Общие проблемы систем подготовки управляющих программ и их частное решение в рамках проекта SprutCAM
мы вам позвоним
Номер телефона Имя Тема разговора
Я согласен на обработку моих
персональных данных. Политика конфиденциальности.
Как еще с нами связаться?

Вы можете воспользоваться одним из предложенных ниже способов:

  • info@sprut.ru
  • spruttechnology
вход
Логин Пароль Напомнить?
Нет аккаунта на сайте
СПРУТ-Технологии? Зарегистрируйтесь!

Вы можете авторизоваться на сайте через:

8 800 302 9690
Бесплатный звонок по России
Заказать звонок
Вход
или Регистрация

Полезные статьи


SprutCAM в космическом приборостроении:
как создать высококлассную металлообработку без замены станочного парка?


SprutCAM для программирования роботов:
быстрое внедрение, долгосрочный эффект

Общие проблемы систем подготовки управляющих программ и их частное решение в рамках проекта SprutCAM

При попытке проанализировать отечественный рынок САМ-систем наталкиваешься на примерно следующую картину. Большую часть рынка занимают зарубежные системы, предоставляющие достаточно широкий спектр средств по ценам, плохо согласующимся с возможностями отечественных предприятий. На этом фоне наблюдаются вялые попытки отечественных производителей программного обеспечения заявить о своих системах

Программное обеспечение SprutCAM для  программирования станка ЧПУ токарной обработки

Одни оправдывают скудные возможности своих разработок, относя их к так называемым легким системам. Другие, предоставляя неплохие технологические возможности, не могут сделать качественный рывок и перенести свои детища под управление современных операционных систем. При этом и те, и другие объясняют убогость своих систем высоким уровнем адаптации к условиям российского рынка.   

Если уровень квалификации российских программистов традиционно считается высоким, то почему большую часть рынка систем автоматизации проектирования контролируют зарубежные фирмы? Неужели черта между умными и глупыми совпадает с границей Российской Федерации, а по эту сторону границы, от ума только горе? А если это не так, то почему мы не видим мощные отечественные продукты, пусть не опережающие зарубежные, но хотя бы не уступающие им. В тоже время, например, в сфере банковских систем, отечественные разработки занимают достойное место. 

Сложившаяся ситуация является следствием сложных макроэкономических процессов перераспределения средств за последние пять - десять лет. Другими словами, уровень отечественных CAM-систем вполне соответствует тем инвестициям, которые были сделаны в эту сферу и то, что они вообще существуют, не объясняется экономическими факторами. Разработка современной системы автоматизированного проектирования требует многих лет, а то и десятилетий упорных исследований, и, соответственно, значительных инвестиций. Следует ли из этого, что ситуация безнадежна?   

Ответ на этот вопрос не столь очевиден. Дело в том, что разработчикам есть, что терять. То есть "многие годы упорных исследований" уже потрачены, накоплен значительный опыт, существует неплохой задел. А в условиях сложившейся в России специфической экономической ситуации отечественные разработчики получили шанс значительно расширить свою нишу на рынке, так как резкое падение курса рубля повысило конкурентоспособность отечественных систем. Сколько времени просуществует такая ситуация - вопрос сложный. Но чтобы извлечь из нее пользу необходимо успеть вывести на рынок системы нового поколения, способные не только завоевать авторитет у отечественных пользователей, но и конкурировать на мировом рынке.  Каким требованиям должна отвечать современная CAM-система, способная успешно противостоять лучшим западным образцам? За последнее десятилетие сменилось несколько поколений таких систем и в настоящее время - это сложный программный комплекс, имеющий следующие характеристики.  Развитые средства импорта геометрических моделей. Если представление геометрической модели в формате STL или VDA имеет определенные недостатки, связанные с точностью представления модели, а формат STEP не нашел еще должного распространения, то применение стандарта IGES вполне способно решить эту проблему. В настоящее время стандарт IGES является общепризнанным и обеспечивает передачу любой геометрической информации. Его поддерживают все современные системы автоматизированного проектирования. 

