Мода и инновации. Первый взгляд на новое поколение CAM системы ESPRIT от DP Technology.

В 2013 году американская компания DP Technology Corp., разработчик CAM системы ESPRIT отпраздновала свое 30-летие. За три десятка лет было выпущено несколько поколений этого популярного программного продукта для автоматизации разработки управляющих программ (УП) станков с ЧПУ. Несмотря на то, что текущая версия 2013 является очень успешной в коммерческом плане и ESPRIT уверенно входит в мировую пятерку самых продаваемых CAM систем “среднего” класса, в DP решили, что пора приоткрыть завесу тайны над новым поколением (рабочее название – “TNG”), разработка которого велась параллельно с работой над ESPRIT 2011-2013, то есть на протяжении последних двух с половиной лет. Основными причинами, побудившими разработчиков “переписать” продукт, стали перегруженный кнопками интерфейс и немолодая уже платформа, не вполне соответствующая требованиям построения архитектуры передового программного обеспечения. Кроме того, важно отметить, что несколько лет назад DP поглотила итальянскую компания Auton – создателя CAM системы для обработки пресс-форм и немецкую Binary Spaces – разработчика ПО для симуляции УП по G-коду, тем самым добавив в свой технологический портфель пару лакомых кусков. Как известно, процесс адаптации стороннего ПО может занимать достаточно продолжительное время, и, вот, в новом поколении ESPRIT все новые технологии наконец собраны воедино, реализованы и преподнесены пользователям вкупе с модным интерфейсом и рядом по-настоящему передовых решений. Нам выпала уникальная возможность протестировать бета-версию ESPRIT TNG и первыми поделиться впечатлениями от нового продукта с читателями.

Итак, первое, что заметят пользователи – размер дистрибутива для установки ESPRIT TNG “весит” чуть более 400 Мб против почти 2 Гб предыдущей версии. Это связано в первую очередь с тем, что разработчик отказался от некоторых громоздких компонентов Microsoft, ранее необходимых для работы с SQL базой данных. Более того, “умный” инсталлятор ESPRIT способен подгружать из сети необходимые программные модули прямо в процессе установки системы.

Если вы знакомы с новыми версиями Microsoft Office, то интерфейс нового поколения ESPRIT вам будет привычен: те же закладки, аккуратно прорисованные панели инструментов и окна, которые можно перемещать и фиксировать в наиболее комфортных для пользователя положениях. Очень удобно реализована справочная система – при наведении курсора на любую из кнопок всплывает окно с достаточно подробным описанием ее действия. При этом основное содержание справки “переехало” в интернет, располагается на портале dptechnology.com и открывается в браузере. 

Когда речь заходит о новом поколении программного продукта, то подразумевается, что разработчик не ограничился лишь свежим интерфейсом, исправлением ошибок или даже усилением существующего функционала. Обычно изменения носят глобальный характер. Так и в случае с ESPRIT TNG пользователи столкнутся с некоторыми изменениями в привычном им алгоритме работы, вызванными воплощением ряда по-настоящему новаторских идей.

Визуально ESPRIT TNG значительно выигрывает у предшественника по качеству графики. Благодаря новому графическому ядру, появилась возможность рендеринга материала, применения прозрачности и прочих эффектов, сродни тем, что используются в CAD системах.

Полностью перерисованы все иконки операций, стратегий, переходов, элементов и инструментов. Функции поворота, масштабирования, приближения, панорамы, закрашивания 3D модели, управления видами и слоями удобно собраны в единой инструментальной панели. Появились новые функции: “Маска” позволяет в один клик высветить или погасить, а “Фильтр” выбрать геометрические элементы определенного типа.

Большинство современных CAM систем работают по одинаковому алгоритму: пользователь создает или импортирует 2D/3D геометрические элементы; определяет стратегию обработки, назначает инструмент и режимы резания; производит верификацию рассчитанных системой операций (траекторий) обработки; выбирает постпроцессор, который обеспечивает получение управляющей программы (УП) для определенного станка. Таким образом, мы имеем последовательный и вполне себе линейный процесс взаимодействия с CAM системой. Проблемы, которые сопутствуют такому подходу очевидны: технолог-программист не видит и не знает, что должно “происходить” на станке, как расположена заготовка и приспособление, какую величину отвода указать при переходе от одной плоскости обрабатываемой детали до другой, и так далее. Разумеется, в большинстве случаев имеет место диалог технолога-программиста и оператора станка с ЧПУ для выяснения технологических нюансов предстоящей работы. Однако это лишь приводит к очередной итерации в алгоритме: изменение параметров операции, перерасчет, верификация, вывод УП. Проще говоря, программист в процессе проектирования обработки все равно остается оторванным от производственного оборудования как от реального, так и от виртуального.

