反求工程軟件與商用CADCAM 系統(tǒng)的IO 設(shè)計(jì)

1、反求工程軟件與商用CAD/CAM 系統(tǒng)的I/O 設(shè)計(jì)反求工程軟件與商用CAD/CAM 系統(tǒng)的I/O 設(shè)計(jì)摘要: 反求工程軟件RE SO FT 是集復(fù)雜曲面測(cè)量、造型及加工于一體的反求CAD/ CAM 軟件系統(tǒng), 為架構(gòu)RE SO FT 與典型CAD/ CAM 系統(tǒng)信息交換的橋梁, 提出了RE SO FT 系統(tǒng)與典型CAD/ CAM 系統(tǒng)(U G、P ro/E 等) 數(shù)據(jù)I/O 接口的一種設(shè)計(jì)方法。這種數(shù)據(jù)接口的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)為RESO FT 系統(tǒng)的工程實(shí)際應(yīng)用奠定了根底, 并通過實(shí)例闡述了這種方法的完備性和通用性。關(guān)鍵詞: 反求工程; CAD/CAM ; 復(fù)雜曲面; IGES 數(shù)據(jù)接口1 數(shù)據(jù)交換原

2、理隨著CAD/ CAM 技術(shù)在工業(yè)界的廣泛應(yīng)用, 越來越多的用戶要求產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)在不同的CAD/ CAM 系統(tǒng)之間互相轉(zhuǎn)換及一樣系統(tǒng)的不同子系統(tǒng)之間進(jìn)展信息流動(dòng)。以往常采用的方法是把一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件翻譯成另一個(gè)CAD/ CAM 系統(tǒng)能識(shí)別的數(shù)據(jù)文件, 對(duì)于多個(gè)CAD/ CAM 系統(tǒng)就需要有多個(gè)翻譯器, 這使得CAD/ CAM 系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換變得繁瑣而費(fèi)時(shí)。IGES 作為一種成熟的、被廣泛承受的標(biāo)準(zhǔn), 就是為理解決產(chǎn)品模型的定義數(shù)據(jù)在不同的CAD/CAM 系統(tǒng)間進(jìn)展流動(dòng)的問題而制定的。符合IGES 標(biāo)準(zhǔn)的曲面模型的輸入ouml;輸出是大多數(shù)CAD/ CAM 系統(tǒng)必備的數(shù)據(jù)接口之一, 并于

3、1981年正式成為美國國家標(biāo)準(zhǔn) 3 6 。此后IGES 不斷完善和擴(kuò)大, 版本不斷更新(從IGES1. 0 版本到IGES5. 3 版本) , 逐漸成熟并日益豐富, 覆蓋了越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域 3 。IGES 的數(shù)據(jù)信息交換原理見圖1。從系統(tǒng)A數(shù)據(jù)庫傳出的數(shù)據(jù)須先由本系統(tǒng)的IGES 前處理器轉(zhuǎn)換成IGES 格式; 在經(jīng)過通信介質(zhì)傳送到系統(tǒng)B 后, 須由系統(tǒng)B 的IGES 后處理器把其從IGES 格式轉(zhuǎn)換成該系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式。把系統(tǒng)B 數(shù)據(jù)傳送給系統(tǒng)A 也是同樣的過程。2 算法實(shí)現(xiàn)在IGES 文件中, 信息的根本單位為實(shí)體, 通過實(shí)體描繪產(chǎn)品的形狀、尺寸以及產(chǎn)品的特性。實(shí)體的表示方法對(duì)當(dāng)前所有的

4、CAD/ CAM 系統(tǒng)都是適用的。實(shí)體可分為幾何實(shí)體和非幾何實(shí)體, 幾何實(shí)體和非幾何實(shí)體通過一定的邏輯關(guān)系和幾何關(guān)系構(gòu)成產(chǎn)品圖形的各類信息, 實(shí)體的屬性信息記錄在目錄條目錄中, 而參數(shù)數(shù)據(jù)記錄在參數(shù)數(shù)據(jù)段中; IGES 文件定義了通用CAD/CAM 系統(tǒng)表示實(shí)體的數(shù)據(jù)格式以及相應(yīng)的文件構(gòu)造, 典型的CAD/ CAM 系統(tǒng)所允許使用的IGES 實(shí)體單元見表1。表1 通用CAD/CAM 系統(tǒng)所允許使用的IGES 實(shí)體單元CAD/CAM系統(tǒng) 所允許使用的IGES 實(shí)體單元類型號(hào) P ro/E 144 142 128 126 124 110 102 100 CA T IA 144 142 128 12

