DE10041614A1 - Verfahren zur verlustfreien Bearbeitung und Aktualisierung von in einem CAD-System erstellten Original-Dateien in beliebigen 2D- und 3D-CAD-Systemen unter Verwendung von Informationen und Daten dieser Systeme - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bearbeitung und Aktualisierung von in einem CAD-System erstellten Originaldateien in beliebigen 2-D- und 3-D-CAD-Systemen unter Verwendung von Informationen und Daten dieser Systeme mit Hilfe von Entwurfssystemen, bestehend aus herkömmlichen Computern für CAD-Zwecke und findet insbesondere Anwendung beim rechnergestützten Entwurf (CAD) von Fabrik- und Anlagenausrüstungen. DOLLAR A Die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem bei Minimierung möglicher Fehlerquellen und Verringerung der erforderlichen Datenmengen und des zu ihrer Erstellung erforderlichen Aufwandes im jeweiligen CAD-System sowie geringem technischen Aufwand einmal erstellte Originaldateien unter Verwendung von Informationen und Daten aus anderen CAD-Systemen bearbeitet und aktualisiert werden können, wird gelöst, indem bereits während der Bearbeitung der Planungsstände in einem für diese Zwecke ausreichenden zweidimensionalen CAD-System den Objekten Bezugselemente zugeordnet und jeweils mit einer eindeutigen Identität (ID) gekennzeichnet werden, welche zusammen mit den Hauptmaßen der Anlage und Koordinaten von Anlagenprämissen (z. B. feste Störkanten) in einer separaten Datei abgelegt und gespeichert werden, welche zur weiteren Bearbeitung und Komplettierung in einem dreidimensionalen CAD-System in dieses System konvertiert und in diesem System weiterbearbeitet wird.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur verlustfreien Bearbeitung und Aktualisierung von in einem CAD-System erstellten Originaldateien in beliebigen 2D- und 3D-CAD-Systemen unter Verwendung von Informationen und Daten dieser Systeme mit Hilfe von Entwurfssystemen, bestehend aus herkömmlichen Computern für CAD-Zwecke mit einer gewöhnlichen CPU, Speicher, Eingabeperipherie, wie Tastatur, Maus, Digitalisierer usw., Ausgabeperipherie in der Form einer graphischen Anzeige wie einem Bildschirm, Drucker, Plotter und desgleichen, und Software einschließlich der gewöhnlichen Betriebssystem-Software sowie der jeweiligen CAD- Anwendungs-Software, welche, wenn sie aufgerufen wird, den Computer als CAD- System betreibt.

Die Erfindung findet Anwendung beim rechnergestützten Entwurf (CAD) von Anwendungen für technisches und architektonisches Zeichnen oder Gestalten ebenso wie für andere Anwendungen, insbesondere jedoch für den rechnergestützten Entwurf von Fabrik- und Anlagenausrüstungen.

Stand der Technik

Beim Entwurf von Fabrik- und Anlagenausrüstungen bestimmt der Auftraggeber das vom Auftragnehmer zu verwendende CAD-System. Deshalb ist es erforderlich, daß der Auftragnehmer mit einer Vielzahl von 2D und 3D-CAD-Systemen arbeitet.

Um die bestmöglichen Ergebnisse zu erzielen, ist die Übergabe der Planungsstände und Entwürfe, die zunächst in 2D bearbeitet und in Dateien gespeichert werden, an ein CAD-System, bei dem in 3D die Einfügung der in Bibliotheken enthaltenen Anlagenkomponenten und deren Optimierung in Hinblick auf die entsprechenden dynamischen Abläufe erfolgt, üblich.

Die Übergabe der Dateien erfolgt über Schnittstellen in den CAD-Systemen, wobei die Datenformate in das dem jeweiligen CAD-System entsprechende Format konvertiert werden. Bei dieser Konvertierung gehen in der Regel wichtige Informationen, insbesondere Bezugspunkte für die Anordnung und die Lage der Anlagenkomponenten zueinander, verloren, so daß bisher eine mühevolle manuelle Neuerstellung der in einem CAD-System erarbeiteten Planungsstände für die Weiterbearbeitung in einem anderen CAD-System vorgenommen wurde, was hohen zusätzlichen zeitlichen Aufwand und die Erhöhung der zu verarbeitenden Datenmengen zur Folge hat. Dies wurde insbesondere auch erforderlich, wenn sich durch Anpassungen und Aktualisierungen Änderungen ergaben, die ebenfalls in jedes CAD-System zur weiteren Bearbeitung übernommen werden sollen. Dabei ergibt sich zwangsläufig auch die Gefahr der Zunahme von Fehlerquellen, die bei der weiteren Bearbeitung mühevoll eliminert werden müssen.

