Для того, чтобы окончательно понять что такое процесс процессирования и как получается УП. Давайте для начала рассмотрим упрощенно структуру постпроцессирования большинства CAM программ. Если Вы не находите в Вашей САПР той или иной вещи, то это означает только одно, разработчики по тем или иным причинам не стали его открывать.

 Историю САПР в машиностроении часто разделяют на несколько этапов.

   На первом этапе (до конца 70-х годов) был получен ряд научно-практических результатов, доказавших принципиальную возможность автоматизированного проектирования сложных промышленных изделий. Так, теория B-сплайнов была представлена И.Шоенбергом (I.J.Schoenberg) в 1946 г., позднее приведшая к широкому использованию в геометрическом моделировании неравномерных рациональных B-сплайнов (NURBS), предложенных К.Весприллом (K.J.Versprille, 1975 г.). Моделированию кривых и поверхностей любой формы были посвящены работы П.Безье (P.E.Bezier), выполненные на рубеже 60-70-х годов прошлого века.
   Возможности систем на первом этапе в значительной мере определялись характеристиками имеющихся в то время весьма не развитых графических аппаратных средств. Преимущественно использовались графические терминалы, подключаемые к мэйнфреймам, в качестве которых применялись компьютеры компаний IBM и CDC, или к мини-ЭВМ типа PDP/11. По данным Dataquest в начале 80-х гг. стоимость одной лицензии CAD-системы доходила до $90000.
   На втором этапе (80-е годы) появились и начали использоваться графические рабочие станции компаний Intergraph, Sun Microsystems с архитектурой SPARC или автоматизированные рабочие места на компьютерах VAX от DEC под управлением ОС Unix. К концу 80-х годов стоимость CAD-лицензии снизилась, примерно, до $20000. Тем самым были созданы предпосылки для создания CAD/CAM/CAE-систем более широкого применения.
   На третьем этапе (начиная с 90-х годов) бурное развитие микропроцессоров привело к возможности использования рабочих станций на персональных ЭВМ, что заметно снизило стоимость внедрения САПР на предприятиях. На этом этапе продолжается совершенствование систем и расширение их функциональности. Начиная с 1997 г., рабочие станции на платформе Win не уступают Unix-станциям по объемам продаж. Стоимость лицензии снизилась до нескольких тысяч долларов.
   Четвертый этап (начиная с конца 90-х годов) характеризуется интеграцией CAD/CAM/CAE-систем с системами управления проектными данными PDM и с другими средствами информационной поддержки изделий.
   Принято делить CAD/CAM-системы по их функциональным характеристикам на три уровня (верхний, средний и нижний). В 80-е годы и в начале 90-х такое деление основывалось на значительном различии характеристик используемого для САПР вычислительного оборудования. Аппаратной платформой CAD/CAM-систем верхнего уровня были дорогие высокопроизводительные рабочие станции с ОС Unix. Такая техника позволяла выполнять сложные операции как твердотельного, так и поверхностного геометрического моделирования применительно к сборочным узлам из многих деталей. CAD-системы нижнего уровня предназначались только для автоматизации чертежных работ, выполнявшихся на низкопроизводительных рабочих станциях и персональных компьютерах. По мере улучшения характеристик персональных компьютеров удавалось создавать сравнительно недорогие системы с возможностями параметрического и ассоциативного 3D-моделирования. Такие системы стали относить к CAD/CAM-системам среднего уровня. Сегодня деление CAD/CAM-систем на САПР верхнего, среднего и нижнего уровней еще сохраняется, хотя и страдает очевидной нечеткостью.

 

Как работает большинство CAM-систем?

   В отличие от CAD-систем, где построить поверхность или кубик можно 10 или 50-ю способами ( даже больше ). Создание обработки не столь многовариантно и ограниченно по числу возможных методов.

