El intercambio de datos CAD es un método de intercambio de datos de dibujo que se utiliza para traducir entre diferentes sistemas de creación de diseño asistido por computadora ( CAD ) o entre CAD y otros sistemas CAx posteriores . [1] : 157
Muchas empresas utilizan diferentes sistemas CAD e intercambian formatos de archivos de datos CAD con proveedores, clientes y subcontratistas. [2] Estos formatos suelen ser propietarios. [1] : 157 La transferencia de datos es necesaria para que, por ejemplo, una organización pueda estar desarrollando un modelo CAD, mientras otra realiza trabajos de análisis sobre el mismo modelo; al mismo tiempo una tercera organización se encarga de fabricar el producto. [3]
Desde la década de 1980, ha surgido una variedad de tecnologías CAD diferentes . Se diferencian en los objetivos de sus aplicaciones, interfaces de usuario, niveles de rendimiento y en las estructuras de datos y formatos de archivos de datos. [4] A efectos de interoperabilidad, el requisito de precisión en el proceso de intercambio de datos es de suma importancia y se necesitan mecanismos de intercambio sólidos. [3]
El proceso de intercambio se dirige principalmente a la información geométrica de los datos CAD, pero también puede centrarse en otros aspectos como metadatos , [1] : 153 conocimiento, información de fabricación, tolerancias y estructura de ensamblaje.
Hay tres opciones disponibles para el intercambio de datos CAD: traducción directa de modelos, intercambio neutral de archivos y traductores de terceros. [5]
Aunque inicialmente estaba dirigido a la información geométrica ( estructura de alambre , superficies , sólidos y dibujos ) de un producto, hoy en día existen otras piezas de información que se pueden recuperar de un archivo CAD: [3]
Los diferentes tipos de información del producto a los que se dirige el proceso de intercambio pueden variar a lo largo del ciclo de vida del producto. En las primeras etapas del proceso de diseño, se da más énfasis a los aspectos geométricos y de intención del diseño del intercambio de datos, mientras que los metadatos y los datos de la aplicación son más importantes en las etapas posteriores del desarrollo del producto y del proceso. [3]
Hay al menos tres formas de intercambiar datos entre diferentes sistemas CAD: a través de una copia impresa o una imagen (por ejemplo, TIFF , GIF , JPEG , BMP o PCX , mediante calco de imagen), formatos CAD neutrales o traductores de archivos CAD de terceros entre formatos de archivos propietarios. [5] [1] : 158 Todos tienen sus ventajas y desventajas y pueden ser propensos a errores.
Los traductores de datos directos proporcionan una solución directa que implica traducir los datos almacenados en una base de datos de productos directamente de un formato de sistema CAD a otro, normalmente en un solo paso. Normalmente existe una base de datos neutral en un traductor de datos directo. La estructura de la base de datos neutral debe ser general, regida por las definiciones mínimas requeridas de cualquiera de los tipos de datos de modelado y ser independiente de cualquier formato de proveedor. [3] Los principales sistemas CAD, como SolidWorks , PTC Creo , Siemens NX y CATIA , pueden leer y/o escribir directamente otros formatos CAD, simplemente usando las opciones Abrir archivo y Guardar archivo como . [5] Esta opción está limitada por el hecho de que la mayoría de los formatos CAD son propietarios, por lo que los traductores directos suelen ser unidireccionales, parcialmente funcionales y no estandarizados. [6]
El intercambio de archivos neutral utiliza un formato neutral intermediario para traducir datos entre sistemas CAD. Este método parte de un preprocesador integrado en el sistema CAD original, que genera el archivo neutro a partir del formato CAD original. El sistema CAD de destino postprocesa el archivo neutro y lo convierte al formato nativo de destino. [7] Algunos formatos neutrales están definidos por organizaciones de estándares como IGES y STEP , mientras que otros son propietarios pero aún se utilizan ampliamente y se consideran estándares cuasi industriales. [5]
Varias empresas se especializan en software de traducción de datos CAD que pueden leer desde un sistema CAD y escribir la información en otro formato de sistema CAD. Hay varias empresas que ofrecen kits de herramientas de software de bajo nivel para leer y escribir directamente los principales formatos de archivos CAD. La mayoría de los desarrolladores de CAD obtienen licencias para estos kits de herramientas para agregar capacidades de importación y exportación a sus productos. También hay un número significativo de empresas que utilizan los kits de herramientas de traducción de bajo nivel como base para crear aplicaciones independientes de traducción y validación para el usuario final. [14] Estos sistemas tienen su propio formato intermedio propietario, algunos de los cuales permitirán revisar los datos durante la traducción. Algunos de estos traductores trabajan de forma independiente, mientras que otros requieren uno o ambos paquetes CAD instalados en la máquina de traducción, ya que utilizan código ( API ) de estos sistemas para leer/escribir los datos. Algunas empresas también utilizan estos kits de herramientas de bajo nivel para crear complementos de importación o exportación para otras aplicaciones CAD.
La calidad de los datos se puede abordar de manera intrínseca y extrínseca. Los problemas intrínsecos son aquellos relacionados con la estructura del modelo CAD antes de que comience cualquier proceso de traducción, mientras que los problemas extrínsecos se relacionan con aquellos problemas que aparecen durante la traducción. El desarrollo de STEP es la mejor solución para resolver los problemas extrínsecos, ampliando sus capacidades actuales para admitir secciones paramétricas 2-D, ensamblajes paramétricos 3-D y modelado basado en historial. La calidad de los datos del producto es una cuestión clave para evitar problemas intrínsecos de intercambio de datos y simplificar la integración de aplicaciones posteriores en la cadena de diseño.