Поддержка трехмерных объектов в NURBS-представлении. Представление кривых и поверхностей в виде рациональных сплайнов, или NURBS, обеспечивает высокую точность и компактность представления модели. Кроме этого, новейшие стойки ЧПУ будут иметь встроенные средства интерполяции по NURBS-кривым. По этой причине большинство существующих систем, работающих с аппроксимированными объектами, столкнутся с необходимостью существенной доработки.  Поддержка трехмерных моделей произвольной сложности. Современные CAD-системы позволяют создавать поверхностные и твердотельные модели высокой сложности (например, кузовные детали автомобиля). Обработка таких моделей возможна при отсутствии количественных и качественных ограничений в CAM-системе.  Средства доступа к элементарным объектам модели. Реальная модель состоит из множества поверхностей. Система должна позволять оперировать отдельными поверхностями (или их группами), что необходимо для достижения оптимальных технологических решений  Средства модификации геометрической модели. Для обработки технологической оснастки используется геометрическая модель изделия. При этом зачастую необходимо модифицировать исходную модель. В оптимальном варианте система должна иметь полноценные средства 3d-моделирования, однако, выполнение этого требования существенно влияет на стоимость системы.  Функции построения вспомогательных геометрических объектов. Оптимальная организация процесса обработки может потребовать выполнения операций над ограниченными зонами модели, или же напротив, выделить островки, для которых обработка запрещена. Система должна иметь средства, необходимые для построения контуров границ. Современные системы не имеют ограничения, как на количество таких границ, так и на их вложенность. Кроме этого контуры могут использоваться для управления траекторией движения инструмента.  Широкий спектр способов обработки. Возможность выбора оптимального метода обработки позволяет существенно облегчить и работу технолога, и сократить время обработки на станке. В недалеком прошлом CAM-системы могли обходится обработкой поверхности по изопараметрическим линиям. Сегодня модели, для которых этот способ применим, относятся к простейшим. Обработка реальных моделей требует наличия более сложных алгоритмов, обеспечивающих, например, перемещение инструмента вдоль кривых полученных пересечением плоскостей с квазиэквидистантными поверхностями.   

Автоматический контроль на подрезание. Построение квазиэквидистантных поверхностей позволяет исключить зарезания при расчете траектории движения инструмента. Однако с точки зрения математического аппарата, это наиболее сложная часть программы, если конечно, мы говорим не об аппроксимированных моделях.  Средства автоматической идентификации зон недоработки. Наличие таких средств позволяет заметно облегчить работу технолога.  Развитые средства управления параметрами технологических операций. Режим выполнения операции может существенно изменяться, в зависимости от выбранных параметров. Многообразие средств настройки позволяет даже при небольшом количестве способов обработки получить большое количество вариантов обработки. Однако большое количество настраиваемых параметров существенно усложняет освоение и использование системы, поэтому представляется необходимым наличие средств автоматического определения значений параметров технологической операции в зависимости от габаритов модели, метода обработки, инструмента и т.д.  Поддержка различных типов режущего инструмента. Система не должна накладывать ограничений на форму используемого инструмента. Выполнение этого требования существенно усложняет алгоритмы построения траектории перемещения инструмента.  Средства моделирования процесса и результата обработки. Система формирует модель обработанной детали и ее фотореалистическое изображение. Это позволяет технологу оперативно проконтролировать результаты работы и своевременно обнаружить ошибки. 

