Исследование и разработка методов автоматизации создания конструкторской документации на печатные платы в системе AutoCAD тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.12, кандидат технических наук Крупенко, Денис Александрович

• Крупенко, Денис Александрович
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Крупенко, Денис Александрович

Введение.

Глава 1. Методы конвертации файлов проектов печатных плат в AutoCAD .21 1.1. Анализ структуры слоев печатной платы в P-CAD.

1.2 Методика подготовки к трансляции описаний переходных отверстий и контактных площадок.

1.3 Алгоритм трансляции графических баз данных топологии печатных плат в формат *.DXF.

1.4 Методы подготовки файлов сверловки для создания таблиц описания переходных отверстий.

1.5 Анализ языков программирования, встроенных в AutoCAD.

Глава 2. Подготовка графических баз данных топологии печатных плат к выпуску конструкторской документации.

2.1 Анализ данных полученных из P-CAD.

2.1 Методы преобразования полигонов.

2.3 Алгоритм переноса топологии печатных проводников из другой графической базы данных.

2.4 Алгоритм выборки объектов топологии печатных плат, после объединения графических баз данных.

2.5 Разработка алгоритма создания видов печатных плат в соответствии с ГОСТ 2.305-68.

Глава 3. Методы получения информации по основным параметрам печатных плат.

3.1 Методы подготовки информации о типах переходных отверстий.

3.1.1 Загрузка данных в рабочее пространство.

3.1.2 Структура данных после загрузки.

3.1.3 Создание списков, содержащих информацию о диаметрах переходных отверстий.

3.1.4 Методы удаления лишней информации из списков диаметров переходных отверстий.

3.1.5 Подготовка списков типов переходных отверстий.

3.1.6 Формирование списков количества переходных отверстий каждого типа.

3.1.7 Методика автоматизации создания и заполнения таблиц с параметрами переходных отверстий.

3.1.8 Алгоритм сопоставления условных графических отображений переходных отверстий и данных в таблицах их описаний.

3.2. Алгоритм формирования таблиц описаний слоев структуры печатной платы.

3.2.1 Методы формирования списков слоев графических баз данных.

3.2.2 Методика формирования описаний стандартных слоев.

3.2.3 Методика формирования описаний нестандартных слоев.

3.2.4 Алгоритм автоматизации создания и заполнения таблиц описаний слоев.

Глава 4. Алгоритм автоматизации процесса оформления конструкторской документации на печатные платы.

4.1 Алгоритм формирования форматов листов в конструкторской документации на печатные платы.

4.1.1 Сравнительный анализ методов формирования форматов листов в конструкторской документации на печатные платы.

4.1.2 Алгоритм создания библиотечных файлов с описанием форматов, основных и дополнительных надписей на чертеже.

4.1.3 Методика автоматического подбора форматов листов.

4.1.4 Алгоритм ручного выбора форматов листов.

4.2 Методики формирования технических требований на чертежах печатных плат.

4.2.1 Основные характеристики алгоритма формирования технических требований на чертежах печатных плат.

4.2.2 Алгоритм формирования технических требований на чертежах печатных плат.

4.3. Модификация основных компонентов чертежей печатных плат в соответствии с требованиями Единой Системы Конструкторской

Документации.

4.3.1 Методы модификации шрифтов, используемых в конструкторской документации на печатные платы.

4.3.2. Алгоритм преобразования линий на чертежах в соответствии с

ГОСТ 2.303-68.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка методов автоматизации создания конструкторской документации на печатные платы в системе AutoCAD»

От современных систем автоматизированного проектирования требуется постоянное повышение эффективности процесса конструирования, а также качества выпускаемой конструкторской документации. Это обусловлено усложнением проектируемых объектов, растущими требованиями к надежности, безотказности и ответственности их применения. Например, в радиоэлектронике наблюдается постоянная тенденция в развитии элементной базы — увеличение функциональности интегральных микросхем, дальнейшая миниатюризация всех компонентов, развитие технологий "кристалл на плате", многокристальные модули и выполнение компонентов в микрокорпусах. Расширяющаяся номенклатура компонентов и материалов для различных применений постоянно пополняет информационную базу и создает возможности создания большого разнообразия конструкций электронных изделий.