   Создание обработки ( или обработка поверхности детали\модели ) осуществляется приближенными методами вычислений, в отличие от моделирования, которое оперирует точными числами и функциями.
   В основе приближенных методов вычислений лежат многочисленные и многолетние исследования различных институтов. Труды многих людей. Среди приближенных методов вычислений применяются и МКЭ (метод конечных элементов), теория графов, фракталов, методы нахождения экстремумов, и многие другие...
   Но как мы знаем, для решения любого уравнения (дифференциального или интегрального, матричного) приближенными методами вычислений, необходимы граничные и начальные условия. Так вот. Создание обработки - это как раз и есть задача по заданию начальных и граничных условий решения. От того, как Вы их зададите - такое решение и получите.

Более того, методы и формулы обработки очень часто (прямо) абсолютно не зависят от графического ядра применяемого в САПР, в данном случае Parasolid. Данную ситуацию можно выразить рисунком:

Этим фактом, объясняется огромное количество программных продуктов и решений, предназначенных для обработки, и берущих в качестве основы импортированную модель в форматах IGES, STEP,.....
   Вы будете озадачены тем, что если Вы покопаетесь во внутренностях Юниграфики, то узнаете: большая часть реализации модуля Обработки - написана на смеси Grip и Си, более того, она датирована еще 90-ми годами прошлого столетия. Изредка в него вносят новшества, но не такие глобальные по сравнению с модулем Моделирования и Сборки.

 Кстати:

  • Ядро Parasolid - фирма Unigraphics оценивает в 350 человеко-лет.

  • Parasolid - ведет свое начало с разработки ROMULUS. ROMULUS - первое в мире коммерческое геометрическое ядро твердотельного моделирования, основанное на граничном представлении геометрии, выпущенное в 1982 году Иэном Брэйдом, Чарльзом Лангли и компанией Shape Data. Ну и это еще не начало. Если копнуть еще глубже, то выясниться, что в основе ROMULUS - лежат идеи и труды 'Evans & Sutherland' - компьютерной фирмы, основанной в 1968г. и работающей в области компьютерной графики. Основатели компании - Дэвид Эванс и Айвэн Сазерлэнд, профессора кафедры информатики в университете штата Юта, пионеры в технологии компьютерной графики. Изначально они образовали компанию по производству аппаратного обеспечения для использования систем, которые разрабатывались в университете. Большинство сотрудников были студентами университета, впоследствии – такие знаменитости, как Джим Кларк, основатель Silicon Graphics, Эд Кэтмулл (Ed Catmull), один из основателей Pixar, и Джон Уорнок, один из основателей Adobe и автор языка PostScript.

  • Граничное представление (англ. Boundary REPresentation, BREP) — метод представления объемной формы путем описания ее границ. Трехмерное тело представляется набором связанных друг с другом поверхностей, задающих границу между представляемым телом и остальным пространством. Модель данных BREP является основным способом представления геометрических форм в современных системах геометрического моделирования, таких как Parasolid и ACIS, лежащих в основе многих коммерческих САПР.

  • Существует открытое ядро геометрического моделирования - Open CASCADE (Matra Datavision).
    Open CASCADE v3.1 (выпущена в Ноябре 2000 года) представляет Visual C++ проекты, которые позволяют пользователям компилировать код Open CASCADE на их платформах. Open CASCADE доступен для загрузки. Кроме того, принцип распространения исходного кода позволил большему числу пользователей Open CASCADE участвовать в разработке этого продукта, предоставляя свой код, который также публикуется на http://www.opencascade.org/ . Более того, эти наработки используются в Unigraphics-е.

