T-FLEX CAM - новая система для подготовки управляющих программ для станков ЧПУ комплекса T-FLEX PLM

Компания «Топ Системы» - российский разработчик программного комплекса для разработки и управления жизненным циклом изделия, обеспечивающего полный цикл конструкторско-технологической подготовки производства. Самыми известными продуктами являются параметрическая САПР T-FLEX CAD и программа T-FLEX DOCs для комплексного управления инженерными данными предприятия и решения задач управления конструкторско-технологическими данными. Оба продукта входят в состав программного комплекса T-FLEX PLM, в основе которого лежит платформа, обеспечивающая единое безопасное информационное пространство.

Для решения специальных задач разработаны специальные приложения, такие как T-FLEX Анализ и T-FLEX Динамика, T-FLEX Детали машин, которые представляют собой пакет приложений модуля CAE, а также прикладные приложения T-FLEX Электротехника, T-FLEX VR и другие. А есть ли приложение по подготовке управляющих программ для станков с ЧПУ или CAM модуль? Да, конечно есть. Это приложение T-FLEX ЧПУ, которое предлагает базовые функции по решению задач для механической обработки, включая токарную, фрезерную (в том числе и многоосевую), электроэрозионную и лазерную обработки.

Сейчас компания «Топ Системы» активно пересматривает концепцию данного приложения и ведет активную разработку совершенно нового продукта T-FLEX CAM. Данный продукт не является глубокой модернизацией или большим обновлением текущего T-FLEX ЧПУ, а скорее является серьёзным переосмыслением и ребрендингом. Это полностью разработанное с нуля дополнительное приложение в среде T-FLEX CAD и соответственно наследующие все его полезные свойства – от общего пользовательского интерфейса (рис. 1) до механизмов параметризации.


Лента интерфейса T-FLEX CAM

По результатам проведенного исследования рынка, полученной обратной связи от заказчиков и партнеров, изучения и анализа тенденций и трендов развития CAM-систем, российского и международного опыта и программ в этом сегменте, ведущие специалисты и руководство компании пришли к выводу, что T-FLEX ЧПУ требует модернизации функциональных возможностей и пользовательского интерфейса.

Для повышения конкурентоспособности T-FLEX ЧПУ и решения более сложных задач и сокращения отставания в управлении данными проекта обработки было принято решение полностью пересмотреть продукт, а точнее пересмотреть концепцию продукта с ориентиром на современные системы и создания принципиально нового продукта. Принимая во внимания международные и российские практики одним из ориентиров была выбрана система Siemens NX. В результате сформировалось направление разработки, основанное на достижениях мирового, отечественного и собственного опыта. Группа, ответственная за разработку нового программного продукта для управляющих программ для станков с ЧПУ, опиралась на актуальные лучшие разработки в мире CAM. Выработанная концепция должна помочь перейти на уровень цифрового производства с прицелом на PLM-системы корпоративного уровня.

Конечно стоит учитывать не только преимущества существующих CAM-систем, но и их проблемы и недостатки, которые были выявлены в ходе анализа сторонних продуктов, чтобы избежать их на раннем этапе проектирования. Для разработки нового продукта была сформирована отдельная команда, состоящая из ведущих разработчиков и аналитиков. На первых этапах основная нагрузка легла на плечи аналитиков, которые должны были спроектировать макет представления данных T-FLEX CAM.

Методология T-FLEX CAM

На первом этапе проектирования нового T-FLEX CAM стоял задача, сформировавшая понимание того, что такое проект обработки, из чего он состоит, и как он должен быть представлен в составе модели T-FLEX CAD. Основными критериями были, в первую очередь, полезность и удобство для пользователя, т.е. модель данных должна быть логична и понятна как опытным специалистам в области CAM, так и новичкам-технологам, которые только будут знакомиться с миром ЧПУ.

В процессе аналитической деятельности была спроектирована объектная модель T-FLEX CAM, и тем самым было принято, что все данные будут представлены в виде объектов (рис.2), которые имеют свой жизненный цикл и набор параметров, включающие в себя общие (наследуемые с родительского класса) и индивидуальные свойства. Объекты T-FLEX CAM могут являться как исходными данными, так и непосредственно результатами работы. При этом все объекты T-FLEX CAM входят в общую модель данных на базе общей системы T-FLEX CAD, то есть вся структура данных CAM располагается в общем дереве модели CAD.

Стоит отметить, что это первое существенное отличие от других CAD/CAM систем, и в том числе NX, где объекты модуля обработки находятся порознь с элементами модели или сборки, т.е. для данных CAM выделена отдельная область в виде различных навигаторов. Но при этом в T-FLEX CAM тоже есть специальный навигатор обработки, который содержит в себе гораздо больше возможностей, чем просто древовидное представление структуры, подробнее об этом расскажем ниже.