Важным требованием при проектировании печатных плат является наличие конструкторской документации, она является необходимым элементом при проектировании устройств, используется в процессе изготовления, при проведении монтажа, а также при предъявлении готовых изделий ОТК, заказчику и другим контролирующим службам на различных предприятиях [16].

Наиболее распространенной системой автоматизированного проектирования, используемой для проектирования печатных плат вычислительных и радиоэлектронных устройств, является P-CAD. Она позволяет решать целый спектр разнообразных задач, связанных с проектированием печатных плат, в том числе: моделирование, выполнение различных тепловых и радийных расчетов, трассировку топологии, но система не позволяет решать задачу выпуска конструкторской документации [15]. При этом, фактическим стандартом оформления конструкторской документации является AutoCAD, благодаря встроенным языкам программирования он может быть адаптирован для оформления конструкторской документации практически всех направлений проектирования.

Из выше изложенного видно, что весьма актуальной является задача разработки алгоритмов, которые позволят автоматизировать процесс оформления конструкторской документации на печатные платы в системе автоматизированного проектирования AutoCAD.

Методы, лежащие в основе этих алгоритмов, должны обеспечивать возможность формирования конструкторской документации, при этом работа частично выполняется автоматическим способом, а частично - посредствам специальных программных утилит, работающих под управлением конструктора. К ним относятся процедуры, формирующие уникальные для каждой платы составляющие: размерные линии, переменные части технических требований и т.д. Такие процедуры обычно плохо формализуются и поэтому не могут выполняться в автоматическом режиме.

Целью диссертационной работы является исследование методов и разработка алгоритмов автоматизации оформления конструкторской документации на печатные платы в системе автоматизированного проектирования AutoCAD.

Основными задачами работы являются:

• Формализация методики трансляции графических баз данных топологии печатных плат между системами автоматизированного проектирования P-CAD и AutoCAD.

• Разработка алгоритмов модификации графических баз данных топологии печатных плат в системе проектирования AutoCAD, для подготовки к оформлению конструкторской документации.

• Построение общей методики извлечения технологической информации из проектов печатных плат.

• Разработка методов автоматизированного оформления конструкторской документации в системе проектирования AutoCAD.

• Создание программного обеспечения адаптации системы проектирования AutoCAD, для автоматизации оформления конструкторской документации на печатные платы, представляющей из себя набор LISP-файлов обработчика и DCL-файлов диалоговых окон.

Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в следующем:

Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в следующем:

1. Построена структура алгоритма модификации графических баз данных топологии печатных плат для использования в конструкторской документации.

2. Разработаны общие методы извлечения технологических данных из проектов печатных плат в системе автоматизированного проектирования AutoCAD.

3. Предложена методика трансляции проектов печатных плат из системы автоматизированного проектирования P-CAD в AutoCAD для последующего оформления конструкторской документации в соответствии с требованиями Единой Системы Конструкторской Документации.

4. Созданы и апробированы методы построения таблиц с основными параметрами переходных отверстий и структурных слоев топологии печатных плат.

5. Разработана методика автоматизации процесса подбора форматов листов, формирования технических требований на чертежах, а также модификации графических элементов в соответствии с требованиями Единой Системы Конструкторской Документации.

Практическая ценность полученных в диссертационной работе результатов заключается в следующем:

1. Разработана общая методика процесса автоматизированного оформления конструкторской документации на печатные платы в соответствии с требованиями Единой Системы Конструкторской Документации.

2. Разработан алгоритм трансляции проектов печатных плат из системы автоматизированного проектирования P-CAD в AutoCAD.

3. Реализовано программное обеспечение алгоритма автоматизированного оформления конструкторской документации на печатные платы в соответствии с требованиями Единой Системы Конструкторской Документации в AutoCAD.

Разработанные в процессе выполнения диссертационной работы методы автоматизации обработки проектов печатных плат в системе автоматизированного проектирования AutoCAD и последующего формирования конструкторской документации реализованы в виде подпрограммы адаптации системы AutoCAD, которая может быть использована при развертывании глобальной системы автоматизированного проектирования на предприятиях радиоэлектронной промышленности.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав основного содержания, заключения и списка литературы, включающего в себя 38 наименований.

