ГОСТ Р 2.521–2021 Единая система конструкторской документации. Электронная конструкторская документация. Требования к форматам представления трехмерных геометрических моделей. Unified system for design documentation. Electronic design documentation. Requirements to 3D geometrical model formats. УДК 006.1:006.354 ОКС 35.240.01. Редакция от 19.02.2024.
1 Область применения ГОСТ Р 2.521-2021
Настоящий стандарт устанавливает требования к форматам представления трехмерных геометрических моделей (далее — 3D–модели), применяемым на стадиях разработки, производства и эксплуатации изделия. Настоящий стандарт распространяется на изделия машиностроения и приборостроения [из 1 Область применения ГОСТ Р 2.521–2021]
2 Нормативные ссылки ГОСТ Р 2.521-2021
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
- ГОСТ 2.052 Единая система конструкторской документации. Электронная модель изделия. Общие положения
- ГОСТ Р ИСО 10303–21 Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 21. Методы реализации. Кодирование открытым текстом структуры обмена
- ГОСТ Р ИСО 10303–242 Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 242. Управляемое проектирование на основе модели 3D
- ГОСТ Р 59189 Электронная конструкторская документация. Применение формата JT для представления структуры и геометрических моделей изделия
[из 2 Нормативные ссылки ГОСТ Р 2.521–2021]
3 Термины и определения ГОСТ Р 2.521-2021
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
Формат данных (содержательной части электронной конструкторской документации) по ГОСТ Р 2.521-2021
Способ организации, кодирования, структурирования и обеспечения целостности содержательной части электронной конструкторской документации [из 3.1 ГОСТ Р 2.521–2021]
Оригинальный формат данных по ГОСТ Р 2.521-2021
Формат данных, спецификация которого создана и поддерживается (изменяется) разработчиком одной прикладной автоматизированной системы и не признана как стандарт [из 3.2 ГОСТ Р 2.521–2021]
Стандартизованный формат данных по ГОСТ Р 2.521-2021
Формат данных, спецификация которого признана как международный, государственный, отраслевой или корпоративный стандарт и который может быть распознан и обработан всеми автоматизированными системами, поддерживающими данный стандарт [из 3.3 ГОСТ Р 2.521–2021]
Унифицированный формат по ГОСТ Р 2.521-2021
Формат данных, формально не регламентированный документами по стандартизации, но имеющий широкое распространение и поддерживаемый разными видами автоматизированных систем, представленными на рынке [из 3.4 ГОСТ Р 2.521–2021]
Спецификация формата (файла, данных) по ГОСТ Р 2.521-2021
Документ, который точно, полностью и в поддающейся проверке форме определяет требования к структуре и алгоритму преобразования данных определенного формата, а также процедуры, позволяющие определить, были ли выполнены эти требования [из 3.5 ГОСТ Р 2.521–2021]
Граничное представление геометрии (в геометрической модели) по ГОСТ Р 2.521-2021
Метод представления геометрических данных с помощью математически точного аналитического описания вершин, ребер и граней, определяющих границы твердого тела [из 3.6 ГОСТ Р 2.521–2021]
Фасетное представление геометрии (в геометрической модели) по ГОСТ Р 2.521-2021
Метод упрощенного представления геометрических данных в виде конечного числа аппроксимирующих многогранников [из 3.7 ГОСТ Р 2.521–2021]
Производная геометрическая модель по ГОСТ Р 2.521-2021
Геометрическая модель, полученная из исходной геометрической модели путем автоматического преобразования (конвертирования) содержательной части с использованием программного средства (конвертера) [из 3.8 ГОСТ Р 2.521–2021]
Формат геометрической модели по ГОСТ Р 2.521-2021
Способ организации, кодирования, структурирования и обеспечения целостности геометрических данных.
- Способ кодирования информации — способ обозначения геометрических объектов в модели при помощи текста или битовых последовательностей (текстовое представление, двоичное представление).
- Структура данных геометрической модели — совокупность используемых геометрических объектов (примитивов) и схема их взаимосвязей.