In WO 9850870 wird zwar eine Lösung vorgestellt, die sich auf ein Grafikanzeige- Erzeugungssystem und ein Verfahren zum Erzeugen einer graphischen Anzeige für das Gestalten maßstabgetreuer dreidimensionaler Objekte auf einer zweidimensionalen graphischen Anzeige bezieht und besonders nützlich sein soll beim rechnergestützter Entwurf (CAD) von Anwendungen für technisches und architektonisches Zeichnen oder Gestalten ebenso wie für andere Anwendungen, wo die Eingabe von 3D-Daten schnell und interaktiv erforderlich ist.

Dabei soll das Zeichenverfahren vereinfacht werden, die Informationen, die direkt in dreidimensionaler Form durch die Verwendung eines Cursors/Zeigers und Bildschirmzustandes eingegeben werden, sollen echt gemessene Zeichnungen/Daten enthalten, der Bediener soll wissen wo er zu jeder Zeit ist und die Entfernung von einem Objekt zu einem anderen, ohne Bezug zu zweidimensionalen Plänen, Abschnitten oder Höhen kennen. Weiterhin soll die erforderliche Zeit zur Eingabe der Meßdaten und der Erstellung einer maßstabgetreuen dreidimensionalen Abbildung auf einem zweidimensionalen Bildschirm wesentlich verringert werden.

Erreicht soll das werden, indem Daten, die einzelne dreidimensionale Punkte von schon erwähnten Objekt darstellen, eingegeben werden, welche mit einem ersten mathematischen Algorithmus umgestellt werden in einzelne Punkte in einem dreidimensionalen räumlichen Feld, um anschließend mit einem zweiten Algorithmus in einzelne Punkte in einem zweidimensionalen Anzeigenfeld umgewandelt zu werden.

Hierbei soll der zweite mathematische Algorithmus eine Umwandlung von Daten aus dreidimensionalen kartesianischen Koordinaten zu zweidimensionalen indirekten Koordinaten beinhalten unter Nutzung der Formeln:

Anzeige X = weiterverarbeitetes X + (weiterverarbeitetes Z × (a/m))

Anzeige Y = weiterverarbeitetes Y + (weiterverarbeitetes Z × (b/m));

wobei:
Anzeige X die Abszisse und Anzeige Y ist die Ordinate der Anzeigedaten ist, weiterverarbeitetes X, weiterverarbeitetes Y und weiterverarbeitetes Z die korrespondierenden Abszissen-, Ordinaten- und Z-Achsen-Bestandteile der weiterverarbeiteten Daten, und m, a und b die Projektionsparameter für die Anzeigedaten sind, wobei m die Skalierung für die X- und Y-Koordinaten der Anzeigedaten ist, a der Abszissenbestandteil der Z-Achsenprojektion der Anzeigedaten ist, und b der Ordinatenbestandteil der Z-Achsenprojektion der Anzeigedaten ist.

Im Gegensatz zu den bekannten 3D-GAD-Systemen transformiert dieses Entwurfssystem den zweidimensionalen Computerbildschirm in einen simulierten dreidimensionalen Raum und erlaubt dem Bediener, mittels Cursor/Zeiger direkt Daten in dreidimensionaler Form, ohne Erfordernis irgendwelcher zweidimensionaler Pläne, Sektionen, Höhenunterschiede oder anderer zweidimensional visuell unterstützter Programme, Systeme oder Konzepte einzugeben.

Es erlaubt jedoch nicht, wie in der Praxis üblich und erforderlich, Planungsstände und Entwürfe, die zunächst in 2D bearbeitet und in Dateien gespeichert werden, an ein CAD-System zu übergeben, bei dem in 3D die Einfügung der in Bibliotheken enthaltenen Anlagenkomponenten und deren Optimierung in Hinblick auf die entsprechenden dynamischen Abläufe erfolgt, sowie gegebenenfalls die in 3D optimierten Anlagenkomponenten zur weiteren Bearbeitung und Anpassung in 2D an ein entsprechendes CAD-Programm ohne die derzeit auftretenden Konvertierungsverluste zu übermitteln.

