией о новых верси€х программного комплекса CompareVidia можно ознакомитьс€ на сайте компании “≈—»—.


„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: √овор€т, в истории CAD уже было четыре революции. Ќа горизонте є 5?
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

‘рактальный BIM — ƒавид Ћевин (1 июл€ 2021)
isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2021 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.