Схема цикла работы проекта обработки T-FLEX CAM

Следующим шагом было формирование состава представления главного результата работы любой CAM-системы, на основе которого будет получена управляющая программа для оборудования ЧПУ, а именно определить понятие обработки или траектории обработки. В данном случае понятие обработки и траектории объединены в одну сущность, т.е. они не могут существовать отдельно друг от друга. Обработка в первую очередь - это набор и совокупность всех исходных данных, параметров проходов и различных настроек, которые обрабатываются специальным образом при выполнении процесс расчета (генерации) траектории. Сгенерированная траектория агрегирована в составе обработки и существует совместно на протяжении всего жизненного цикла обработки.

Исходные объекты обработки

Теперь можно перейти непосредственно к объектам, которые служат исходными данными для обработки, а значит и для расчета траектории. Первым таким объектом стал так называемый «Набор геометрии», который представляет из себя совокупность всех исходных данных в плане геометрического представления, и включают в себя 3 основных компонента:

• «Геометрия ДСЕ»
• «Геометрия заготовки»
• «Геометрия оснастки».

Набор геометрии в общем отождествляет классическое представление трёх основных компонентов для подготовки любого проекта обработки, если проводить аналогию с NX, то там это называется «Workpiece», который тоже включает в себя три аналогичных элемента. Отличия заключается в том, что «Набор геометрии» имеет структурированное представление: у пользователя всегда есть возможность увидеть в навигаторе из чего состоит конкретный экземпляр (рис.3). «Набор геометрии» может состоять как из одного, так и из трёх соответствующих элементов, при этом «Набор геометрии» также представляет возможность управлять визуализацией для дочерних элементов по отдельности. В качестве входящих данных элементы набора геометрии могут включать в себя любые тела, как твёрдые, так листовые и проволочные.


Набор геометрии

В дополнении присутствует возможность управлять и другими визуальными свойствами (рис.4), например, задать цвет или материал, который будет применен только конкретному элементу. Отмечу, что при этом исходные свойства источника изменены не будут вне зависимости от того, откуда он был получен, будь то ссылочный фрагмент сборки или смоделированное тело в рамках текущего документа, или импорт из внешнего источника.


Возможности по управлению визуальными свойствами в «Наборе геометрии»

В данном случае это позволяет создавать различные наборы геометрии на базе одного и того же источника, не меняя сам исходный компонент. Вдобавок набор геометрии может содержать разнородный состав тел и придавать им общие визуальные свойства, например, если мы хотим выбрать сборку, которую получили от конструктора, но в ней есть те элементы, которые нам не нужны, и соответственно мы бы хотели их исключить, а на этапе вставки фрагмента такой возможности нет. Поэтому при выборе сборочного фрагмента в состав элемента набора геометрии мы можем разобрать весь фрагмент на тела на всю глубину иерархии, если в качестве исходного компонента пришла сборочная единица.

В результате получения всех тел, которые содержит сборочный фрагмент, мы можем исключить лишние тела или добавить другие, которые не входят в состав выбранного фрагмента. И снова стоит подчеркнуть, что сам фрагмент сборки никак не изменится. Также добавлена функция управления преобразованиями для элементов набора геометрии (рис.5).


Использование функции управления преобразованиями

Эта возможность будет очень полезна в случаях, когда при использовании компонента «Геометрия оснастки» необходимо зажимы или крепления переставить относительно геометрии заготовки или ДСЕ. Для этого нужно просто единожды вставить фрагмент приспособления, а затем использовать его при создании нескольких вариантов геометрии оснастки в наборах геометрии, которые могут представлять несколько установок за счет различных преобразований. Таким образом появляется возможность позиционировать любые элементы набора геометрии без ограничений, и при этом не создавая лишних копий тел, а используя ассоциативные ссылки на них, что не увеличивает размер файла.

Ещё одной отличительной особенностью набора геометрии является то, что он является универсальным, а точнее его можно использовать для любого вида обработки. Пользователю нет необходимости создавать разные наборы геометрии под фрезерную или токарную обработку по отдельности. Контекстом использования геометрических данных управляет сам расчётчик, который уже сам решает, как ему из соответствующего элемента получить необходимые исходные данные. Учитывая, что большая часть разных наборов геометрии состоит примерно на 50% из одних и тех же данных, то для этого были разработаны специальные средства управления, которые позволяют быстро и удобно выполнять часто повторяющиеся операции, например, скопировать и отредактировать существующие данные. При этом есть возможность скопировать как весь состав элементов, так и по отдельности (рис.6).


