圖紙自動(dòng)化生成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2013-05-22 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

1 引言

隨著CAD基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展,對CAD系統(tǒng)的功能要求也越來越高。設(shè)計(jì)人員不再僅僅滿足于借助CAD系統(tǒng)來達(dá)到“甩圖版”的目的。而是希望它能從本質(zhì)上減輕大量簡單煩瑣的工作,使他們能集中精力于那些富有創(chuàng)造性的高層次思維活動(dòng)中。

在工程設(shè)計(jì)中,一個(gè)種類產(chǎn)品的型號(hào)往往有很多種,新型號(hào)產(chǎn)品在空間結(jié)構(gòu)上繼承了現(xiàn)有的產(chǎn)品.它們的幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一致,只是在尺寸、比例、技術(shù)要求等方面存在差異。因?yàn)榕c已有產(chǎn)品有很多共同之處,所以新型號(hào)產(chǎn)品的圖紙常常在現(xiàn)有同類產(chǎn)品圖紙的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改和調(diào)整得到。即便如此,這仍然是個(gè)很煩瑣的工作,效率很低并且容易出錯(cuò)。

為了惟一確定地描述工程設(shè)計(jì)對象,幾乎任何一幅工程CAD圖紙都不僅包含描述對象幾何拓?fù)湫畔⒌母鞣N圖素,還包括描述圖索具體大小、形位公差和上下偏差的標(biāo)注,描述圖形對象特定應(yīng)用的技術(shù)要求和注釋等的非幾何信息。正是圖形中的非幾何信息(文本信息)使CAD圖形具有了具體確定的工程意義,真正起到工程設(shè)計(jì)交流和交換信息的紐帶作用。所以對于空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一致的同系列產(chǎn)品,圖紙中的幾何信息可以重復(fù)利用,而對于非幾何信息,把它們與數(shù)據(jù)庫中的字段一一對應(yīng)起來,就可以把數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)反映到圖紙上。

    2 母圖的定義

定義l(變元):同一系列產(chǎn)品的圖紙中可能發(fā)生變化的元索稱作變元。

變元通常是尺寸標(biāo)注、形位公差、技術(shù)要求、明細(xì)欄內(nèi)容以及標(biāo)題欄內(nèi)容等文本信息。變元可以看作圖紙中的.形參”。通過變元才可以建立起圖紙與數(shù)據(jù)庫字段("實(shí)參")的對應(yīng)關(guān)系。

定義2(母圖):母圖就是標(biāo)識(shí)了變元、定義了變元約束并提供了作為模板必要信息的圖紙。

通過母圖,能把同一系列產(chǎn)品圖紙的幾何信息加以重復(fù)利用,它是同一系列產(chǎn)品圖紙的模板。在母圖中通過標(biāo)識(shí),使變元具有和其它元素不同的特征。圖紙中的普通元素沒有擴(kuò)展屬性.通過有無擴(kuò)展屬性就可以區(qū)分變元與普通元素。

產(chǎn)品的各個(gè)部分不是孤立的.它們之間存在相互依賴或制約的關(guān)系,所以圖紙中的元素也存在相應(yīng)的約束關(guān)系。圖紙中的約束包括幾何約束與尺寸約束。幾何約束是指圖形的隱式條件如直線水平平行、垂直,直線與圓相切等等,它們在尺寸驅(qū)動(dòng)過程中不發(fā)生變動(dòng);尺寸約束是指圖素(間)的距離、夾角、半徑、圖形等各部分之間的相互影響和依賴情況。在生成圖紙時(shí),同系列產(chǎn)品圖紙中的圖形元素是不變的,所以定義母圖時(shí)只需考慮尺寸約束。尺寸約束體現(xiàn)到母圖中就是變元約束。

    3 數(shù)據(jù)庫構(gòu)造

在圖紙自動(dòng)化生成系統(tǒng)中,生成圖紙所需的各要索都直接來源于數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫不僅是用戶和系統(tǒng)之間的媒介和緩沖,還可以方便的管理生成的圖紙,使圖紙的產(chǎn)生和CAD軟件的繪圖系統(tǒng)分離成為可能。

    3.1 母圖庫設(shè)計(jì)

每份圖紙的生成都離不開母圖和變元值,一種產(chǎn)品可能有若干個(gè)母圖,所以母圖庫中須有產(chǎn)品表、母圖表、變元表三種類型的數(shù)據(jù)表。由于各種產(chǎn)品的變元都不同,它所對應(yīng)的變元表的結(jié)構(gòu)也不同,所以每個(gè)產(chǎn)品表都有一個(gè)變元表與之對應(yīng)。