Como cada sistema CAD tiene su propio método para describir la geometría, tanto matemática como estructuralmente, siempre hay cierta pérdida de información al traducir datos de un formato de datos CAD a otro. Un ejemplo es cuando la traducción se produce entre sistemas CAD que utilizan diferentes núcleos de modelado geométrico, en el que las inconsistencias en la traducción pueden provocar anomalías en los datos. [3] Los formatos de archivos intermedios también están limitados en lo que pueden describir y pueden ser interpretados de manera diferente tanto por el sistema de envío como por el de recepción. Por lo tanto, es importante al transferir datos entre sistemas identificar lo que se debe traducir. Si para el proceso posterior sólo se necesita el modelo 3D, entonces sólo será necesario transferir la descripción del modelo. Sin embargo, hay niveles de detalle. Por ejemplo: los datos son estructura alámbrica, superficie o sólido; ¿Se requiere la información de topología ( BREP )? ¿Deben conservarse las identificaciones de cara y borde en modificaciones posteriores? ¿Debe preservarse la información de características y el historial entre sistemas? y se transferirá la anotación del PMI . Con los modelos de productos, es posible que sea necesario conservar la estructura de ensamblaje. [5] Si es necesario traducir los dibujos, la geometría de la estructura alámbrica normalmente no es un problema; sin embargo, el texto, las dimensiones y otras anotaciones pueden ser un problema, especialmente las fuentes y los formatos. Independientemente de los datos que se vayan a traducir, también es necesario preservar los atributos (como el color y la capa de objetos gráficos) y los metadatos almacenados en los archivos.
Algunos métodos de traducción tienen más éxito que otros a la hora de traducir datos entre sistemas CAD. Los formatos nativos ofrecen la traducción sencilla de sólidos 3D, pero aun así existen algunos inconvenientes a los que prestar atención. Si dos sistemas CAD utilizan representaciones diferentes para un tipo de geometría, en algún momento la representación debe convertirse o incluso descartarse, independientemente del tipo de traducción. Los formatos neutros modernos están diseñados para resolver este problema. Los formatos neutros antiguos como IGES pueden tener algunos problemas de traducción [15] como pérdida del color original de las partes o posición incorrecta de los cuerpos. Este ya no es el caso con estándares modernos como STEP AP242, que incorpora propiedades de validación. Las propiedades de validación son características clave del modelo (centro de gravedad de un área sólida y húmeda de una superficie, características PMI o incluso puntos de control en una forma), almacenadas por el sistema emisor y verificadas por el sistema receptor. Esto permite controlar la calidad de los datos importados. La calidad del intercambio utilizando STEP es tan importante que asociaciones independientes (AFNeT, PDES, inc., ProSTEP iViP) realizan evaluaciones comparativas periódicas para verificar los intercambios entre varios sistemas CAD y PLM.
Algunos sistemas CAD tienen funcionalidades para comparar la geometría de dos modelos. [16] [17] Por lo tanto, el usuario puede comparar el modelo antes y después de la traducción de un CAD a otro para estimar la calidad de la traducción y corregir los defectos encontrados. Pero a menudo estas funcionalidades sólo pueden comparar teselaciones de dos modelos. Es un problema algorítmico realmente difícil comparar elementos topológicos de dos modelos 3D y restaurar su asociatividad para mostrar grupos de caras modificadas, porque hay representaciones muy diferentes de datos geométricos en diferentes sistemas CAD, pero a veces es posible. Por ejemplo, el componente Comparación de geometría LEDAS basado en el kernel C3D se puede integrar en un sistema CAD (como Autodesk Inventor , [18] ) para comparar modelos 3D y señalar todas las diferencias entre ellos. [19]
Dos tendencias de CAD/CAM/CAE PLM han impulsado la tecnología de intercambio de datos CAD. Una es la necesidad de una interacción estrecha entre las empresas multiCAD extendidas de hoy. El otro es la creciente dependencia de las maquetas digitales para permitir la visualización, el diseño en contexto, la simulación y el análisis de ensamblajes a gran escala antes de la fabricación real del producto físico. Los avances continuos en la tecnología de intercambio de datos han permitido satisfacer significativamente esas necesidades.
La capacidad de visualizar ensamblajes a mediana o gran escala fue uno de los primeros éxitos de estos formatos de traducción CAD. Las mejoras de hardware y el desarrollo de formatos livianos permitieron ensamblajes a mayor escala.
Los avances actuales ahora permiten una "maqueta activa". Esta tecnología permite el diseño en contexto con simulaciones como el análisis de espacio dinámico y la generación automática de envolventes de movimiento. Las maquetas activas permiten la edición de componentes directamente desde el ensamblaje multi-CAD. Las pantallas con múltiples niveles de detalle respaldan el rendimiento interactivo incluso en ensamblajes grandes. [ cita necesaria ]
La programación NC generalmente requiere que la geometría recibida de un sistema CAD, ya sea en formato alámbrico, de superficie, sólido o combinado, esté libre de irregularidades e inconsistencias que puedan haber ocurrido en la fase CAD de creación de geometría. Por lo tanto, el intercambio de datos de CAD a CAM debe incluir herramientas para identificar y reparar esas inconsistencias. Estas herramientas normalmente se incluyen en el software de intercambio de datos de cada conjunto de soluciones CAM.
En un verdadero entorno PLM, el intercambio de datos CAD a CAM debe implicar algo más que la transferencia de geometría. La información de fabricación del producto , ya sea generada por el diseñador para uso en fabricación o generada por la organización de fabricación para uso en diseño, debe ser parte del sistema de intercambio de datos. STEP-NC fue diseñado para transportar GD&T y otros PMI a través de CAD y CAM a un CNC.