Заключение диссертации по теме «Системы автоматизации проектирования (по отраслям)», Крупенко, Денис Александрович

Основные результаты работы сводятся к следующим:

1. Разработана общая методика трансляции графических баз данных топологий печатных плат из системы автоматизированного проектирования P-CAD в AutoCAD.

2. Предложены методы модификации графического представления залитых полигонов на печатных платах, для возможности их использования в конструкторской документации.

3. Разработаны методы совмещения графических баз данных топологий печатных плат «чернового» и «полилинейного» вариантов проектов.

4. Предложена стратегия подготовки таблиц с основными параметрами печатных плат для использования на чертежах.

5. Разработан алгоритм автоматического подбора формата листа для создания конструкторской документации в соответствии с требованиями Единой Системы Конструкторской Документации.

6. Выполнена практическая реализация алгоритма автоматизации процесса оформления конструкторской документации на печатные платы для решения прикладных задач.

Заключение

В процессе выполнения диссертационной работы были рассмотрены компактные методы автоматизации процесса оформления конструкторской документации на печатные платы в системе автоматизированного проектирования AutoCAD, выгодно отличающиеся от других методов тем, что документация формируется в соответствии с требованиями Единой Системы Конструкторской Документации. В качестве языка программирования для реализации алгоритмов выбран язык VisualLISP, что обеспечивает переносимость программного обеспечения между различными версиями AutoCAD. В целях повышения эффективности разработки для решения задач обработки данных с характеристиками печатных плат использована технология работы с семействами, библиотеками и системными таблицами, содержащимися в графических базах данных проектов, позволяя оперировать не байтами, числами, а объектами прикладной среды.

Для формирования графического представления топологии, а также создания таблиц с информацией об основных параметрах печатных плат в конструкторской документации созданы функции доступа к библиотечным элементам, полученным из системы автоматизированного проектирования печатных плат P-CAD.

В диссертационной работе решены вопросы подготовки графических баз данных топологий печатных плат, для использования в конструкторской документации. При этом были использованы методы модификации математического описания компонентов списочных структур объектов графических баз данных.

Для формирования таблиц с описанием характеристик переходных отверстий печатных плат предложено использование для сбора информации файла n/c drill сформированного в системе проектирования P-CAD.

Разработанные методы трансляции графической базы данных топологий печатных плат из системы автоматизированного проектирования

P-CAD в AutoCAD позволяют выполнить задачу информационного обмена между системами.

На основе разработанной методики автоматизации процесса оформления конструкторской документации на печатные платы в системе автоматизированного проектирования AutoCAD предложены способы практической реализации алгоритма для решения прикладных задач: оформления конструкторской документации на печатные платы в соответствии с требованиями Единой Системы Конструкторской Документации.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Крупенко, Денис Александрович, 2010 год

1. Полещук, Н.Н. AutoLISP и VisualLISP в среде AutoCAD / Н.Н. Полещук, П.В. Лоскутов. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 960 с.

2. Полещук, Н.Н. AutoCAD 2008: Аннотативные объекты; Мультивыноски; Связи с данными / Н.Н. Полещук. СПб.: БХВ-Петербург, 2007. - 1184 с.

3. Полещук, Н.Н. AutoCAD: Разработка приложений, настройка и адаптация / Н.Н, Полещук. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 992 с.

4. Полещук, Н.Н. САПР на базе AutoCAD как это делается / Н.Н. Полещук. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 1168 с.

5. Полещук, Н.Н. Visual LISP и секреты адаптации AutoCAD / Н.Н. Полещук. СПб.: БХВ-Петербург, 2001. - 576 с.

6. Полещук, Н.Н. AutoCAD 2010 / Н.Н. Полещук. СПб.: БХВ-Петербург, 2009. - 800 с.

7. Романычева, Э.Т. Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры / Э.Т. Романычева. -М.:Радио и связь, 1989. 448 с.

8. Медведев, A.M. Печатные платы: Конструкции и материалы / A.M. Медведев. М.: Техносфера, 2005. - 304 с.

9. Медведев, A.M. Технология производства печатных плат / A.M. Медведев. М.: Техносфера, 2005. - 360 с.

10. Ю.Медведев, A.M. Сборка и монтаж электронных устройств / A.M. Медведев. М.: Техносфера, 2007. - 256 с.