母圖庫各數(shù)據(jù)表的字段結(jié)構(gòu)大致如下(為了直觀啟見,各表都已大大簡化。以“#“結(jié)尾的字段代表主鍵,以“#”結(jié)尾的字段代表外鍵)。

產(chǎn)品表設(shè)計(jì):(產(chǎn)品編號(hào)#,產(chǎn)品名稱,變元表名,約束庫名,刪除標(biāo)志,狀態(tài),...)。

母圖表設(shè)計(jì):{母圖編號(hào)#,母圖名稱.產(chǎn)品編號(hào)*.母圖,用戶,更新時(shí)間,版本,側(cè)除標(biāo)志、狀態(tài),...)。

變元表設(shè)計(jì):(產(chǎn)品型號(hào)#,產(chǎn)品編號(hào)*,版本,更新時(shí)間,用戶,狀態(tài),外徑,內(nèi)徑,粗糙度,...)。
變元表中的外徑、內(nèi)徑、粗糙度是指的變元名稱,它根據(jù)指定的變元名稱變化而變化,其數(shù)量也會(huì)隨著變元數(shù)目的增減而增減。變元表在產(chǎn)品的第一個(gè)母圖人庫時(shí)建立或更新。

在設(shè)計(jì)過程中,母圖有可能進(jìn)行了更改.某一型號(hào)產(chǎn)品的圖紙也可能進(jìn)行更改,為了使操作具有可逆性和可迫溯性,需要記錄數(shù)據(jù)的版本、操作人員以及操作環(huán)境等信息。不同的用戶同時(shí)對某一型號(hào)產(chǎn)品的變元表進(jìn)行編輯時(shí),會(huì)產(chǎn)生沖突,為了防止沖突的發(fā)生,在變元表每個(gè)記錄中設(shè)置一個(gè)狀態(tài)標(biāo)志,如果有用戶正在更改產(chǎn)品的圖紙,就把相應(yīng)的記錄設(shè)成出庫狀態(tài),在出庫狀態(tài)下,記錄不可更改,這樣保證了數(shù)據(jù)的完整性。
CAD圖形都是矢盆圖,通常母圖都很小;CAD圖形文件通常具有很高的壓縮比,可以對母圖壓縮后存儲(chǔ)。在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中,一個(gè)數(shù)據(jù)表的最大字段個(gè)數(shù)是有限制的,如果一張母圖的變元數(shù)超過了數(shù)據(jù)表的最大字段數(shù),應(yīng)再考慮增加該產(chǎn)品對應(yīng)的變元表的個(gè)數(shù)。

    3.2 約束庫設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)際需要,在圖形繪圖過程中可能會(huì)對原有圖形進(jìn)行修改,但只對基本變元值修改是不夠的。為了保持產(chǎn)品圖形數(shù)據(jù)的一致性和完整性,必須對一些元索進(jìn)行約束求解。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了約束集規(guī)則,使得圖形數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以在一些變元值變化時(shí),實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品相關(guān)變元一致的更新。為了能夠保留圖紙約束信息,系統(tǒng)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的約束庫,以保留某些變元的約束情況。

約束庫:(約束編號(hào)#,產(chǎn)品編號(hào)*,約束標(biāo)志號(hào),約束條件,狀態(tài),...)這里的約束條件是一個(gè)表達(dá)式,符合系統(tǒng)事先約定的規(guī)則,代表圖元間的各種約束關(guān)系。為了求解約束表達(dá)式,系統(tǒng)同時(shí)設(shè)里解析函數(shù),可以針對不同的約束情況解析獲取相應(yīng)的變元信息。

對于一些常見的約束條件,系統(tǒng)分別建立了約束表達(dá)式。如兩變元相等的約束表達(dá)式為Equal(D1,D2),D1和D2為已知兩變元。為了對約束表達(dá)式進(jìn)行解析,系統(tǒng)中建立了專門的匹配解析函數(shù)。對應(yīng)Equal(D1,D2),解析函數(shù)所做的就是先將Dl和D2分別解析出來,然后進(jìn)行Dl和D2的數(shù)據(jù)提取操作,最后根據(jù)約束具體情況對變元表做出更改。

母圖數(shù)據(jù)庫的建立,使得系統(tǒng)保存了生成新圖紙必須的圖形信息和基本參數(shù)信息;約束庫的建立,便得用戶可以根據(jù)實(shí)際情況建立特定的約束條件,通過程序或利用數(shù)據(jù)庫的觸發(fā)機(jī)制,在用戶向變元表輸人數(shù)據(jù)時(shí)激活相應(yīng)的約束,自動(dòng)審核或修改特定的變元值。

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