  Учитывая, что вариантов формул и способов решений много, разработчики разбивают множество настроек на подмножество. Так появилось деление на черновую и чистовую, обработку 2.5 и 3-х осевую, многокоординатную обработку, токарный модуль. Такое разбиение не только удачно с точки зрения технологических операций, разработки и упрощения методов вычислений, но и с точки зрения бизнес-процесса.   
  Теоретически любую деталь можно получить с помощью напильника. Но в очень редких случаях это экономически целесообразно. Современная терминология определяет следующие разновидности фрезерных работ в зависимости от количества управляемых осей станка:

  Независимо от количества управляемых координат может быть применен один из методов (стратегий) формирования траектории движения инструмента либо их комбинация. Так как не существует интеллектуальных программ, которые бы автоматически выбирали комбинацию стратегий для той или иной детали, выбор оставлен за пользователем. Применяя к детали те или иные стратегии формирования траектории, можно получать различные управляющие программы. Самое важное, что время обработки и качество получаемой поверхности будут также отличаться.

Постпроцессоры.

   В современной механообработке одним из заключительных этапов подготовки производства является создание управляющих программ для станков с ЧПУ. В Cad\Cam - пакетах эту функцию выполняют специальные программы - постпроцессоры.

  Постпроцессор – это своеобразная программа, которая преобразует стандартный файл исходного положения инструмента ( CLDATA, APT, CLSF ) или внутренние точки управляющей траектории (команды)  - в коды управления соответствующим станком (управляющая программа (УП)).
То-есть, реализуется схема:  [ Чертеж -> CAD -> CAM -> (постпроцессор) -> ЧПУ + оборудование -> Изделие ].

Постпроцессоры:
    бывают внутренними, то - есть, создание УП идет непосредственно с управляющей траекторией прямо из внутреннего формата CAM-системы, на основе какого-то языка описания - Python (Тиграс), JScript\VBScript (PowerMILL(PM-Post)), Tcl (UG) , AutoLisp (AutoCad), VB (Adem,  Гемма, Техтран) или таблицы описания постпроцессора (T-Flex).
     Или внешними, то - есть, преобразующими CLDATA,APT  - файл, через внешнюю программу иного разработчика. Промежуточный файл CL-DATA\APT  выдается CAM-системой через специальную команду экспорта управляющей траектории.

Здесь необходимо провести небольшое уточнение, в названии и обозначениях:
Эта путаница началась давным - давно, в гг 50-60-х, на заре становления вычислительной техники, ЧПУ, и ПО.
В этой путанице, все дружно начинают ссылаться на разные зарубежные стандарты, обозначения  - DIN ( немецкие ), американские, японские, и ISO.
  Так в чем проблема?
На заре появления ЧПУ - возникла проблема: как управлять станком (оборудованием)? какими командами? как производить симбиоз системы CAM и двоичных команд станка?
Поэтому многими фирмами был предложен огромный вариант таких способов, впоследствии получивших общее название APT (Не путайте с APT=Advanced Packaging Tool - системой управления пакетами в Linux\Debian). Формат APT (Automatically Programmed Tool) - средство автоматического программирования, был очень близко и похож на шведский язык программирования LOGO, где для движения использовалось понятие "черепашка" - MOVE 23,30, 40 и т.д.
Позднее, с развитием ПО - появилось название CL-DATA (Cutter Locations DATA) – файл с данными о положении инструмента. Формат файла CLDATA никак не стандартизировался, и каждый производитель CAD\CAM извращался как мог. Иногда, формат CLDATA был очень близок и похож на APT-формат, но чаще всего, он представлял собой двоичный, бинарный файл в виде специальных записей, например:
      5000 - запись о линейном перемещении, 3000 - круговое движение, 1000 - ускоренное перемещение, 300 - смена инструмента, и т.д.
Для того, чтобы Вы поняли, это как файлы для AutoCad: DWG - бинарный (лицензионный),   DFX - текстовой (открытый)    - но в обоих хранится одно и тоже.
Основное отличие APT от  CLDATA в том, что CLDATA - это просто база данных (массив координат инструмента), а APT - является языком программирования, содержит команды движения  и многие другие функции, может расширяться.
Постепенно, но формат CLDATA - уходит в прошлое, он был наследием Фортрана, Алгола, вычислительных возможностей тех ( прошлых ) лет. На сцену, всё больше и больше выходит APT.
В мире существует огромное количество APT\CL-DATA  - форматов. У каждой CAD\CAM системы он свой: EUCLIDE, UNIGRAPHICS, ProEngineer (Cleo), Catia, MasterCam, Гемма, Адем, ....
APT - до сих пор используется в управлении ЧПУ, достаточно привести в пример: гравировальные и электроэрозионные  станки. В них ЧПУ сама играет роль простейшей CAM-системы.
Основной преградой для активного использования APT и замены  G\M команд в ЧПУ является:
    - огромное вычислительное время необходимое для их обработки,
    - неоднозначность выполнения,
    - избыточность.