Средства управления в «Наборе геометрии»

Теперь переходим к следующему компоненту, который называется «Зона обработки» (рис.7). Зона обработки очень похожа по-своему идеологическому назначению с набором геометрии. Она также состоит из трёх основных элементов:

• «Система координат обработки»
• «Зона безопасности»
• «Зона перемещений».

Зона обработки в T-FLEX CAM

Назначение системы координат соответствует общепринятому смыслу. Зона безопасности представляет собой объект в виде геометрического представления, которое определяет пространство или границы для безопасного перехода. В качестве этого представления может использоваться 3D узел, рабочая плоскость или что-то более сложное, например, примитивное или произвольное тело. Вне зависимости от типа геометрии в зоне безопасности задаются параметры перехода, которые потом наследуются в обработке. Следующий элемент - «Зона перемещений», который непосредственно определяет рабочее пространство обработки, а также позволяет задавать позиции начала и/или конца обработки, или переходы, которые тоже в свою очередь наследуются в обработке. Зона перемещения по сути является таким объектом, который задает настройки для управления вспомогательными перемещениями обработок, и определяет зону, в которой может двигаться оборудование. Задание этих параметров в отдельном объекте позволяет использовать их многократно в различных обработках или целых установах или операциях, что приводит к сокращению количества повторяемых действий пользователя.

Последний компонент исходных данных - это конечно же «Инструмент» (Рис.8). На текущий момент существует базовый набор фрезерных и осевых инструментов, а также небольшой набор токарных резцов. По сравнению с T-FLEX ЧПУ инструмент теперь не представляет собой набор параметров, хранящихся в отдельном файле. Такой подход приводил к сложностям, связанным с отслеживанием расположения файла инструмента и периодическому обновлению ссылок в траекториях. Теперь «Инструмент» - это абсолютно автономный объект, который может быть создан вне зависимости от проекта обработки и использоваться многократно. Также инструменты теперь имеют визуальное трехмерное представление, которое представлено в виде твердотельной модели.


Компонент исходных данных «Инструмент»

Хочется обратить внимание, что во всех элементах исходных данных реализован специальный элемент управления (ЭУ), который называется «Предпросмотр». Этот ЭУ предназначен для отображения состава элемента без лишних объектов, которые хранятся в составе документа, т.е. для активного элемента формируется своя сцена со своими визуальными настройками отображения. ЭУ «Предпросмотр» позволяет пользователю не задумываться на тем, что сейчас активно в сцене, т.к. в этом окне нет ничего лишнего кроме элементов самого объекта.


Элемент управления «Предпросмотр»

Структура проекта

«Проект обработки» является корневым объектом, т.е. он в данном случае является неким заголовком плана обработок, представленным в виде древовидной структуры. С точки зрения идеологии сам «Проект обработки» может быть представлен в виде чего угодно по мнению пользователя, это может быть, как операция или весь технологический процесс, а может быть отдельный установом, это означает, что смысловое назначение проекта обработки решает сам пользователь. Для обеспечения этой концепции была реализована возможность создавать любую структуру без ограничений на уровни вложенности. Дочерними объектами для проекта могут выступать «Группа обработки» и «Обработка». Организация вложенности друг в друга аналогична тому, как устроена файловая структура операционной системы, где в качестве диска выступает «Проект», которых может быть много, в качестве папки – «Группа», а в качестве файла – «Обработка» (рис.10).


Организация вложенности в T-FLEX CAM

В этом случае получается, что в корне проекта могут находиться как группы, так и обработки, а в составе группы могут быть как еще группы, так и соответственно обработки. Данная организация позволяет сформировать практически любую структуру, которую хочет увидеть пользователь. Но главным достоинством такой организации является возможность наследования исходных данных для потомков с отслеживанием изменений у родителя. Если задать исходные данные набора геометрии и зоны обработки для проекта, то впоследствии они будут подключены автоматически для всех его дочерних элементов, т.е. для дочерних групп и обработок на всю глубину вложенности. В таком случае дочерние элементы по умолчанию жестко связаны с родителем на предмет наследования исходных данных, и если эти данные будут изменены в родителе, то все дочерние элементы эти изменения унаследуют. При этом каждый потомок может отказаться от жесткого наследования с родителя и в этом случае будет управлять исходными данными самостоятельно, которые впоследствии будут распространяться уже для его дочерних элементов, если они у него есть.

Стоит отметить, что у обработок есть уникальная возможность задавать свои индивидуальные агрегированные элементы в отличие от группы или проекта. Эта возможность позволяет частично использовать унаследованные данные и свои собственные, что позволяет создавать конкретизированные условия для обработки. Например, если наследуем набор геометрии, состоящий из трёх компонентов, то в обработке можно задать свой уникальный элемент, например, геометрию ДСЕ, которая будет отличаться от наследуемой и использоваться для самой обработки.