11. Кечиев, JI.H. Проектирование печатных плат для цифровой быстродействующей аппаратуры / JI.H. Кечиев. М.: Группа ИДТ, 2007.-616 с.

12. Уваров, А.С. P-CAD. Проектирование и конструирование электронных устройств / А.С. Уваров. М.: Горячая Линия - Телеком, 2004. - 760 с.

13. P-CAD 2000, ACCEL EDA. Конструирование печатных плат: Учебный курс. / А.С. Уваров. СПб.: Издательский дом Питер, 2001, — 320 с

14. Разевиг, В. Д. Проектирование печатных плат в P-CAD 2001 / В.Д. Резевиг. — М.: СолонР, 2001, — 558 с.

15. Стешенко, В.Б. P-CAD. Технология проектирования печатных плат / В.Б. Стешенко. СПб.: БХВ-Петербург, 2003. - 714 с.

16. Уваров, А.С. Выпуск документации на печатные платы, разработанные средствами P-CAD 2001 / А.С. Уваров. EDA express 2002, № 6.

17. Автоматизация проектирования и моделирования печатных узлов радиоэлектронной аппаратуры: Научное издание / Ю.Н. Кофанов и др. М.: Радио и связь, 2000. - 389 с.

18. Стешенко, В.Б. EDA. Практика применения САПР в проектировании радиоэлектронных устройств / В.Б. Стешенко. М.: Нолидж, 2002. -768 с.

19. Финкелыитейн, Э. AutoCAD 2010 и AutoCAD LT 2010. Библия пользователя / Э. Финкелыитейн. Киев.: Диалектика, 2009. - 1344 с.

20. Шуляк, И.В. AutoCAD 2009 для проектировщиков / И.В. Шуляк. -Киев.: Диалектика, 2008. — 960 с.

21. ГОСТ 10317-79 Платы печатные. Основные размеры. М.: Изд-во Госстандарта, 1979.

22. ГОСТ 2.303-68 Единая система конструкторской документации. Линии. -М.: Изд-во Госстандарта, 1968.

23. ГОСТ 2.304-81 Единая система конструкторской документации. Шрифты чертежные. -М.: Изд-во Госстандарта, 1981.

24. ГОСТ 2.305-68 Изображения виды, разрезы, сечения. -М.: Изд-во Госстандарта, 1968.

25. ГОСТ 2.307-68 Единая система конструкторской документации. Нанесение размеров и предельных отклонений. М.: Изд-во Госстандарта, 1968.

26. ГОСТ 2.316-2008 Правила нанесения надписей, технических требований и таблиц на графических документах. М.: Изд-во Госстандарта, 2008.

27. ГОСТ 2.417-91 ЕСКД. Платы печатные. Правила выполнения чертежей. М.: Изд-во Госстандарта, 1991.

28. ГОСТ 20406-75 Платы печатные. Термины и определения. М.: Изд-во Госстандарта, 1975.

29. ГОСТ 23661-79 Платы печатные многослойные. Требования к типовому технологическому процессу прессования. М.: Изд-во Госстандарта, 1979.

30. ГОСТ 23751-86 Платы печатные. Основные параметры конструкции. -М.: Изд-во Госстандарта, 1986.

31. ГОСТ 23752-79 Платы печатные. Общие технические условия. М.: Изд-во Госстандарта, 1979.

32. ГОСТ 2.123-93. Комплектность конструкторских документов на печатные платы. М.: Изд-во Госстандарта, 1993.

33. ГОСТ 27716-88 Фотошаблоны печатных плат. Общие технические условия. -М.: Изд-во Госстандарта, 1988.

34. ГОСТ Р 50621-93 Платы печатные одно- и двусторонние с не металлизированными отверстиями. Общие технические требования. — М.: Изд-во Госстандарта, 1993.

35. ГОСТ Р 50622-93 Платы печатные двусторонние с металлизированными отверстиями. Общие технические требования. -М.: Изд-во Госстандарта, 1993.

36. РД 50-708-91 Инструкция. Платы печатные. Требования к конструированию. -М.: Изд-во Госстандарта, 1991.

37. ГОСТ 8.417 2002 Единицы величин. - М.: Изд-во Госстандарта, 2002.

38. ГОСТ 21931-76 Припои оловянно-свинцовые в изделиях. Технические условия. -М.: Изд-во Госстандарта, 1976.