CAD 데이터 교환

CAD data exchange

CAD 데이터 교환은 서로 다른 CAD(컴퓨터 지원 설계) 오서링 시스템 간 또는 CAD와 다른 다운스트림 CAx 시스템 [1]: 157 간 변환에 사용되는 도면 데이터 교환 방법입니다.

많은 기업이 서로 다른 CAD 시스템을 사용하여 공급업체, 고객 및 하도급업체와 [2]CAD 데이터 파일 형식을 교환합니다.이러한 형식은 종종 [1]: 157 독점적입니다.예를 들어 한 조직이 CAD 모델을 개발하고 다른 조직이 동일한 모델에 대해 분석 작업을 수행하는 동시에 제3의 조직이 [3]제품 제조를 담당할 수 있도록 데이터 전송이 필요합니다.

1980년대 이후 다양한 CAD 기술이 등장했습니다.애플리케이션 목적, 사용자 인터페이스, 성능 수준, 데이터 구조 및 데이터 파일 [4]형식에서 서로 다릅니다.상호 운용성을 위해 데이터 교환 프로세스의 정확성 요건이 가장 중요하며 견고한 교환 메커니즘이 필요합니다.[3]

교환 프로세스는 주로 CAD 데이터의 기하학적 정보를 대상으로 하지만 메타데이터,[1]: 153 지식, 제조 정보, 공차 및 조립 구조 등의 다른 측면도 대상으로 할 수 있습니다.

CAD 데이터 교환에는 직접 모델 번역, 중립 파일 교환 및 서드파티 번역의 3가지 [5]옵션이 있습니다.

CAD 데이터 내용

처음에는 제품의 기하학적 정보(와이어 프레임, 표면, 솔리드 및 도면)를 대상으로 했지만 요즘은 CAD 파일에서 [3]검색할 수 있는 다른 정보가 있습니다.

  • 메타데이터 – 그래픽이 아닌 속성. 예:[1]: 164
    • 부품 번호 또는 상세 번호
    • 그림의 저자
    • 리비전 수준, 컴퓨터 또는 네트워크 저장소의 파일 경로
    • 시스템, 릴리스 정보 등
  • 설계 의도 데이터 – 이력 트리, 공식, 규칙, 가이드라인 등
  • 응용 프로그램 데이터 – 수치 제어 도구 경로, 기하학적 치수 및 허용 오차(GD&T), 프로세스 계획 및 조립 구조 등

교환 프로세스의 대상이 되는 제품 정보는 제품의 라이프 사이클에 따라 다를 수 있습니다.설계 프로세스의 초기 단계에서는 데이터 교환의 기하학적 측면과 설계 의도적인 측면에 더 중점을 두고 있으며, 메타데이터 및 애플리케이션 데이터는 제품 및 프로세스 [3]개발의 후반 단계에서 더 중요합니다.

데이터 교환 옵션

서로 다른 CAD 시스템 간에 데이터를 교환하는 방법은 하드카피 또는 이미지(예: TIFF, GIF, JPEG, BMP 또는 PCX), 전용 파일 형식 간에 CAD 중립 [5][1]: 158 형식 또는 서드파티 CAD 파일 변환기의 3가지 이상입니다.모두 장점과 단점이 있으며 오류가 발생하기 쉽습니다.

직접 모델 번역

직접 데이터 변환기는 제품 데이터베이스에 저장된 데이터를 CAD 시스템 형식 간에 직접 변환하는 직접 솔루션을 제공합니다(보통 한 단계로).일반적으로 다이렉트 데이터 변환기에는 중립 데이터베이스가 있습니다.중립 데이터베이스의 구조는 일반적이고, 모델링 데이터 유형의 최소 필수 정의에 의해 통제되어야 하며, 공급업체 [3]형식과는 독립적이어야 한다.SolidWorks, PTC Creo, Siemens NX 및 CATIA와 같은 주요 CAD 시스템에서는 File Open [5]및 File Save As 옵션을 사용하는 것만으로 다른 CAD 형식을 직접 읽거나 쓸 수 있습니다.이 옵션은 대부분의 CAD 형식이 독자 사양이기 때문에 다이렉트 번역자는 일반적으로 단방향이며 부분적으로 기능하며 [6]표준화되어 있지 않기 때문에 제한됩니다.