На рынке Cad\Cam - продуктов существуют десятки систем, которые так или иначе позволяют создавать управляющие программы на основе исходных траекторий.

     Раньше за разработку того или иного постпроцессора отвечал целый институт. Счас, как бог на душу положит. Именно благодаря таким институтам появился термин "Инвариантный постпроцессор". Его идея состояла в том, что все возможные варианты логики постпроцессора для данного класса ЧПУ заложены в него на этапе разработки. Таким образом, постпроцессор можно настроить на любой станок с данным ЧПУ просто задав параметры, либо изменяя или добавляя нужные команды в файл CL-DATA, без какого-либо программирования, и с этой задачей может справится любой технически грамотный технолог. Примером таких постпроцессоров, могут быть постпроцессоры от НИАТ для компьютеров серии ЕС (на протяжении 30-40 лет безупречно работающих !!!).

     С частью теории Вы можете ознакомиться здесь : ncdrive.narod.ru - очень хороший и грамотный сайт.
 Также не забываем про Wiki :   http://ru.wikipedia.org/wiki/Постпроцессор_для_станка_с_ЧПУ 

   Более высокую степень автоматизации при проектировании постпроцессоров обеспечивает разработка и использование так называемых генераторов постпроцессоров. Под генератором понимается программная система, которая на основе описания характеристик оборудования с ЧПУ и требований к постпроцессору выполняет автоматическое формирование постпроцессора или его части. В последнем случае, имеющем место в практических системах, генерация называется частичной.
  Таким образом, генераторы постпроцессоров представляют собой специализированные программные системы, предназначенные для автоматизации проектирования других программных систем определенного класса.
  Генераторы постпроцессоров разрабатываются, как правило, к конкретным CAM и строятся на базе унифицированной структуры постпроцессора при использовании достаточно мощной библиотеки универсальных модулей. Дополнительная группа модулей генерируется системой в виде исходных текстов программ. Оставшиеся модули разрабатываются вручную с учетом требований, предъявляемых унифицированной структурой постпроцессора.
  По принципу генератора постпроцессоров построены, например:
            PostBuilder (Unigraphics), IMSpost ( CATIA, Mastercam, Ug ), Генератор GPP (Adem),..

***

Примечание:

небольшой список CAM систем:
 ADEM CAM
 BobCAD-CAM
 CADDS5
 CAM Express
 CAMWorks
 CATIA CAM
 Cenon CAM
 Cimatron E ,   Cimatron iT
 DEPO CAM
 EdgeCAM
 ESPRIT
 EUKLID
 EXAPT plus
 EZCAM
 FeatureCAM
 GOelan
 hyperMILL
 HSMWorks
 InventorCAM
 JETCAM
 MasterCAM
 Mazak Camware
 Mold Factory
 MyXPert VirtualCAM
 NC Polaris CAM
 NX CAM
 OPUS
 PCD800
 PEPS
 PowerMILL
 ProfiCAM
 PTCPro/NC/CAM
 Quadro NC
 RhinoCAM
 SolidCAM
 SURFCAM
 Tebis
 TopSolid
 TruTops
 Vector CAD/CAM
 VisualMILL
 VISI-Series
 Virtual Gibbs
 WorkNC
 ZW3D

Copyright © 2001—2009 че