Разработчики ESPRIT решили предложить своим пользователям новое и, на наш взгляд, очень перспективное решение обозначенной проблемы. Графическое окно содержит две закладки: “Деталь” и “Станок”. В первой, как и раньше, мы работаем с 3D моделью детали - выбираем геометрические элементы, назначаем стратегию обработки, а во второй – получаем виртуальную модель станка, с заготовкой, режущим инструментом, крепежными приспособлениями. Причем можно разделить графическую область пополам и одновременно работать в двух закладках. Обращаем ваше внимание, что речь идет не просто о симуляции обработки в отдельном окне, а об интерактивном взаимодействии режимов. Технологу-программисту как бы предлагается поработать оператором станка, подумать над расположением обрабатываемых элементов, нулевой точки, тисков. При этом изменения в одном из режимов удивительным образом проявляются в другом. Например, если в режиме “Станок” вы повернете 3D модель заготовки, то система автоматически пересчитает траектории обработки детали. Это дает возможность программисту заранее спланировать и избежать ряд известных трудностей, причем без необходимости возврата к предыдущим этапам проектирования обработки. И это далеко не все преимущества новой концепции, которую в ESPRIT назвали “Виртуальная наладка.

Верификация и симуляция в новом поколении ESPRIT вышли на качественно новый уровень. Не секрет, что подавляющее большинство разработчиков CAM систем используют сторонние технологии – ядра компаний MachineWorks и ModuleWorks. В результате верификаторы запускаются как отдельные приложения и выглядят очень похожими друг на друга. В начале статьи мы упомянули, что DP приобрела Binary Spaces – компанию, которая разрабатывает ПО для симуляции обработки на станках с ЧПУ, аналог Vericut, и полностью отказалась от компонентов MachineWorks. Пользователи нового поколения ESPRIT получили уникальную возможность программировать обработку и тут же ее проверять в “родной” среде. При этом как графика, так и степень детализации компонентов станков приятно радуют. Мы даже задались вопросом: для чего нужно было столь тщательно прорисовывать оборудование из набора примеров, крепежные приспособления, кулачки патронов и прочие элементы виртуального станочного окружения? И ответ вновь приятно удивил – оказывается в DP разработали новый стандарт GDML, который уже согласовали с несколькими ведущими мировыми производителями оборудования с ЧПУ. Так что не удивляйтесь, если через пару лет в СЧПУ вашего нового обрабатывающего центра, в режиме симуляции вы увидите модель станка, полностью совпадающую с ESPRIT-овской.

Еще пара интересных моментов. При запуске симуляции токарной обработки не только кулачки преобразуются в тело вращения для проверки столкновений, но и даже 3D модель заготовки сложной пространственной формы (например, с различными выступами, пазами и отверстиями) автоматически превращается в соответствующее тело вращения. Специальный ползунок “Маска станка” позволяет динамически отображать и скрывать отдельные элементы виртуальной среды, управлять их прозрачностью - оригинальное и очень удобное решение. Если же через проводник Windows вы попробуете найти файл режущего инструмента или оснастки в формате GDML, то сможете наблюдать “превью” в виде интерактивной 3D модели.

Пару слов о том, где взять этот самый GDML: для построения станочной среды было разработано специальное приложение “Machine Tool Builder” (MTB), позволяющее собирать виртуальные компоненты воедино и обеспечивающее описание кинематики и динамики станка при помощи программного контроллера.

Новая концепция ESPRIT не могла не затронуть функционал создания заготовки, и, вообще, разработчик значительно изменил алгоритм подготовки начальной геометрии к дальнейшей работе. В закладке “Home” пользователь обнаружит две новые кнопки: “Деталь” и “Станок”. Первая отвечает за сборку одной или нескольких заготовок. При этом процесс построения заготовки стандартной формы (цилиндр, куб, 3D модель, файл STL) был переработан по многочисленным просьбам пользователей, что сделало его однозначно удобнее и проще. Кнопка “Станок”, в свою очередь, помогает позиционировать заготовку на виртуальном станке и установить системы координат.