Несмотря на изобилие вариантов по распределению исходных данных, для пользователя в интерфейсе присутствует очень много возможностей для управления этими данными, что позволяет задавать их без предварительного создания, а практически сразу в режиме работы с обработкой. Для этого предусмотрены функции по вызову вложенных команд по созданию или редактированию исходных данных (рис.11), а также функции по копированию или заимствованию с мгновенным переходом к изменению уже существующих элементов. Тем самым T-FLEX CAM не диктует жёсткие правила для пользователей в плане последовательности подготовки проекта обработки любой сложности или большого размера, а предоставляет простор для формирования своего подхода к процессу, как ему это удобно или привычно.


Функции вызова вложенных команд

Навигатор обработки

На этом все возможности по управлению проектом не заканчивается, все действия, выполненные пользователем, отображаются в отдельном окне «Навигатор обработки», где можно увидеть всю структуру проекта в полной мере (рис.12). В навигаторе отображаются сами объекты, которые разделены на соответствующие контейнеры (папки), позволяющие сортировать содержимое по типу, а также связи между ними, которые разделяются на «ссылки» и «элементы». К ссылкам относятся все исходные данные, которые были созданы независимо от структуры проекта, а к элементам причисляются агрегированные объекты, которые подчёркивают индивидуальность обработок в плане использования исходных данных. Помимо этого, сведения о исходных данных можно также увидеть не только посредством раскрытия узлов, а также в специализированных колонках окна. Для каждого объекта (ресурса) выделена отдельная колонка, характеризующаяся иконкой, которая позволяет дать информацию о подключении этого элемента в составе каждого объекта структуры с учетом состояния наследования.

Для понимания, что за элемент подключен, реализована всплывающая подсказка, которая содержит информацию об имени элемента и его владельце. Значение самой ячейки может иметь три состояния, которые дают сведения не только о наличии соответствующего элемента, но и о степени его наследования (с родителя или независимо), а также типе связи (ссылка или элемент).


Окно «Навигатор обработки»

На этом возможности окна навигатора не ограничиваются, во-первых, реализовано управление порядком непосредственно всей структуры проекта обработки, т.е. можно менять взаимное расположение обработок в составе общего родителя (группы или проекта), а также менять их положение между родителями (между проектами и группами). Для этого предусмотрены следующие способы управления:

• перемещение вниз/вверх на одну позицию;
• вырезка с последующей вставкой через буфер обмена;
• перетаскивание с текущей позиции на новую.

На выше описанных способах управления также работают механизмы копирования и подключения, которые позволяют выполнять практически любые операции, тем самым представляя собой альтернативный способ формирования состава данных по аналогии с интерфейсом диалога команд. Для подведения итога по составу возможностей работы с объектами посредством навигатора попробуем перечислить основные сценарии, которые может выполнить пользователь с помощью простых действий:

• копирование любого объекта или множества в состав соответствующего контейнера;
• копирование объекта структуры или подмножества разного типа в состав текущего иди другого родителя с сохранением всех ссылок и элементов с учетом наследования;
• подключение исходных данных в состав объекта структуры с заменой текущей ссылки;
• копирование исходных данных с подключение в состав объекта структуры;
• переподключение исходных данных у подмножества объектов структуры одним действием;
• перемещение подмножества объектов структуры в состав другого родителя с заменой ссылок с учетом наследования от нового родителя.

Здесь стоит отметить очень важный момент, касающийся наследования исходных данных (ресурсов) с родителя. При копировании или перемещении обработки, у которой было наследование с родителя, в составе нового это наследование сохранится, что приведет к замене ссылок на ресурсы, подключенные в новом родителе.

Приведем реальный пример: есть группа обработки, у которой набор геометрии №1 унаследован с родительского проекта, а зона обработки №1 была установлена независимо. При копировании этой группы в состав другого проекта, который имел в составе ссылку на отличный набор геометрии №2 и зону обработки №2, скопированная группа обработки будет ссылаться на набор геометрии №2 и зону обработки №1, т.к. часть данных наследуется с родителя, а другая часть была установлена явно.

Резюмируя краткое описание навигатора, T-FLEX CAM позиционирует его, как очень важный компонент работы для всех пользователей при работе над структурой проекта, вне зависимости от того создает он его сам, или анализирует информацию, полученную от коллег. Именно с помощью навигатора можно оценить весь состав проекта на предмет прозрачности его структуры и использования ресурсов (данных).

Система T-FLEX CAM содержит множество новых возможностей, которые мы не смогли вместить в формат одной статьи. Продолжим рассказывать о траекториях и параметрах обработки, симуляции обработки, постпроцессоре и других возможностях в следующей статье.

Источник:  https://www.tflex.ru/about/publications/detail/index.php?ID=5414