[из 3.9 ГОСТ Р 2.521–2021]
4 Общие положения ГОСТ Р 2.521-2021
4.1 Назначение, виды и основные требования к геометрическим моделям установлены ГОСТ 2.052 [из 4.1 ГОСТ Р 2.521–2021]
4.2 3D–модель является одним из формализованных способов представления данных об изделии для решения различных задач на стадиях жизненного цикла изделия (разработки, производства, эксплуатации и т. д.).
К числу типовых задач, решаемых с использованием 3D–моделей, относятся:
- разработка конструкции изделия;
- выполнение инженерных расчетов;
- технологическая подготовка производства (разработка технологической документации, средств технологического оснащения, управляющих программ для станков с числовым программным обеспечением) и изготовление изделий;
- разработка эксплуатационной и ремонтной документации и средств обучения (разработка иллюстраций различного типа на основе 3D–моделей);
- долговременное хранение электронной конструкторской документации;
- прочие задачи, связанные с использованием трехмерной геометрии.
[из 4.2 ГОСТ Р 2.521–2021]
4.3 Трехмерная модель содержит преимущественно геометрическую информацию, но также может включать в себя дополнительную информацию негеометрического характера: аннотации, пояснения и указания, сведения об атрибутах и свойствах изделия, сведения о самой 3D–модели [из 4.3 ГОСТ Р 2.521–2021]
4.4 Трехмерные модели разрабатывают с использованием системы автоматизированного проектирования (САПР) и сохраняют в оригинальном формате САПР. При необходимости передачи 3D–моделей организациям, использующим САПР, отличные от тех, в которых эти модели были разработаны, или для долгосрочного хранения такие модели могут быть преобразованы в другой оригинальный, унифицированный или стандартизованный формат. В ходе такого преобразования может быть изменен способ представления геометрии (например, из граничного представления — в фасетное). Результатом такого преобразования является производная 3D–модель.
Примечание — В ходе преобразования 3D–модели из одного формата представления в другой часть данных может быть потеряна из–за особенностей используемого формата. При этом производная 3D–модель перестает быть аутентичной по отношению к исходной 3D–модели и может рассматриваться как ее реплика.
[из 4.4 ГОСТ Р 2.521–2021]
4.5 Для преобразования 3D–моделей из оригинальных форматов в другие форматы используют специализированные программные средства, входящие в состав САПР или представляющие собой самостоятельные программные продукты третьих сторон (конвертеры).
Такие программные средства должны гарантировать корректность преобразования форматов (т. е. способность выполнить преобразование в соответствии с заданными требованиями).
Примечание — Программное средство преобразования форматов — программное средство, для которого при использовании методики тестирования и набора тестов, установленных документами по стандартизации, установлена и документально зафиксирована способность выполнять преобразование в соответствии с заданными правилами (с заданной точностью, без потери геометрической и негеометрической информации и т. д.).
[из 4.5 ГОСТ Р 2.521–2021]
5 Основные требования к выбору форматов трехмерных геометрических моделей ГОСТ Р 2.521-2021
5.1 При выборе форматов 3D–моделей учитывают:
- содержание решаемых задач на разных стадиях жизненного цикла изделия и их особенности;
- особенности конструкции изделия и способов его изготовления, такие как сложность формы и требуемая точность изготовления поверхностей, предполагаемые методы изготовления (например, наличие у изделия аэродинамических или гидродинамических поверхностей сложной кривизны, требующих точной механической обработки, необходимость применения аддитивных технологий и т. д.);
- требуемую точность представления геометрической информации;
- степень детализации;
- возможность моделирования движения составных частей;
- необходимость включения в 3D–модель информации для изготовления;
- необходимость использования параметризации;
- необходимость сохранения истории построений;
- требуемую скорость загрузки (открытия) 3D–модели.