Auch die in WO 0003339 vorgestellte Lösung für die Verwendung zweidimensionaler hochintegrierter (VLSI) Schaltkreis-Design-Techniken in einem dreidimensionalen Gerät ist nicht geeignet, die in der Praxis beim Entwurf von Fabrik- und Anlagenausrüstungen notwendige Flexibilität bei der Nutzung sowohl zweidimensionaler als auch dreidimensionaler CAD-Systeme mit geringem technischen Aufwand zu ermöglichen.

Vielmehr ist diese Lösung nur für den speziellen Anwendungsfall der Nutzung zweidimensionaler konventioneller computerunterstützter Schaltkreis- Entwurfswerkzeuge für Schaltkreisentwürfe auf dreidimensionalen Oberflächen vorgesehen und geeignet, indem das Gerät für die Ausführung dreidimensionaler Entwürfe eine Schablone nutzt, welche aus einem zweidimensionalen Entwurf generiert ist, und beinhaltet eine Belichtungsquelle, einen optisch an die Lichtquelle gekoppelten Kreisstrahl-Generator, einen optisch mit dem Kreisstrahlgenerator gekoppelten Kreisstrahlumformer, und einen optisch mit dem Kreisstrahlumformer gekoppelten elliptischen Spiegel für das Fokussieren eines Lichtstrahls auf einem dreidimensionalen Halbleitermuster, wobei der elliptische Spiegel zwei Brennpunkte hat; einer der Fokuspunkte korrespondiert mit einem Ort des Halbleitermusters. Das Verfahren zur Erstellung der Maske, welche den Entwurf des Halbleitermusters ermöglicht, beinhaltet die Stufen der Erstellung eines zweidimensionalen Entwurfes mit zumindest einem Element, Begründung einer Ortkoordinate für das Element unter Nutzung eines zweidimensionalen Koordinatensystems, Verwandlung der Ortkoordinate für das Element in eine grafische Koordinate für das Element unter Nutzung eines dreidimensional abzubildenden Koordinatensystems, Verwandlung der räumlichen Koordinate für das Element in eine Positionskoordinate, und Erzeugung der Maske unter Nutzung der Positionskoordinate.

Insbesondere die hierbei genutzten optischen Hilfsmittel sind nicht geeignet, um Planungsstände und Entwürfe, die zunächst in 2D bearbeitet und in Dateien gespeichert werden, an ein dreidimensionales CAD-System zu übergeben

Aufgabe der Erfindung

Die Erfindung hat deshalb die Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem bei Minimierung möglicher Fehlerquellen und Verringerung der erforderlichen Datenmengen und des zu ihrer Erstellung erforderlichen Aufwandes im jeweiligen CAD-System sowie geringem technischen Aufwand einmal erstellte Originaldateien unter Verwendung von Informationen und Daten aus anderen CAD-Systemen bearbeitet und aktualisiert werden können.

Darstellung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, indem bereits während der Bearbeitung der Entwürfe und Planungsstände in einem für diese Zwecke ausreichenden zweidimensionalen CAD-System jedem Objekt ein oder mehrere eindeutige Bezugselemente, jeweils bestehend aus der zugehörigen Abszissen-, Ordinaten- und Z-Achsenkoordinate, vermaßt zum festgelegten Nullpunkt der Anlage, zugeordnet werden, jedes Bezugselement mit einer eindeutigen Identität (ID) gekennzeichnet wird, und sämtliche Bezugselemente einschließlich ihrer zugehörigen Identität (ID) sowie die Angaben zu den Hauptmaßen der Anlage ebenso wie die Koordinaten von Anlagenprämissen (z. B. feste Störkanten) in einer separaten Datei abgelegt und gespeichert werden, diese Datei mit den darin enthaltenen Bezugselementen und zugehörigen Identitäten (ID) zur weiteren Bearbeitung und Komplettierung des zweidimensionalen Entwurfes in einem dreidimensionalen CAD-System in dieses System konvertiert und in diesem System den konvertierten Bezugselementen Anlagenkomponenten aus einer Bibliothek zugeordnet sowie entsprechend dynamischer Abläufe die Koordinaten der Bezugselemente optimiert werden, die optimierten Bezugselemente und ihre jeweiligen Identitäten in einer Datei gespeichert und bei Bedarf zu Optimierungs- oder Anpassungszwecken in ein anderes zwei- oder dreidimensionales CAD-System konvertiert werden.

Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren können in einem CAD-System erstellte Originaldateien in beliebigen 2D- und 3D-CAD-Systemen unter Verwendung von Informationen und Daten dieser Systeme mittels Nutzung der für die Lagebestimmung in zweidimensionalen Arrays und im dreidimensionalen Raum üblichen Koordinaten wie Abszisse, Ordinate und Z-Achse verlustfrei bearbeitet und aktualisiert werden.

Die Wahl der Bezugselemente bereits in der Planungs- bzw. Entwurfsphase in einem zweidimensionalen System wird erleichtert durch die Berücksichtigung der an allen Bauteilen bzw. Elementen vorhandenen physischen Punkte (Bohrungen, Zylinder, Kanten etc.) mit einem jeweils bestimmten Achskreuz.

Die Konvertierung der die Bezugselemente und ihre jeweiligen Identitäten (ID)) sowie die Angaben zu den Hauptmaßen der Anlage und die Koordinaten von Anlagenprämissen enthaltenden Datei erfolgt einfach und unkompliziert über die Standardschnittstelle des jeweiligen CAD-Systems.

Wahlweise kann die Speicherung der optimierten Bezugselemente und ihrer jeweiligen Identitäten sowie der Angaben zu den Hauptmaßen der Anlage und der Koordinaten von Anlagenprämissen in der ursprünglichen oder in einer neuen Datei erfolgen, so daß im ersteren Fall die Originaldaten stets zur Verfügung stehen.

Damit wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ohne Inanspruchnahme zusätzlicher technischer Hilfsmittel nur die für die Konvertierung der Bezugspunkte erforderliche Datenmenge erstellt, was einen geringeren Zeitaufwand erfordert. Auf Grund der geringen Datenmenge wird die Möglichkeit von Fehlerquellen eingeschränkt und der Aufwand für deren mühevolle Eliminerung bei der weiteren Bearbeitung bedeutend reduziert. Änderungen und Optimierungen werden bei Konvertierung der veränderten Bezugspunkte in das jeweilige CAD-System übernommen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

Hierbei zeigt

Fig. 1 ein Schema des Verfahrensablaufes

Vom Auftraggeber erhält der Auftragnehmer einen in 2D bearbeiteten und in Dateien gespeicherten Entwurf für eine Anlagenausrüstung. Um das bestmögliche Ergebnis zu erzielen, ist die Übergabe dieses Entwurfes an ein CAD-System, bei dem in 3D die Einfügung der in Bibliotheken enthaltenen Anlagenkomponenten und deren Optimierung in Hinblick auf die entsprechenden dynamischen Abläufe erfolgt, erforderlich.

Damit diese Übergabe ohne Informationsverlust durch die Konvertierung und ohne zusätzlichen Zeit- und Kostenaufwand bei der Beseitigung von auf Grund der Konvertierung entstandenen Fehlern erfolgen kann, wird der vorliegende in Dateien gespeicherte Entwurf in das zu dessen Erstellung verwendete zweidimensionale CAD-System eingelesen und zunächst der Nullpunkt der Anlage festgelegt.

Danach werden vorhandene Anlagenprämissen wie die Anordnung und den Ablauf beeinflussende feste Störkanten vermaßt.

Anschließend werden jedem vorgesehenen Objekt (Anlagenstücke, Vorrichtungen etc.) je nach seiner Art und Funktion ein oder mehrere Bezugselemente zur Fixierung der Lage des Objektes und seiner Ausrichtung zu anderen Objekten, jeweils bestehend aus der jeweiligen Abszissen-, Ordinaten- und Z-Achsenkoordinate, vermaßt zum festgelegten Nullpunkt der Anlage, zugeordnet, wobei außerdem jedes Bezugselement mit einer eindeutigen Identität (ID) gekennzeichnet wird.