중립 파일 교환

중립 파일 교환에서는 중간 중립 형식을 사용하여 CAD 시스템 간에 데이터를 변환합니다.이 메서드는 원래 CAD 시스템에 내장된 프리프로세서에서 시작하여 원래 CAD 형식에서 중립 파일을 생성합니다.대상 CAD 시스템은 중립 파일을 후처리하여 대상 네이티브 [7]형식으로 변환합니다.IGES 및 STEP과 같은 표준 기관이 정의한 중립 형식도 있고, 독점적이지만 여전히 널리 사용되고 있어 준산업 [5]표준으로 간주되고 있습니다.

중립 형식

DXF(도면 eXchange 형식)
1982년 오토데스크가 AutoCAD와 다른 CAD 시스템 간의 데이터 상호 운용성 솔루션으로 개발했습니다.DXF는 주로 2D 기반이며 형식은 AutoCAD 도면 파일에 포함된 모든 정보에 대한 태그 부착 데이터 표현입니다. 즉, 파일의 각 데이터 요소 앞에 다음 데이터 요소의 유형을 나타내는 그룹 코드라는 정수 번호가 붙습니다.대부분의 상용 애플리케이션 소프트웨어 개발자들이 AutoCAD 데이터 상호 운용성을 위한 포맷으로 오토데스크의 네이티브 DWG를 지원하기로 결정함에 따라 DXF의 [3]유용성은 낮아졌습니다.
VDA-FS(Verband der Automotoril industrie – Fléchenschnittelle)
1982년 독일 자동차 산업 협회에 의해 자유 형태 [8]표면의 상호 운용성 방법으로 개발되었습니다.이 형식은 자유 형식 곡선과 표면 데이터의 관련 주석과의 통신만 지원하고 다른 기하학적 또는 비기하학적 실체는 지원하지 않는다는 점에서 다른 형식과 다릅니다.따라서, 이는 파라메트릭 다항식에 의한 표현으로 제한되지만, 자유 형태 CAD 시스템의 대부분을 포함합니다.여기에는 Bézier, B-Spline 및 Coons 텐서 유형의 표면 및 해당 [2]곡선이 포함됩니다.VDA-FS 사양은 독일 산업 표준 DIN 66301에 [9]공개되어 있습니다.
PDES(제품 데이터 교환 사양)
1988년 McDnell Aircraft Corporation이 미 공군을 대신하여 수행한 제품 정의 데이터 인터페이스(PDDI) 연구에 따라 시작되었습니다.PDES는 지오메트리, 토폴로지, 공차, 관계, 속성 및 부품의 조립을 완전히 정의하는 데 필요한 기능을 포함하여 예상되는 라이프 사이클에 걸쳐 모든 애플리케이션에 대해 제품을 완전히 정의하도록 설계되었습니다.PDES는 조직 및 기술 데이터가 추가된 IGES의 확장으로 볼 수 있습니다.사실, 후기의 PDES에는 IGES가 포함되어 있었습니다.IGES 조직의 지도 하에 국제표준화기구(ISO)와 긴밀히 협력하여 PDES를 개발함으로써 [3]STEP의 탄생을 가져왔다.
스텝 (ISO 10303 – 제품 교환 모델 데이터용 STandard)
ISO 10303 표준을 사용한 작업은 1984년에 시작되었으며 PLM 시스템 간의 제품 데이터 교환을 표준화하는 것을 목적으로 1994년에 처음 발표되었다.다양한 제품 유형과 라이프 사이클 단계를 망라한 매우 포괄적인 사양 세트입니다.STEP에서는 EXPRESS 스키마라고도 불리는 중립 ISO 10303-11 형식을 사용합니다.EXPRESS는 데이터 유형뿐만 아니라 [5]데이터 유형에 적용되는 관계와 규칙도 정의합니다.STEP은 데이터 교환, 데이터 공유 및 아카이브를 지원합니다.데이터 교환의 경우, STEP는 애플리케이션 쌍 간에 전송되는 제품 데이터의 임시 형식을 정의합니다.여러 응용 프로그램에서 동일한 제품 데이터의 단일 복사본에 대한 액세스 및 작업을 잠재적으로 동시에 제공함으로써 데이터 공유를 지원합니다.STEP은 아카이브 제품 데이터 [3]자체의 개발을 지원하기 위해서도 사용할 수 있습니다.STEP은 부품이라고 불리는 수백 개의 문서로 구성됩니다.매년 새로운 부품이 추가되거나 오래된 부품의 새로운 리비전이 출시됩니다.따라서 STEP은 ISO 내에서 가장 큰 표준이 됩니다.200 시리즈 부품 STEP은 Application Protocols(AP)[5]라고 불리며, CAD 시스템과 직접 관련된 특정 부품은 다음과 같습니다.
    • 203(기계 부품 및 어셈블리의 구성 제어 3D 설계) – 주로 3D 설계 및 제품 구조에 사용됩니다.AP214의 서브셋이지만 가장 널리 사용되고 있습니다.
    • 210 (전자 어셈블리, 인터커넥트 및 패키징 설계)– 프린트 기판용 CAD 시스템
    • 212(전기 설계 및 설치) – 전기 설치 및 케이블 하니스용 CAD 시스템.
    • 214(자동차 기계 설계 프로세스의 핵심 데이터) – 교환을 위한 텍스트 파일에 STEP이 어떻게 표시되는지.
    • 238 (STEP-NC Application Interpreterated Model for Computerized Numeric Controller)– CAD, CAM 및 CNC 가공 프로세스 정보
    • 242(관리 모델 기반 3D 엔지니어링) – 두 개의 주요 STEP 애플리케이션 프로토콜인 AP 203과 AP 214가 병합되었습니다.
파라솔리드 XT
원래 Shape Data가 개발하고 현재 Siemens Digital Industries [10]Software가 소유하고 있는 Parasolid 기하학 모델링 커널의 일부입니다.파라솔리드는 와이어프레임, 표면, 솔리드, 셀룰러 및 일반 비매니폴드 모델을 나타낼 수 있습니다.파일 전송 시 모델의 모양을 정의하는 위상 및 기하학적 정보를 저장합니다.이 파일들은 Parasolid [11]커널을 사용하지 않고도 응용 프로그램이 Parasolid 모델에 액세스할 수 있도록 게시된 형식을 가지고 있습니다.Parasolid는 다른 모델러 형식에서 데이터를 수신할 수 있습니다.고유한 관용 모델링 기능으로 정확도가 낮은 [12]데이터를 수용하고 보완할 수 있습니다.
IGES(초기 그래픽스 교환 사양)
구식 포맷은 1979년 말에 시작되었으며,[13] 업계에 CAD 기술이 대규모로 도입되기 전인 1980년에 미국 국립 표준 협회(ANSI)에 의해 처음 발행되었습니다.이 파일 형식은 제품 정의를 엔티티의 파일로 간주하며, 각 엔티티는 애플리케이션에 의존하지 않는 [3]형식으로 표시됩니다.1994년 STEP(ISO 10303)의 최초 발표 이후 IGES의 추가 개발에 대한 관심이 감소하였고 버전 5.3(1996)이 마지막으로 발표된 [5]표준이었다.