[из 5.1 ГОСТ Р 2.521–2021]
5.2 Основным форматом представления 3D–модели является формат САПР, в среде которой 3D–модель разработана [из 5.2 ГОСТ Р 2.521–2021]
5.3 Детализированные требования к форматам представления 3D–моделей следует устанавливать исходя из их назначения (по 4.2), а также:
- если предполагается обмен (передача и получение) 3D–моделей между разными разработчиками и изготовителями, использующими идентичные или разные САПР, когда имеется риск неправильной интерпретации получаемых данных: в данном случае при выборе формата определяющее значение имеет безошибочная передача геометрической информации (информации о форме и размерах), а также корректная передача производственно–технологической информации, если предполагается передача 3D–моделей, предназначенных для изготовления изделий с применением аддитивных технологий;
- если предполагается передача в другую (стороннюю) организацию 3D–моделей для разработки технологической, эксплуатационной (ремонтной) документации или учебно–тренировочных средств (учебных материалов), в которой 3D–модели используют в качестве иллюстраций;
- если предполагается передача 3D–моделей третьей стороне для последующего сопровождения и хранения, в том числе долговременного.
[из 5.3 ГОСТ Р 2.521–2021]
5.4 Требования к форматам 3D–моделей, передаваемым между организациями:
- при использовании обеими сторонами однотипных САПР: в технических требованиях к формату 3D–моделей в договоре следует указывать версию программного обеспечения, параметры настройки (при необходимости), используемый формат;
- при использовании предприятиями разных САПР рекомендуется использовать стандартизованные форматы или унифицированные форматы с указанием их спецификаций и необходимых параметров.
[из 5.4 ГОСТ Р 2.521–2021]
5.5 Краткие сведения о некоторых унифицированных и стандартизованных форматах 3D–моделей приведены в приложении Б [из 5.5 ГОСТ Р 2.521–2021]
5.6 Для упрощения и ускорения визуализации при использовании граничных (твердотельных) 3D–моделей большой сложности и размера в ходе разработки одновременно с граничным представлением геометрии допускается создание и передача 3D–моделей дополнительно с фасетной геометрией, используемой исключительно для визуализации [из 5.6 ГОСТ Р 2.521–2021]
5.7 Для 3D–моделей, предназначенных для изготовления изделий с применением аддитивных технологий (3D–печать, стереолитография и т. д.), рекомендуется использовать форматы, имеющие фасетное представление геометрии [из 5.7 ГОСТ Р 2.521–2021]
5.8 Для 3D–моделей, предназначенных для визуального восприятия человеком, рекомендуется использовать стандартизованные форматы, имеющие фасетное представление геометрии [из 5.8 ГОСТ Р 2.521–2021]
5.9 Для целей долговременного хранения 3D–моделей рекомендуется использовать унифицированные форматы, имеющие широкое распространение, или стандартизованные форматы (см. приложение Б) [из 5.9 ГОСТ Р 2.521–2021]
Приложение А (справочное) - Пояснения к пунктам настоящего стандарта ГОСТ Р 2.521-2021
4.2 Содержание решаемых задач определяет как состав данных (содержание) 3D–модели, так и выбор формата 3D–модели. Например, для задач долгосрочного хранения определяющим фактором являются стабильность и однозначность спецификации формата данных как гарантии возможности использования 3D–модели по истечении длительного периода времени [из к 4.2 ГОСТ Р 2.521–2021]
4.3 Негеометрическая информация в 3D–модели может включать в себя:
- технические требования к изготовлению (справочные размеры, требования к точности (допуски), шероховатости и т. д.);
- указания о способах изготовления и контроля, если они являются единственными, гарантирующими качество изделия, указания на определенные технологические приемы, гарантирующие обеспечение отдельных технических требований к изделию и т. д.;
- физические свойства (масса, материал и его плотность, центр масс и т. п.), необходимые для проведения инженерных расчетов;
- дополнительные сведения, необходимые для разработки технологических процессов и выполнения заданных требований к продукции в ходе ее изготовления.
Эти сведения в англоязычной литературе обозначаются понятием PMI (Product Manufacturing Information) [из к 4.3 ГОСТ Р 2.521–2021]
5.1 На этапах разработки рабочей документации, изготовления опытных образцов и при производстве изделий методами механообработки в 3D–модели, как правило, включают геометрию изделия в граничном представлении, выполненную с высокой степенью детализации и с требуемой точностью, а также технические требования, представленные в виде аннотаций.