Bei der Wahl der Bezugselemente werden die bekannten, an allen Objekten vorhandenen physischen Bezugspunkte (Bohrungen, Zylinder, kanten etc.) mit einem jeweils bestimmten Achskreuz verwendet.

Die Daten sämtlicher Bezugselemente einschließlich ihrer zugehörigen Identität (ID) sowie die Angaben zu den Hauptmaßen der Anlage ebenso wie die Koordinaten von Anlagenprämissen (z. B. feste Störkanten) werden in einer separaten Datei abgelegt und gespeichert.

Diese Datei wird anschließend zur weiteren Bearbeitung und Komplettierung des zweidimensionalen Entwurfes über die Standardschnittstelle des dreidimensionalen CAD-Systems in dieses System (z. B. als XDF-Format) konvertiert und die Daten in das diesem System eigene Datenformat umgewandelt.

Zunächst werden die konvertierten Bezugselemente bezüglich ihrer ursprünglichen Koordinaten überprüft und eventuell bei der Konvertierung aufgetretene Fehler korrigiert.

Anschließend werden den konvertierten Bezugselementen Anlagenkomponenten aus einer Bibliothek zugeordnet sowie entsprechend dynamischer Abläufe die Koordinaten der Bezugselemente optimiert, die optimierten Bezugselemente und ihre jeweiligen Identitäten sowie die Angaben zu den Hauptmaßen der Anlage ebenso wie die Koordinaten von Anlagenprämissen in einer Datei gespeichert und wieder in das ursprüngliche zweidimensionale CAD-System zur Aktualisierung des Planungsstandes eingelesen und konvertiert.

Mit dem dreidimensionalen CAD-System wird das Layout für die Realisierung der geplanten Anlage erstellt.

Claims (5)

1. Verfahren zur verlustfreien Bearbeitung und Aktualisierung von in einem CAD- System erstellten Originaldateien in beliebigen 2D- und 3D-CAD-Systemen unter Verwendung von Informationen und Daten dieser Systeme mittels Nutzung der für die Lagebestimmung in zweidimensionalen Arrays und im dreidimensionalen Raum üblichen Koordinaten wie Abszisse, Ordinate und Z-Achse, wobei
bereits während der Bearbeitung der Entwürfe und Planungsstände in einem für diese Zwecke ausreichenden zweidimensionalen CAD-System jedem Objekt ein oder mehrere eindeutige Bezugselemente, jeweils bestehend aus der jeweiligen Abszissen-, Ordinaten- und Z-Achsenkoordinate, vermaßt zum festgelegten Nullpunkt der Anlage, zugeordnet werden,
jedes Bezugselement mit einer eindeutigen Identität (ID) gekennzeichnet wird, und
sämtliche Bezugselemente einschließlich ihrer zugehörigen Identität (ID) sowie die Angaben zu den Hauptmaßen der Anlage ebenso wie die Koordinaten von Anlagenprämissen in einer separaten Datei abgelegt und gespeichert werden,
diese Datei mit den darin enthaltenen Bezugselementen und zugehörigen Identitäten (ID) zur weiteren Bearbeitung und Komplettierung des zweidimensionalen Entwurfes in einem dreidimensionalen CAD-System in dieses System konvertiert und
in diesem System den konvertierten Bezugselementen Anlagenkomponenten aus einer Bibliothek zugeordnet sowie
entsprechend dynamischer Abläufe die Koordinaten der Bezugselemente optimiert werden,
die optimierten Bezugselemente und ihre jeweiligen Identitäten in einer Datei gespeichert und
bei Bedarf zu Optimierungs- oder Anpassungszwecken in ein anderes zwei- oder dreidimensionales CAD-System konvertiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugselemente den an allen Bauteilen bzw. Elementen vorhandenen physischen Punkten (Bohrungen, Zylinder, Kanten etc.) entsprechend mit einem jeweils bestimmten Achskreuz gewählt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konvertierung der die Bezugselemente und ihre jeweiligen Identitäten (ID) enthaltenden Datei über die Standardschnittstelle des jeweiligen CAD-Systems erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherung der optimierten Bezugselemente und ihre jeweiligen Identitäten in der ursprünglichen Datei erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherung der optimierten Bezugselemente und ihre jeweiligen Identitäten in einer neuen Datei erfolgt.