За такими, на первый взгляд, незначительными улучшениями в ESPRIT TNG скрывается еще одно ноу-хау. Представьте, что вы запрограммировали обработку детали для токарно-фрезерного обрабатывающего центра, а затем, по определенным причинам, вам понадобилось ее перенести на вертикально-фрезерный станок. Фактически переписать технологию под оборудование другого типа. В обычном случае, придется потратить довольно много времени на разворот 3D модели из горизонтального положения в вертикальное, позиционирование, установку системы координат, выбор подходящего инструмента и стратегии обработки. В случае с ESPRIT достаточно выбрать виртуальную модель нового станка, а система автоматически пересчитает и даже адаптирует операции обработки к изменившемся условиям. Звучит невероятно, но проведенные тесты доказывают – это работает! Кроме того, новый ESPRIT обладает “безрежимностью” и не накладывает ограничения на применение любых фрезерных операций на токарном станке, а токарных на фрезерном.

Продолжая разговор о дуальности концепции “Виртуальная наладка”, непременно стоит рассказать и о новом подходе к описанию операций в системе. Если раньше в ESPRIT, как и в большинстве CAM систем, пользователи оперировали только с деталью, то теперь появился новый вид операций – “На станке”. Таким образом, пользователю доступны две вкладки, первая из которых информирует его о созданном технологическом маршруте, применяемых стратегиях и режущем инструменте для конкретной детали, а вторая содержит оптимизированную последовательность (минимизация смены инструмента, поворота стола и пр.) всех станочных операций, включая переходы. Преимущество такого решения проще всего оценить на примере копирования созданных операций сразу на несколько деталей, обрабатываемых за один установ.

Кстати, в ESPRIT TNG впервые появилась функция автоматического расчета переходов между операциями, что особенно полезно при многоосевой индексной обработке. Система самостоятельно рассчитывает оптимальную величину отвода от одной рабочей плоскости для безопасного перехода к другой плоскости, при этом учитывается кинематика станка, габариты и форма заготовки. Если же в силу каких-то причин автоматический расчет не удался, то пользователь будет проинформирован об этом при помощи индикатора красного цвета напротив соответствующей операции.

В новой версии ESPRIT был полностью переработан функционал распознавания и обработки отверстий. Система уверенно определяет отверстия различного типа и группирует их в соответствии с пользовательскими настройками. Самое интересное здесь, что при импорте 3D модели без дерева построения вы можете установить тип для каждого из распознанных отверстий (простое, составное, с фаской, коническое, резьбовое) и в дальнейшем использовать данные для автоматического подбора цикла обработки из базы знаний ESPRIT или облака обработки Machining Cloud – новинки, о которой мы расскажем в завершении обзора.

Великолепно реализованы функции закрытия отверстий поверхностями, продления и соединения (сшивания) граней 3D модели. При этом, к сожалению, оставшийся функционал геометрического моделирования, как твердотельного, так и поверхностного, остался практически без изменений.

На радость всем пользователям, ESPRIT научили учитывать форму заготовки не только в 3D, но и 2D операциях фрезерования. Теперь в закладке параметров вы найдете функцию “Stock Automation”, отвечающую за использование данных о текущем состоянии заготовки при расчете траектории. Кроме того, разработчик полностью “переписал” цикл гравировки, сделав его значительно проще и удобнее. Набор токарных возможностей дополнился поддержкой новомодного зигзагообразного шаблона в цикле обработки канавки.

Продолжая разговор о развитии CAM функционала, следует отметить дальнейшее развитие технологии высокоскоростной обработки ProfitMilling и набора 5-ти осевых специализированных стратегий: фрезерование каналов двигателя, обработка импеллера и турбинной лопатки.

Подверглась модификации и функция ESPRIT по определению столкновений. Если ранее для обнаружения возможных проблем требовалось запускать модуль симуляции, то в новой версии можно воспользоваться специальной вкладкой “Определение столкновений” в параметрах создаваемой операции и выбрать одно из действий, чтобы детектировать и избежать коллизий в момент расчета траектории: определить столкновения и вывести отчет, избежать столкновения обрезав траекторию или наклонив режущий инструмент.

Наверняка многие из вас уже слышали, что на выставке EMO 2013 компания Machining Cloud GmbH представила "Machining Cloud" ("Облако Обработки") - инновационную облачную платформу для управления производственными данными.

