Система СПРУТ-Технология

Программные продукты компании СПРУТ-Технология содержат:

- средства для описания структуры и характеристик объекта проектирования;

- инструменты для создания пользовательских интерфейсов;

- средства для создания баз данных, баз знаний и методик расчетов;

- интерактивные средства для документирования результатов работы прикладных программ.

В системе СПРУТ [13] поддерживается естественная форма описания методик и алгоритмов выполнения всех этапов проектирования. Предлагаемые инструменты позволяют в удобном виде описывать методики расчетов. Для описания методик могут использоваться таблицы, графики, монограммы. Визуальные средства моделирования процессов обладают возможностью связывать параметры объекта с имеющимися в базе данными. Граф И/ИЛИ позволяет пользователю, не обладающему навыками программирования, визуально и логически правильно совместить элементы структуры детали, процесса. Структура объекта может постоянно изменяться и дополняться пользователем по мере необходимости в процессе развития системы.

Для интеграции с существующими на предприятии БД поддерживаются ODBC-интерфейсы. ODBC (Open Database Connectivity – открытое взаимодействие с базой данных) является программным интерфейсом доступа к БД, который разработан фирмой Microsoft в сотрудничестве с Simba Technologies. Программный интерфейс позволяет задать набор необходимых процедур, их параметров и способов обращения.

Для иллюстрации возможностей системы СПРУТ рассмотрим конкретный пример создания прикладной САПР проектирования оснастки для изготовления резиновых манжет и колец круглого сечения. Основной трудностью при проектировании пресс-формы является большое количество разновидностей манжеты, отличающихся не только параметрически, но и структурно. Поэтому незначительное отличие проектируемой манжеты от манжет, выпускавшихся ранее, зачастую приводит к проектированию пресс-формы практически «с нуля». В связи с этим основной задачей при разработке системы автоматизированного проектирования явилась возможность структурного и параметрического формирования требуемого вида манжеты и автоматическая генерация комплекта чертежей на пресс-форму для изготовления манжеты.

В случае с САПР пресс-форм резиновых колец существует другая сложность: резиновое уплотнительное кольцо модифицируется только параметрически, зато используется множество вариантов пресс-форм – как одноместных, так и многоместных. При проектировании требуются умение грамотного выбора типа и вида пресс-формы, а в случае отсутствия в базе данных подходящего аналога ‒ синтез нового вида пресс-формы. При этом правила синтеза, описываемые в базе знаний, должны управлять многокритериальным поиском наиболее подходящего решения.

Для решения такой задачи не подходят привычные продукты. Попытки выполнить расчеты, в частности, с использованием Microsoft Excel и затем выполнить параметризацию подготовленной модели в CAD-системе оказались бесплодными. В настоящее время САПР как отечественного, так и зарубежного производства обладают хорошо развитой возможнос­тью параметрического редактирования чертежа. Но в данном случае такой подход оказался неприемлем из-за большого разнообразия проектируемых типов манжет и требований, предъявляемых к уплотнительным кольцам (направление разъема пресс-формы, количество колец на одной пресс-форме и т.п.). Ведь для получения комплекта чертежей пресс-форм на каждый вид кольца пришлось бы заводить собственную параметризированную модель, что ведет к неоправданным затратам. Возникла острая потребность в структурной генерации манжеты, а на ее основе ‒ и пресс-формы, что возможно только при наличии соответствующего инструментария в системе разработки.

Для решения этой задачи была использована инструментальная среда автоматизированного проектирования СПРУТ.

Геометрическая модель детали была создана средствами SprutCAD, предназначенной для быстрой разработки геометрических моделей изделия с одновременной генерацией программы, описывающей эту модель. В результате интерактивных действий пользователя автоматически генерируется текст программы на языке СПРУТ. Любое интерактивное изменение элемента приводит к корректировке его текстового определения, и наоборот, редактирование текстового определения любого элемента автоматически отражается на чертеже. При этом в обоих случаях система не только изменит редактируемый элемент чертежа, но и по дереву построения автоматически переопределит все элементы, имеющие отношение к изменению.

СПРУТ-ТП является системой автоматизированного проектирования и нормирования ТП. В СПРУТ-ТП реализуется принцип применения ранее освоенных ТП, чтобы исключить повторные затраты времени на проектирование. Автоматическое обращение к имеющимуся опыту дублируется диалоговым режимом принятия решений (рис. 33).