서드파티 번역자

어떤 CAD 시스템에서 정보를 읽고 다른 CAD 시스템 형식으로 쓸 수 있는 CAD 데이터 변환 소프트웨어를 전문으로 하는 회사도 있습니다.주요 CAD 파일 형식을 직접 읽고 쓸 수 있는 하위 수준의 소프트웨어 툴킷을 제공하는 기업은 소수입니다.대부분의 CAD 개발자는 제품에 가져오기 및 내보내기 기능을 추가하기 위해 이러한 툴킷에 라이센스를 부여합니다.또한 스탠드아론의 최종 사용자 번역 [14]및 검증 어플리케이션을 구축하기 위한 기초로서 낮은 수준의 번역 툴킷을 사용하는 기업도 다수 있습니다.이들 시스템에는 독자적인 중간 포맷이 있으며, 그 중 일부는 번역 중에 데이터를 검토할 수 있습니다.이러한 번역자 중에는 스탠드아론으로 동작하는 사람도 있고, 이러한 시스템에서 코드(API)를 사용하여 데이터를 읽기/쓰기하기 때문에 번역 머신에 CAD 패키지 중 하나 또는 양쪽을 설치해야 하는 사람도 있습니다.또한 일부 기업에서는 이러한 하위 수준의 툴킷을 사용하여 다른 CAD 응용 프로그램용 가져오기 또는 내보내기 플러그인을 만듭니다.