Постпроцессор со средствами настройки на произвольный формат управляющей программы. Задача трансляции данных из промежуточного формата (например CLDATA) не является особенно сложной. Однако многообразие систем числового программного управления порождает проблему обеспечения совместимости с произвольным оборудованием. Средства настройки должны быть доступны с уровня пользователя.   Средства динамической визуализации. Характерной чертой современных систем является наличие развитых средств визуализации трехмерной модели. Использование таких технологий, как OpenGL или DirectX позволяет добиться скорости генерации до нескольких кадров в секунду без использования дорогих аппаратных ускорителей, что позволяет динамически управлять ракурсом и масштабом изображения. Для решения этой задачи необходимо выполнить триангуляцию исходной модели, что не всегда просто, при условии поддержки широкого набора форм представления трехмерных объектов.  Современный пользовательский интерфейс. Уровень современной системы во многом определяется организацией пользовательского интерфейса. При этом обширный функциональный состав входит в противоречие с организацией удобного доступа к средствам управления и превращает проектирование интерфейса в настоящее искусство. Серьезной проблемой старых систем становится поддержка многочисленных атавизмов пользовательского интерфейса.   

Перечисленный набор требований не претендует на полноту, однако, позволяет сформировать наиболее общее представление о современной системе. Рискнем утверждать, что CAM-система, отвечающая таким требованиям, будет способна успешно конкурировать на сегодняшнем рынке.  Фирма СПРУТ-Технология завершила работы над проектом по созданию отечественной CAM-системы нового поколения, конкурентоспособной на мировом рынке.  В процессе работы над проектом SprutCAM был проведен комплексный анализ лидирующих на современном рынке западных систем. Полученный спектр требований, проработанный с учетом 10-летнего опыта разработки систем автоматизации, дал возможность выявить наиболее перспективные тенденции развития CAM-систем.  Это позволило спроектировать систему, отвечающую самым высоким требованиям сегодняшнего дня и заложить в архитектуру решения, обеспечивающие высокий потенциал развития. В процессе разработки применялись новейшие технологии создания сложных программных комплексов. При этом использование устаревшего кода было сведено к минимуму.  SprutCAM - 32-х разрядное приложение для Windows 95/98/NT.  Назначение системы - разработка управляющих программ ЧПУ для трехмерной обработки деталей любой сложности. 

Импорт геометрической модели из файла в стандарте IGES обеспечивает интеграцию с самыми различными CAD-системами: Autodesk Mechanical Desktop, EUCLID, CADDS, Pro/Engineer, CADKEY, Rhinoceros, CATIA, Solid Edge, EDS/Unigraphics, ZCAD и др. Стандарт IGES поддерживает широкий набор типов объектов. Поэтому передача информации CAD - IGES-модель - SprutCAM выполняется без преобразования форматов представления геометрических объектов, что обеспечивает высокую степень достоверности модели.  Система не накладывает никаких ограничений на сложность геометрической модели на всех стадиях ее использования. Поддержка как поверхностных, так и твердотельных объектов, в том числе в NURBS-представлении обеспечивает возможность расчета управляющих программ с любой требуемой точностью.  Средства подготовки трехмерной модели предоставляют широкий спектр возможностей для создания качественной технологической модели. Иерархическая структура модели позволяет сгруппировать поверхности по этапам обработки. Функции пространственных преобразований, как всей модели, так и ее элементов обеспечивает возможность обработки с нескольких установов. Управление параметрами визуализации отдельных поверхностей делает работу более удобной. Возможен доступ к фрагментам модели, как через окно "дерева модели", так и посредством интерактивного выбора на экране.  Полнофункциональная среда двухмерных геометрических построений имеет средства привязки к координатам 3d-модели и позволяет располагать определяемые объекты в произвольных плоскостях. Плоские контуры могут быть использованы для определения границ заготовки, зон обработки, запрещенных зон, а также для задания траектории перемещения инструмента в управляемых операциях.  В отличие от большинства CAM-систем, которые аппроксимируют геометрическую модель, SprutCAM в процессе расчета траектории перемещения инструмента работает непосредственно с NURBS объектами исходной модели. Широкий набор типов технологических операций и функции управления их параметрами позволяют сформировать оптимальный процесс обработки. А автоматический подбор параметров операций дает возможность сделать это максимально быстро.   Совокупность технологических операций определяет процесс обработки детали. Все технологические операции текущего проекта включаются в список операций. Каждый тип обеспечивает перемещение инструмента по определенной стратегии.  Чистовая построчная операция. Обеспечивает перемещение инструмента в параллельных вертикальных плоскостях, расположенных под заданным углом к оси X. Количество плоскостей определяется степенью перекрытия смежных проходов инструмента в плоскости XY.  Черновая построчная операция. Снимаемый материал разбивается на слои горизонтальными плоскостями. Обработка производится сверху вниз. Траектория движения инструмента при выборке верхнего слоя аналогична траектории чистовой построчной операции. При выборке всех последующих слоев обход ранее обработанных участков производится в безопасной плоскости.  Послойная чистовая операция. Основное перемещение инструмента производится в горизонтальных плоскостях. Количество плоскостей определяется выбранным шагом.  Послойная черновая операция. Удаление материала заготовки производится горизонтальными слоями. Выборка отдельного слоя может производиться спиральными или параллельными ходами инструмента. При невозможности подхода к выбираемой зоне снаружи, подбирается возможная точка захода из точек засверливания. А при отсутствии таковой, автоматически определяются координаты точки и глубина сверления.  Управляемая чистовая операция. Траектория перемещения инструмента в плане определяется произвольным образом на основе плоской кривой. Существует множество вариантов задания траектории как по одной, так и по двум направляющим кривым.  Управляемая черновая операция. Траектория перемещения инструмента определяется ведущими кривыми. Снимаемый материал разбивается на слои горизонтальными плоскостями. Обработка слоев производится аналогично построчной черновой операции.   