Заготовительные работы	Литье	Холодная штамповка	Дополнительные приемы
Установка/снятие детали	Переустанов детали	Расчет режимов и норм	Газовая резка
Слесарные работы	Сборочные работы	Электромонтаж	Сборка перед сваркой
Аргонодуговая сварка	Ручная дуговая сварка	Газовая сварка	Лакокрасочное покрытие
Гальваника	Термообработка	Упаковка	Транспортирование

Рис. 33. Примеры пиктограмм, применяемых в системе СПРУТ-ТП [13]

В СПРУТ-ТП заложены методики расчетов, созданные на основе Межотраслевых и отраслевых нормативов, справочников. Имеется возможность учесть рекомендации производителей инструментов.

Поля документов связаны с таблицами соответствующих ресурсов технологической БД, из которых можно выбирать необходимые данные. При переходе в поле документа открывается таблица с данными, соответствующими его специфике. Между ресурсами установлены связи, что упрощает поиск.

Существует возможность копировать ТП или части ТП на вновь разрабатываемую деталь из других выполненных аналогичных проектов.

Проектирование операционной технологии выполняется с автоматическим подбором формулировок переходов, инструмента, расчетом режимов обработки и норм времени. При задании параметров детали и операции производится выбор нужного оборудования, а также формулировка текста установки.

Расчет норм времени может производиться на основе укрупненных нормативов (считается сразу штучное время) или на основе режимов обработки и вспомогательного времени на переходы. Также нормируются дополнительные приемы.

Автоматизированное проектирование ТП на основе шаблонов основано на структурно-параметрическом синтезе и состоит из двух фаз:

1. Описание шаблона ТП на типовую, комплексную деталь (сборочную единицу), в котором ТП представлен с разветвленной структурой. Ветвления реализуются благодаря применению параметров и логических условий, что позволяет создать сложный многовариантный шаблон ТП.

2. Автоматическая генерация конкретного ТП по выбранному шаблону ТП и заданным параметрам детали. Также имеется возможность использовать типовые переходы и технологические операции.

Единичные ТП формируются из типовых, которые создаются всеми вышеперечисленными способами [13].

Система SprutCAM

SprutCAM является отечественной CAM-системой генерации управляющих программ для многокоординатных фрезерных, токарных, токарно-фрезерных, электроэрозионных станков и обрабатывающих центров. Система SprutCAM имеет модуль разработки управляющих программ для двух-, трех-, четырех- и пятиосевых машин лазерной, плазменной, газовой и водоструйной резки и может настраиваться на любые типы устройств ЧПУ [14].

Функциональное наполнение и широкий набор инструментальных средств SprutCAM обеспечивают эффективное использование системы при изготовлении штампов, пресс-форм, литейных форм, прототипов изделий, мастер-моделей, деталей машин и конструкций, оригинальных и серийных изделий, корпусных деталей и запасных частей, изделий из дерева, шаблонов, а также при гравировке надписей и изображений.

Для обработки деталей общемашиностроительного типа SprutCAM содержит стратегии 2,5-координатной обработки (рис. 34).

Рис. 34. Пример моделирования 2,5-координатной обработки в системе SprutCAM [14]

Все стратегии формируют черновые и чистовые траектории обработки. Обработка деталей любой сложности обеспечивается стратегиями обработки вдоль контура, обработки уступов, вертикальных стенок, пазов, обработки карманов с островами. Система имеет механизм автоматического распознавания горизонтальных участков и отверстий, поддерживает все виды обработки отверстий, нарезания и фрезерования резьбы, автоматически определяет остаточный материал, имеет встраиваемый инструмент анализа точности обработки.

Для обработки криволинейных поверхностей в SprutCAM имеется широкий набор стратегий трехкоординатной обработки. Возможность формирования траектории с учетом постоянства высоты гребешка обеспечивает получение поверхности требуемой чистоты и качества. Функция формирования гладкой траектории позволяет избегать жестких режимов работы оборудования.

SprutCAM имеет стратегии индексной и непрерывной пятикоординатной обработки деталей (рис. 35 и 36) с угловым позиционированием заготовки и поверхностей фрезы.

Рис. 35. Пример моделирования 5-координатной индексной обработки
в системе SprutCAM [13]

Расчет управляющей программы ведется с учетом кинематической схемы станка, что позволяет исключить возможность возникновения различного вида столкновений во время обработки на станке.

SprutCAM содержит полный набор стратегий для токарной обработки. Траектории строятся с автоматическим учетом остаточного материала. Режимы резания устанавливаются автоматически из библиотеки инструмента. Система обеспечивает возможность программного управления любыми органами станка: люнет, задняя бабка, зажим заготовки, уловитель деталей.