개발자를 위한 소프트웨어 툴킷 목록

스탠드아론의 최종 사용자 번역 응용 프로그램 목록

CAD 응용 프로그램용 플러그인 목록

  • Datakit CrossCad/Plg: Rhino, SOLIDWORKS 등의 플러그인 가져오기 및 내보내기
  • PolyTrans CAD:3ds Max, Maya, CADMATIC 및 Visual Components용 플러그인 Import/export
  • 파워 트랜슬레이터:3dsMax용 플러그인을 Import합니다.

데이터 교환 품질

데이터 품질은 내적 및 외적으로 해결할 수 있습니다.본질적인 문제는 번역 프로세스가 시작되기 전에 CAD 모델의 구조와 관련된 문제이며, 외적 문제는 번역 중에 발생하는 문제와 관련이 있습니다.STEP의 개발은 외부 문제를 해결하기 위한 최고의 솔루션으로, 2-D 파라메트릭 섹션, 3-D 파라메트릭 어셈블리 및 이력 기반 모델링을 지원하도록 현재 기능을 확장합니다.제품 데이터 품질은 본질적인 데이터 교환 문제를 방지하고 설계 체인에서 다운스트림 애플리케이션의 통합을 단순화하기 위한 중요한 문제입니다.

각 CAD 시스템은 수학적으로든 구조적으로든 기하학을 기술하는 독자적인 방법을 가지고 있기 때문에 CAD 데이터 형식 간에 데이터를 변환할 때 항상 약간의 정보 손실이 발생합니다.예를 들어, 다른 기하학적 모델링 커널을 사용하는 CAD 시스템 간에 변환이 이루어지면 변환의 불일치로 [3]인해 데이터에 이상이 발생할 수 있습니다.중간 파일 형식도 기술할 수 있는 내용에 제한이 있으며, 송신 시스템과 수신 시스템 모두에 따라 다르게 해석될 수 있습니다.따라서 시스템 간에 데이터를 전송할 때 번역해야 할 항목을 식별하는 것이 중요합니다.다운스트림 공정에 3D 모델만 필요한 경우 모델 설명만 전송하면 됩니다.다만, 디테일의 레벨도 있습니다.예를 들어: 데이터 와이어프레임, 표면 또는 솔리드, 필요한 토폴로지(BREP) 정보, 후속 변경 시 면 및 가장자리 식별 정보, 시스템 간에 기능 정보 및 이력을 유지해야 하며 전송하는 PMI 주석입니다.제품 모델의 경우 조립 구조를 유지해야 [5]할 수 있습니다.도면을 번역해야 하는 경우 와이어프레임 지오메트리는 일반적으로 문제가 되지 않지만 텍스트, 치수 및 기타 주석, 특히 글꼴과 형식이 문제가 될 수 있습니다.어떤 데이터를 변환하든 파일 내에 저장된 속성(그래픽 객체의 색상 및 레이어 등)과 메타데이터를 보존해야 합니다.

CAD 시스템 간의 데이터 변환에 다른 방법보다 성공하는 변환 방법도 있습니다.네이티브 포맷은 3D 솔리드 번역의 간단한 기능을 제공하지만 주의해야 할 함정은 거의 없습니다.두 CAD 시스템이 한 유형의 지오메트리에 대해 서로 다른 표현을 사용하는 경우 변환 유형에 관계없이 표현을 변환하거나 폐기해야 합니다.최신 뉴트럴 포맷은 이 문제를 해결하기 위해 설계되었습니다.IGES와 같은 오래된 뉴트럴 형식에서는 부품의 원래 색상이 손실되거나 바디의 위치가 잘못되는 등의 번역 문제가[15] 발생할 수 있습니다.이는 검증 속성을 내장한 STEP AP242와 같은 최신 표준에서는 더 이상 해당되지 않습니다.Validation Properties(유효성)는 방출 시스템에 의해 저장되고 수신 시스템에 의해 확인되는 모델의 주요 특성(표면의 고체, 젖은 영역의 무게 중심, PMI 특성 또는 형상의 체크 포인트)입니다.이를 통해 가져온 데이터의 품질을 제어할 수 있습니다.다양한 CAD와 PLM 시스템 간의 교환을 체크하기 위해 독립된 어소시에이션(AFNet, PDES, Inc., ProSTEP iViP)에 의해 정기적으로 벤치마크가 실행될 정도로 STEP를 사용한 교환 품질은 매우 중요합니다.