5、6 122 120 110 102 100 本文設(shè)計(jì)了一種基于反求工程RE SO FT系統(tǒng)中裁剪NU RBS 曲面實(shí)體的IGES 數(shù)據(jù)接口; RE SO FT 系統(tǒng)要求所重構(gòu)的曲面必須具有邊界環(huán)信息, 其所有功能模塊的實(shí)現(xiàn)都建立在有邊界環(huán)曲面的根底上。對(duì)于只有曲面信息而沒有邊界環(huán)的非裁剪曲面實(shí)體, 需求出邊界環(huán), 才可以進(jìn)展與帶環(huán)曲面一樣的處理; 求邊界環(huán)時(shí), 必須考慮所求邊界環(huán)的方向, 假設(shè)是順時(shí)針方向, 那么需對(duì)邊界上的點(diǎn)進(jìn)展倒序排列。RE SO FT 系統(tǒng)IGES 數(shù)據(jù)Iouml;O 接口設(shè)計(jì)所遵循的原那么如下:(1) 一個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)的輸入接口可以讀(但不一定轉(zhuǎn)換) 任何符合標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)文件

6、。(2) 當(dāng)一個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)的輸入接口遇到一個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)文件, 假設(shè)該文件包含一些沒有轉(zhuǎn)換的特征或元素, 不應(yīng)導(dǎo)致系統(tǒng)死機(jī)或退出。(3) 一個(gè)符合IGES 標(biāo)準(zhǔn)的輸出接口可將自己系統(tǒng)描繪的實(shí)體模型寫成標(biāo)準(zhǔn)的IGES 數(shù)據(jù)文件。IGES 數(shù)據(jù)Iouml;O 接口的設(shè)計(jì)流程見圖2。圖2 給出了IGES 數(shù)據(jù)在不同CADouml; CAM系統(tǒng)間進(jìn)展交換的根本流程。IGES 作為一種被廣泛采納的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)是眾多CADouml; CAM 必備的數(shù)據(jù)接口之一, 對(duì)數(shù)據(jù)文件的格式有嚴(yán)格的要求。文件的每一行都是80個(gè)字符, 每一個(gè)數(shù)據(jù)段都有各自的起始位置和終結(jié)位置, 每一行數(shù)據(jù)都有行號(hào)。嚴(yán)格的格式保證了在數(shù)

7、據(jù)傳遞過程中不同的翻譯器對(duì)文件信息的解讀不會(huì)出錯(cuò)。RE SO FT 系統(tǒng)的輸入輸出接口設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照這個(gè)格式; 例如, 曲面輸入輸出的IGES 文件代碼是128, 然后按照順序從相應(yīng)的代碼段中讀或?qū)懬娴腢、V 節(jié)點(diǎn)序列、權(quán)值、控制頂點(diǎn)等數(shù)據(jù)信息, 進(jìn)而形成新的曲面數(shù)據(jù)信息, 為進(jìn)一步優(yōu)化曲面提供數(shù)據(jù)資源。3 實(shí)例分析RE SO FT 系統(tǒng)采用V isual C + + 語言開發(fā), 可運(yùn)行于微機(jī)W indow s 9x 或N T 環(huán)境。其主要研究對(duì)象是構(gòu)型復(fù)雜、邊界和形狀不規(guī)那么的曲面產(chǎn)品, 采用三角Bezier 曲面造型技術(shù), 對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)展處理, 重構(gòu)出產(chǎn)品曲面 7 9 的幾何模型,并以IG

8、ES 格式輸送給其它CADouml; CAM 系統(tǒng)進(jìn)展后序編輯、處理, 以加工制造出實(shí)際產(chǎn)品。圖3 圖5 為一風(fēng)扇扇葉在不同CADouml; CAM系統(tǒng)間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的全過程。圖3 表示曲面在圖3 A utoCAD 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)點(diǎn)A u toCAD14. 0 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息; 圖4 表示RESO FT 系統(tǒng)從A u toCAD14. 0 系統(tǒng)以IGES 格圖4 RE SO FT 系統(tǒng)中插值點(diǎn)的三角化式讀入的數(shù)據(jù)信息并進(jìn)展三角化的過程; 圖5 表示經(jīng)RE SO FT 系統(tǒng)三角化處理后的曲面信息輸出到U G 系統(tǒng)進(jìn)展曲面重構(gòu)的過程。圖5 U G 系統(tǒng)中NU RBS 曲面重構(gòu)參考文獻(xiàn):1 劉之生, 黃

9、純穎. 反求工程技術(shù). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1994: 1 15 3 劉美萍. 反求工程CAD 系統(tǒng)RE SO FT 的測(cè)量分析與數(shù)據(jù)交換技術(shù)的研究: 碩士學(xué)位論文. 杭州:浙江大學(xué), 1999.4 劉德智, 董金祥, 何志均. 基于曲面模型的IGES 前后置處理器的設(shè)計(jì). 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào), 1999, 11(3) : 100 1035 孫家廣, 楊長貴. 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)(新版). 北京: 清華大學(xué)出版社, 1995: 5 10 7 Fengiang L in, Hew it tW T. Exp ressing Coons-Go rdon Surface as NU RBS. CAD, 1994, 26(2) : 145 1558 W en- Der U eng, J iing Yih L ai, J i- L iang Doong.Sw eep - surface Reconst ruct ion from Th ree -D imensional M easur