Операция обработки контура. Обеспечивает различные виды обработки контура расположенного в произвольной плоскости.  Любая ранее созданная операция может быть повторно загружена и отредактирована. Все типы операций обработки поверхностей поддерживают попутное и встречное фрезерование. Для всех способов обработки производится автоматический контроль на подрезание. В процессе расчета траектории перемещения инструмента доступны все функции управления режимами визуализации. Расчет подачи может выполняться динамически на каждом элементарном участке в зависимости от угла перемещения в вертикальной плоскости.   Для всех типов операций поддерживаются зоны обработки и запрещенные зоны. Нет ограничений форму зон, их количество и вложенность. Кроме этого допускается пересечение зон.  Интерфейс системы накладывает минимальные ограничения на действия пользователя не регламентируя последовательности его действий.  Для контроля расчетов система позволяет выполнить моделирование процесса обработки на станке. В результате формируется трехмерная модель обработанной детали. Полученная модель обладает высокой степенью достоверности и позволяет наглядно оценить качество обработки и выявить возможные ошибки пользователя.  Инвариантный постпроцессор на основе рассчитанных операций формирует управляющие программы в формате любой системы ЧПУ. Адаптация постпроцессора к формату используемой системы достаточно проста и может быть выполнена конечным пользователем.  Система прошла серьезное тестирование. Например, на Волжском Автомобильном заводе в настоящий момент проводится подготовка производства нового полноприводного автомобиля ВАЗ-2123. Изготовление штамповой оснастки части кузовных деталей размещено на Прессово-рамном заводе КамАЗа. Математические модели кузовных деталей были разработаны специалистами ВАЗа с использованием пакета CATIA и представлены в формате IGES. Для разработки управляющих программ при изготовлении штампов на КамАЗе использовали два рабочих места системы SprutCAM (на компьютерах Pentium 200 MHz, 32 Mb). По мнению специалистов завода, SprutCAM по функциональным возможностям и производительности, по крайней мере, не уступает известным зарубежным системам.  Сегодня в России, разработки в области автоматизации проектирования в значительной степени ведутся на энтузиазме разработчиков. Отсутствие спроса является причиной отсутствия предложения качественного продукта (и наоборот). Мы предприняли попытку переломить ситуацию, и предлагаем ознакомиться с пакетом SprutCAM на сервере www.sprut.ru . Фирма СПРУТ-Технология открыта для сотрудничества и мы готовы рассмотреть замечания и предложения потенциальных пользователей и коллег разработчиков (e-mail: st@sprut.ru).