일부 CAD 시스템에는 두 [16][17]모델의 형상을 비교하는 기능이 있습니다.따라서 사용자는 어떤 CAD에서 다른 CAD로 변환 전후의 모델을 비교하여 번역 품질을 평가하고 발견된 결함을 수정할 수 있습니다.그러나 이러한 기능은 종종 두 모델의 테셀레이션만 비교할 수 있습니다.두 3D 모델의 토폴로지 요소를 비교하고 관련성을 복원하여 수정된 면의 그룹을 보여주는 것은 매우 어려운 알고리즘 문제입니다. CAD 시스템마다 지오메트리 데이터의 표현이 매우 다르기 때문입니다. 하지만 때로는 가능합니다.예를 들어, C3D 커널을 기반으로 하는 구성요소 LEDAS Geometry Comparison을 CAD 시스템(예: Autodesk Inventor )에 통합하여 3D 모델을 비교하고 그 [19]사이의 모든 차이를 정확하게 파악할 수 있습니다.

MultiCAD 디지털 목업

CAD/CAM/CAE PLM 동향은 CAD 데이터 교환 기술을 주도하고 있습니다.하나는 오늘날의 확장된 멀티CAD 기업 전반에 걸쳐 긴밀한 상호 작용이 필요하다는 것입니다.다른 하나는 실제 제품을 생산하기 전에 대규모 어셈블리의 시각화, 상황에 맞는 설계, 시뮬레이션 및 분석을 가능하게 하는 디지털 목업에 대한 의존도의 증가입니다.데이터 교환 기술이 지속적으로 발전함에 따라 이러한 요구를 상당히 충족시킬 수 있게 되었습니다.

대규모 어셈블리는 아니더라도 중간 크기의 어셈블리를 시각화하는 기능은 이러한 CAD 변환 형식의 초기 성공 사례 중 하나입니다.하드웨어의 개선과 경량 포맷의 개발로 대규모 어셈블리가 지원되었습니다.

현재의 진보는, 「액티브 목업」을 가능하게 합니다.이 기술은 동적 간격 분석 및 모션 엔벨로프 자동 생성과 같은 시뮬레이션과 관련된 설계를 가능하게 합니다.활성 목업을 사용하면 다중 CAD 어셈블리 내에서 직접 구성요소를 편집할 수 있습니다.복수의 상세 레벨 디스플레이는,[citation needed] 대규모 어셈블리에서도 인터랙티브한 퍼포먼스를 서포트합니다.

CAD에서 CAM으로의 데이터 교환

NC 프로그래밍은 일반적으로 와이어프레임, 표면, 솔리드 또는 결합된 형식에 관계없이 CAD 시스템으로부터 수신된 지오메트리에 지오메트리를 생성하는 CAD 단계에서 발생할 수 있는 모든 불규칙성과 불일치가 없어야 합니다.따라서 CAD에서 CAM으로의 데이터 교환에는 이러한 불일치를 식별하고 복구하기 위한 도구가 포함되어 있어야 합니다.이러한 툴은 일반적으로 각 CAM 솔루션 세트의 데이터 교환 소프트웨어에 포함되어 있습니다.

진정한 PLM 환경에서는 CAD에서 CAM으로의 데이터 교환은 지오메트리 전송 이상의 것을 제공해야 합니다.제품 제조 정보는 설계자가 제조에서 사용하기 위해 생성하든 제조 조직이 설계에서 사용하기 위해 생성하든 데이터 교환 시스템의 일부여야 합니다.STEP-NC는 CAD 및 CAM을 통해 GD&T 및 기타 PMI를 CNC로 전송하도록 설계되었습니다.

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