基于STEP标准的数据

1、基于STEP标准的数据研究主要内容o 研究背景o STEP标准的发展 o STEP的体系结构 o 基于STEP中性文件的模型重构内容o STEP中性文件o STEP中性文件与EXPRESS的映射 o EXPRESS到C+的映射 数据格式？自己开发IGESSTEP研究背景p虚拟装配过程中，CAD软件生成模型到虚拟平台WTK的数据转换。虚拟现虚拟现实模型实模型CAD模型模型特定格式文件专用数专用数据接口据接口VRCAD其它其它专用数据接口常用格式转换方法STEP与IGES的比较STEPIGES标准制定国际标准ISO 10303美国国家标准适用范围现有的大多数CAD软件现有的大多数CAD软件数据量相

2、对小（133 kb）相对大（531 kb）基本信息几何实体（点、棱边、路径、方向、环、面、壳）几何实体（点、线、圆弧、曲线、曲面）拓扑信息材质信息注释信息显示信息逻辑关系主要不足）实体元素多（500多个）元素之间引用关系复杂）不稳定，经常发生信息丢失）不能转换属性信息STEP标准的发展o STEP：产品模型数据的表达和交换标准（Standard for exchange and presentation of product model data）o 1983 年12 月在负责工业自动化系统技术委员会TC184 内部成立了产品数据的外部表示分会SC4, 其任务是制定一个统一的国际标准, 定名为

3、产品模型数据的表达和交换标准STEPo 从1993年2月起, ISO 将STEP 中较成熟部分陆续发表。编号为ISO 10303STEP标准的特点o 针对不同的CAx系统进行一致性的数据交换与资源共享。o 在CAx系统信息集成基础上进行的产品全生命周期数据共享。o 基于沃尔斯WSN(Wirth Syntax Notation)语法的描述。无二义性，与上下文无关，便于计算机识别。o 具有可扩充性。用户可增加数据、语法、实体的定义。o 多种实现方式。o 支持不同的应用领域。STEP的体系结构ISTEP核心部分:o 描述方法（形式化建模语言EXPRESS ）o STEP实现方法o 一致性测试o 集成

4、资源o 应用协议STEP的体系结构o 从内容分成7个系列:0，10，20，30，40，100和200系列。10系列为描述方法，20系列为实现方法，30系列为一致性测试方法，40系列为通用产品模型，100系列为应用资源，200系列为应用协议。 描述方法：Part 11Part19实现方法：Part 21Part29一致性测试方法论和框架：Part 31Part39集成资源：通用资源，Part41Part99集成资源：应用资源，Part 101Part199应用协议：Part 201Part1199抽象测试集：Part 1201Part2199STEP的体系结构o 体系结构分3个层次：应用层、逻辑

5、层和物理层。应用层用术语描述的某种应用，包括系统功能活动及其联系，建立应用的信息模型等。例如：用 公差类型、几何元素和位置路径描述应用的信息结构逻辑层把上述用专门术语描述的信息结构，变换成通用的形式化语言EXPRESS描述的产品数据结构。物理层通过规则把EXPRESS语言的描述变换成易懂的正文编码(Clear text encoding)标准o该部分内容由ISO 10303-11 EXPRESS语言规范给出 。o语言特点：面向对象，形式化描述。采用模式模式、实体实体、属性、关系来定义数据。o可以自定义数据类型（type）、实体（entity）STEP核心部分I-描述部分（express语言）E

6、NTITY curve SUPERTYPE OF (ONEOF (line, conic, pcurve, surface_curve, offset_curve_3d, curve_replica) SUBTYPE OF (geometric_representation_item);END_ENTITY; - curve STEP核心部分-集成资源o 集成资源又包括通用资源（ Part41Part99）和应用资源（ Part 101Part199 ）o STEP标准中把不同领域中有共性的信息模型抽取出来，制成标准的集成资源供制定应用协议时引用。part42：几何与拓扑表示（Geometri

7、c and Topological Representation ）1.几何模型几何模型。包括定义点、曲线和曲面ENTITY等几何实体所需的函数与数据类型。2.拓扑模型拓扑模型。拓扑主要指物体之间的连接关系。基本的拓扑实体为顶点vertex 、边 edge、路径Path 、环loop、面face及壳shell。3.几何形状模型几何形状模型。几何形状模型表示一个产品数据的任何几何元素的形状，包括框架模型、曲面模型、实体模型。STEP核心部分-应用协议o 应用协议(AP) 指定了某个应用领域的内容，包括范围、信息需求以及用来满足这些要求的集成资源，应用协议的出现使产品数据的表达更加准确。ISO 1

8、0303-203 (AP203)：config_control_design（配置控制设计）SCHEMA config_control_design; CONSTANT; TYPE ahead_or_behind; TYPE approved_item; ENTITY action; ENTITY action_assignment; RULE acu_requires_security_classification; FUNCTION acyclic_curve_replica; END_SCHEMA; - config_control_design Express语言语言中中“模式模式”的

9、描的描述述o 标准的实现方法是一种数据换的方法，是指用什么方法或格式在具体领域实现数据交换。 o STEP至少有以下三种实现方法:中性文件交换（中性文件交换（file exchange） 文件交换是为应用协议中的产品数据提供一种可读写的描述，清楚易懂的正文编码形式。(part21)应用编程接口（应用编程接口（application programming interfaces） 应用编程接口允许用户的各种应用，通过接口存取产品数据，接口可用多种程序语言设计。(part22)数据库实现（数据库实现（data base implementations） 数据库实现方法是可读、写或修改的数据库。数据

10、库中的内部与应用解释模型的格式一致。STEP核心部分-实现方式基于中性文件的实现WTK 1、分析STEP文件2、提取特征信息STEP标准中的应用协议203（与EXPRESS的映射、实体关键字）STEP物理文件的结构和格式 STEP中性文件格式HEADER;FILE_DESCRIPTION(),2;1);FILE_NAME(RECTANGLE,2007-10-11T,(Administrator),(), 2005290,);FILE_SCHEMA(CONFIG_CONTROL_DESIGN);ENDSEC;DATA;#1=DIRECTION(,(1.E0,0.E0,0.E0);#2=VECTO

11、R(,#1,4.E1);#3=CARTESIAN_POINT(,(0.E0,0.E0,0.E0);#109=SHAPE_DEFINITION_REPRESENTATION(#108,#100);ENDSEC;STEP中性文件与EXPRESS的映射o STEP中性文件的每一部分以及每一部分中的实体和类型都可以与EXPRESS语言进行一对一的映射。 ENTITY file_description; discription:LIST1:?OF STRING(256); implementation_level:STRING(256);/一致性标识 END_ENTITY;EXPRESS到C+的映射o

12、把STEP 标准中利用EXPRESS描述的实体用C+ + 类描述，映射为C+ + 类的内存信息模式。在输入STEP 中性交换文件时，如果遇到这样的实体实例，将在内存中产生一个对应的C+ + 类对象特征识别过程NFF文件格式nffversion 2.10block825.000000 20.000000 20.00000025.000000 20.000000 -20.00000025.000000 -20.000000 20.00000025.000000 -20.000000 -20.000000-25.000000 20.000000 20.000000-25.000000 20.000000 -20.000000-25.000000 -20.000000 20.000000-25.000000 -20.000000 -20.00000064 6 2 0 4 0 xff00004 2 3 1 0 0 x00ff004 3 7 5 1 0 x00ffff 4