При использовании аддитивных технологий в 3D–моделях используют, как правило, фасетное представление геометрии.
На этапах разработки, в ходе представления и согласования проектных решений, в том числе при взаимодействии с другими организациями–участниками разработки, применяют упрощенные габаритные 3D–модели, в том числе кинематические модели, иллюстрирующие движение отдельных деталей и узлов. В состав таких 3D–моделей в форме аннотаций может включаться негеометрическая информация, необходимая для понимания предлагаемых проектных решений.
В ходе разработки изделия степень детализации 3D–модели, как правило, увеличивается при переходе от одной стадии разработки к другой.
Если 3D–модель предназначена для разработки технологической оснастки и (или) управляющих программ для технологического оборудования, степень детализации и математическая точность представления размеров должны соответствовать заданным требованиям к изделию.
Если 3D–модель предназначена для отработки компоновочных решений, увязки узлов и деталей, проработки интерфейсов различного вида, в т. ч. в ходе взаимодействия между разработчиком финального изделия и разработчиком составной части, допускается использование упрощенных 3D–моделей, например габаритных.
3D–модели могут быть использованы при разработке электронной технологической, эксплуатационной и ремонтной документации — в качестве основы для создания двумерных изображений или для непосредственного использования в качестве иллюстраций, в том числе анимированных.
Для 3D–моделей, используемых в демонстрационных целях, могут быть предусмотрены сценарии анимации с изменением точки обзора, интенсивности освещения, поворота изделия или с демонстрацией процессов сборки–разборки. При этом в 3D–модели могут отсутствовать мелкие объекты, не существенные для целей демонстрации.
Информация в 3D–модели может быть представлена в параметризованном виде, когда геометрические объекты представлены в виде математических функций одного или нескольких параметров, изменяющихся в заданной области. Такими параметрами могут быть отдельные размеры, взаимное расположение, траектория движения составных частей и др.
3D–модель может содержать историю построения, позволяющую ее модифицировать путем возврата на один или несколько шагов и осуществления новых геометрических построений [из к 5.1 ГОСТ Р 2.521–2021]
Приложение Б (справочное) - Примеры унифицированных и стандартизованных форматов представления трехмерных геометрических моделей ГОСТ Р 2.521-2021
Наименование формата | Поддержка аннотаций | |||
Parasolid x_t, x_b | Унифицированный | Да | Нет | Да |
SAT (ACIS) | Унифицированный | Да | Да | Нет |
DWG (ASM) | Унифицированный | Да | Да | Нет |
STL | Унифицированный | Нет | Нет | Да |
Universal 3D (U3D) | Нет | Нет | Да | |
X3D | [3] | Нет | Нет | Да |
STEP | ГОСТ Р ИСО 10303–242 | Да | Да | Да |
JT | ГОСТ Р 59189 | Да | Да | Да |
|
[из Приложение Б (справочное) – Примеры унифицированных и стандартизованных форматов представления трехмерных геометрических моделей ГОСТ Р 2.521–2021]
Библиография ГОСТ Р 2.521-2021
[1] ЕСМА363 Формат файлов Universal 3D (Universal 3D file formal)
[2] ИСО 14739–1:2014 Управление документооборотом. Использование 3D в формате компактного представления документа (РЯС). Часть 1. PRC 10001 [Document management – 3D use of Product Representation Compact (PRC) format – Part 1: PRC 10001]
[3] ИСО/МЭК 19775–1:2013 Информационная технология. Компьютерная графика, обработка изображений и представление данных об офужающей среде. Расширяемый 3D (X3D). Часть 1. Архитектура и базовые компоненты [Information technology – Computer graphics, image processing and environmental data representation – Extensible 3D (X3D) – Part 1: Architecture and base components]
[4] ИСО 10303–28:2007 Системы промышленной автоматизации и интеграция. Представление данных о продукте и обмен. Часть 28, Методы внедрения. XML представления EXPRESS схем и данных, с помощью XML схем (Industrial automation systems and integration – Product data representation and exchange – Pari 28: Implementation methods: XML representations of EXPRESS schemas and data, using XML schemas)
[из Библиография ГОСТ Р 2.521–2021]