SprutCAM обеспечивает возможность разработки УП для любых типов токарно-фрезерного оборудования, в том числе с противошпинделем, поддерживает схемы станков с любым расположением и количеством инструментальных систем.

Рис. 36. Пример моделирования 5-координатной непрерывной обработки
в системе SprutCAM [14]

Операции электроэрозионной проволочной обработки SprutCAM позволяют производить двухосевую внешнюю и внутреннюю обработку контура как с наклоном проволоки, так и вертикально (рис. 37). Также имеются стратегии четырехосевой обработки с возможностями автоматической, интерактивной и точной синхронизации. Координаты отверстий под заправку проволоки передаются в операцию обработки отверстий для получения управляющей программы для их засверливания.

Моделирование программируемых операций выполняется с помощью системы NCTuner. NCTuner является средством отладки и настройки управляющих программ, выполняет следующие функции:

- моделирование процессов обработки и замеров на станках с ЧПУ;

- моделирование визуального контроля чистоты обработки;

- получение фотореалистичного изображения обработанной детали;

- исключение ошибок в управляющих программах.

Возможность моделирования обработки позволяет оптимизировать технологию обработки по критериям трудоемкости, ресурса инструмента, сохранности оборудования. В процессе симуляции пользователь визуально контролирует весь процесс обработки детали с учетом перемещений всех исполнительных и вспомогательных органов станка. Кроме того, система автоматически помечает кадры программы, в которых обнаруживает столкновения или недопустимые режимы резания.

Рис. 37. Пример моделирования электроэрозионной обработки в системе SprutCAM в системе SprutCAM [14]

Модуль симуляции обработки предоставляет следующие возможности:

- моделирование многокоординатной обработки с учетом движения всех узлов станка согласно его кинематической схеме;

- реалистичная эмуляция процесса обработки;

- высокая достоверность модели обработанной детали позволяет наглядно оценить качество обработки и выявить возможные недочеты;

- режимы просмотра недоработанных участков и участков врезания в модель (например, при задании отрицательного припуска или низкой точности обработки);

- возможность сравнения обработанной детали с исходной моделью;

- визуальный контроль остаточного материала;

- отработка коррекции на радиус и длину инструмента при моделировании.

Комплект поставки SprutCAM включает большую библиотеку готовых постпроцессоров для самых разнообразных типов обрабатывающего оборудования и систем ЧПУ. Встроенный генератор постпроцессоров позволяет технологу самостоятельно производить настройку на любую систему ЧПУ [14].

Рис. 38. Пример моделирования действий робота в системе SprutCAM [13]

Модуль SprutCAM ROBOTS позволяет производить разработку управляющих программ многокоординатных манипуляций для обрезки кромок криволинейных формообразующих деталей, дуговой сварки, гравировки, для лазерной и плазменной вырезки (рис. 38).

Система SprutExPro

Система SprutExPro представляет собой инструментальную среду, предназначенную для компьютеризации знаний непрограммирующими специалистами с целью создания интеллектуальных конструкторских, технологических и других прикладных систем [13].

В Sprut ExPro реализуется принципиально новый метод генерации программных средств, позволяющий непрограммирующему пользователю создавать прикладные программные комплексы с производительностью на порядок выше, чем профессиональный программист.

В системе использован метод экспертного программирования, объединяющий лучшие качества объектно-ориентированного подхода и экспертных систем искусственного интеллекта. При этом применяется простейший язык, основанный на правилах, записываемых с помощью ограниченного естественного языка. Такие правила, называемые модулями знаний, представляют собой объект-функции с входными, выходными и управляющими переменными. Функции реализуются с помощью различных механизмов, в том числе расчетов по формулам, выбору данных из многовходовых таблиц, выбору данных из локальных, а также сетевых баз данных, обновлению содержания и добавлению информации в базы данных, генерации 2D и 3D геометрических образов и чертежей с использованием параметризованных моделей из других подсистем Sprut. В качестве механизма могут использоваться исполняемые модули существующих программ, имеющих свои собственные прикладные интерфейсы, при условии, что исходные и результирующие данные этих программ хранятся в БД. На основе модулей знаний автоматически генерируются методы, реализующие их совместную работу. Эти методы, в свою очередь, могут быть использованы в качестве механизмов модулей знаний. Sprut ExPro обеспечивает построение циклических методов.

С помощью системы сгенерированы программные комплексы конструкторского, технологического и организационно-экономического назначения, насчитывающие сотни правил каждый [13].