Как и любое облачное приложение, Machining Cloud использует сеть серверов, подключенных к интернет, для хранения, управления и обработки данных. Из информационного буклета также следует, что Machining Cloud предоставляет доступ инженерам к широкому набору данных при помощи единой, легкой в использовании, интуитивной платформы. Пользователи могут скачивать виртуальные 3D модели станков, приспособлений и оснастки, использовать различные аналитические инструменты для управления производственными процессами и оптимизации выбора режущего инструмента и технологий обработки. Machining Cloud устраняет необходимость поиска информации в бумажных каталогах и посещения множества веб-сайтов для приобретения соответствующих производственных ресурсов. Данные из Machining Cloud могут быть напрямую соединены с CAM системой, программным обеспечением для верификации обработки или управления режущим инструментом, использованы для генерации цеховой документации и инструментальной карты станков с ЧПУ.

В общем-то за подобным описанием не просто понять смысл идеи, которая на практике еще не была ни кем в CAM индустрии реализована. Давайте разберемся, что же стоит за рекламным слоганом: “Приготовьтесь к крупнейшему изменению в индустрии”.

Стремительное развитие CAM технологий и использование разработчиками одних и тех же программных компонентов делают системы очень похожими друг на друга. В будущем гораздо более важную роль начнет играть предлагаемый пользователям специализированный контент: электронные каталоги режущего инструмента и оснастки, постпроцессоры, виртуальные модели станков, библиотеки материалов и режимов резания. Причем эти данные должны всегда находиться в актуальном состоянии и быть легко доступны непосредственно из CAM системы.

Концепция Machining Cloud призвана “соединить” производителей и пользователей, обеспечив кроссплатформенный доступ к обширным производственным данным в облаке. При этом ключевая ценность для пользователей состоит в том, что ответственность за наполнение контента, его актуальность и детализацию ложится на самих производителей, а не разработчика CAM системы или сторонние компании, занимающиеся наполнением и поставкой баз данных. Для реализации такой концепции необходимо решить две непростые задачи: во-первых, договориться с производителями о регулярной работе по наполнению облака данными о своей продукции, и, во-вторых, создать набор приложений для доступа к облаку из различных операционных систем, как десктопных, так и мобильных. И, похоже, что DP Technology шаг за шагом идет к намеченной цели.

Первой к Machining Cloud присоединилась американская компания-производитель режущего инструмента Kennametal, выпустив NOVO. Приложение NOVO обеспечивает интуитивно-понятный поиск режущего и вспомогательного инструмента марки Kennametal. При этом данные поступают прямиком с завода, гарантируя достоверность сведений. Пользователь получает исчерпывающие сведения об инструменте и совместимых с ним компонентах, рекомендации по режимам резания и даже информацию о наличии на складе. Кроме того, можно взглянуть на виртуальную модель инструмента, а затем экспортировать ее в STL или GDML формат.

Одним из наиболее интересных аспектов применения Machining Cloud является автоматизация подбора инструмента и режимов резания непосредственно из ESPRIT, который передает параметры распознанных конструктивных элементов (Features) 3D модели обрабатываемой детали в облако, а обратно получает готовый список инструментов, рекомендованные значения подач и скоростей вращения шпинделя. Причем нужно отметить, что импортированные инструменты служат не только для последующего расчета траекторий и верификации, но и снабжены каталожными номерами (то есть это не сэмплы, как в большинстве CAM систем, а реальные продукты), что значительно облегчает работу технолога, отвечающего за выбор и приобретение инструмента, необходимого для выполнения текущего производственного задания. Вся история поиска и подбора сохраняется в личном кабинете пользователя и доступна на множестве операционных систем: Windows, iOS, Android. Официальная премьера Machining Cloud состоится позже, ориентировочно на ESPRIT WORLD CONFERENCE 2014, когда в облаке появится большее количество контента, в том числе новые инструментальные бренды, постпроцессоры и виртуальные станки.

Разумеется, в рамках данного обзора мы не успели рассказать обо всех новшествах ESPRIT TNG. В DP Technology проделали огромную работу, превратив очередное поколение своей CAM системы в модный и инновационный программный продукт. Отрадно, что разработчик идет собственным путем, без оглядки на конкурентов, не используя сторонние технологии для визуализации и многоосевой обработки. Добавим, что новом поколении ESPRIT, в отличие от своих “одноклассников”, сохраняет единство платформы для различных типов обработки, а не выпускает отдельные приложения для фрезерной, токарной и токарно-фрезерной обработки.

В настоящее время ESPRIT уверенно входит в тройку самых продаваемых CAM систем в России, обгоняя, например, Mastercam, по годовому количеству новых предприятий-пользователей в несколько раз. И если ESPRIT подорожает незначительно, то можно с уверенностью сказать, что он не только сохранит, но и упрочит свои позиции на отечественном рынке САПР.