UG二次開(kāi)發(fā)技術(shù)在介入式診療器三維參數(shù)化建模中的應(yīng)用

1、塑 料UG二次開(kāi)發(fā)技術(shù)在介入式診療器三維參數(shù)化建模中的應(yīng)用2006年 35卷 第4期UG二次開(kāi)發(fā)技術(shù)在介入式診療器三維參數(shù)化建模中的應(yīng)用王斌修,郭麗華,劉敬平(青島理工大學(xué),山東,青島 266033)*摘要:深入探討了三維軟件Unigraphics二次開(kāi)發(fā)工具包UG/Open的特性及利用其進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基本方法和關(guān)鍵技術(shù)。綜合運(yùn)用UG二次開(kāi)發(fā)工具包UG/Open和VisualC 6.0等UG二次開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù),開(kāi)發(fā)建立了一套完整的介入式診療器三維參數(shù)化模型庫(kù)。該模型庫(kù)與UG的集成環(huán)境有機(jī)地結(jié)合在一起,界面友好,具有良好的可擴(kuò)充性和可移植性。關(guān)鍵詞:UG;二次開(kāi)發(fā);介入式診療器;參數(shù)化建模中圖分類(lèi)

2、號(hào):TP391.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1001-9456(2006)04-0067-05ApplicationofUGDevelopmentTechnologyin3 DParameterizedModelingofInterventionalMedicalInstrumentWANGBin xiu,GUOLi hua,LIUJing ping(QingdaoTechnologicalUniversity,Qingdao,Shandong266033,China)Abstract:ThepropertiesofdevelopmentkitUG/Openof3DsoftwareUnig

3、raphicswereintroducedandthebasicmethodsandkeytechnologytodevelopthesystemweredeeplydiscussed.Asetof3DparameterizedmodellibraryforinterventionalmedicalinstrumentwasbuiltonUnigraphicsplatformbysyntheticallyutilizingUnigraphicsdevelopmentkitUG/OpenandVisualC 6 0.Withfriendlyinterface,excellentexpansibi

4、lityandtransplantation,themodellibrarywasintegratedwithUnigraphicssystem.Keywords:UG;UGdevelopmen;tinterventionalmedicalinstrumen;tmodelingbasedonparameter1 前言隨著技術(shù)的發(fā)展,為滿(mǎn)足日益迫切的體內(nèi)微創(chuàng)、無(wú)創(chuàng)診療系統(tǒng)的需求,介入治療技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。介入式診療器是介入治療的主要器械,因?yàn)槠涞蛣?chuàng)、方便的特點(diǎn),近年來(lái)在國(guó)內(nèi)、外介入治療中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,具有重要的醫(yī)療價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。由于該診療器開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工系列過(guò)程中,存在著大量的標(biāo)準(zhǔn)件

5、、通用件,甚至有大量尺寸規(guī)格不同,但拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同或相似的非標(biāo)準(zhǔn)件。工程技術(shù)人員常常因不同尺寸對(duì)相似零件進(jìn)行重復(fù)設(shè)計(jì),不僅耗費(fèi)時(shí)間精力,而且增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。因此,在通用的CAD軟件平臺(tái)軟件基礎(chǔ)上進(jìn)行旨在縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的二次開(kāi)發(fā)具有重要意義。Unigraphics(簡(jiǎn)稱(chēng)UG)是當(dāng)前世界上最*先進(jìn)和緊密集成的、面向制造行業(yè)CAID/CAD/CAE/CAM的高端軟件。它實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)與基于產(chǎn)品和過(guò)程的知識(shí)工程組合,使用戶(hù)能夠參數(shù)化地創(chuàng)建和獲取三維產(chǎn)品定義,是世界上最優(yōu)秀的三維建模軟6件。開(kāi)發(fā)正是以UG軟件為平臺(tái)進(jìn)行介入式診療器二次開(kāi)發(fā),即利用UG/Open提供的應(yīng)用程序和開(kāi)發(fā)工具,實(shí)現(xiàn)介入

6、式診療器各部分的參數(shù)化建模,快速、準(zhǔn)確地創(chuàng)建可用于分析和制造的三維模型,縮短了開(kāi)發(fā)周期,降低了生產(chǎn)成本。2 UG二次開(kāi)發(fā)方法利用UG提供的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境應(yīng)用程序接口,編程進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。UG提供了二次開(kāi)發(fā)工具包UG/Open,其中界面開(kāi)發(fā)工具包括:UIStyler(用戶(hù)界面設(shè)收稿日期:2006-03-24作者簡(jiǎn)介:王斌修(1961-),男,博士,青島理工大學(xué)教授,研究方向?yàn)楝F(xiàn)代制造技術(shù)與設(shè)備。塑 料2006年 35卷 第4期UG二次開(kāi)發(fā)技術(shù)在介入式診療器三維參數(shù)化建模中的應(yīng)用計(jì))和MenuScript(菜單腳本語(yǔ)言),二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言主要包括:UG/OpenGRIP(圖形交互程序)和UG/OpenAP

7、I(應(yīng)用編程接口)。二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言中,UG/OpenAPI比UG/OpenGRIP功能強(qiáng)大,是UG二次開(kāi)發(fā)應(yīng)用最多的語(yǔ)言。采用UG二次開(kāi)發(fā)方法創(chuàng)建的零件庫(kù)獨(dú)立于UG環(huán)境,便于數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢(xún)、添加、刪除等操作,而且在此基礎(chǔ)上可以擴(kuò)充創(chuàng)建產(chǎn)品的信息數(shù)據(jù)庫(kù),為異地協(xié)同設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息管理(PDM)等系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供了良好的接口4UG對(duì)話(huà)框的可視化工具,生成的對(duì)話(huà)框能與UG集成,讓用戶(hù)更方便、更高效地與UG進(jìn)行交互操作。UIStyler最大的優(yōu)點(diǎn)是可以避免復(fù)雜的圖形用戶(hù)接口GUI(GraphicsUserInterface)編程,利用可視化環(huán)境可以快速生成UG風(fēng)格對(duì)話(huà)框,從而減少開(kāi)發(fā)時(shí)間。其設(shè)計(jì)對(duì)話(huà)

8、框的方式與VC十分相似,即利用對(duì)話(huà)框中基本控件的組合生成不同的對(duì)話(huà)框,對(duì)話(huà)框中所有的2控件設(shè)計(jì)都是實(shí)時(shí)可見(jiàn)的。3 介入式診療器三維參數(shù)化建模及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)介入式診療器三維參數(shù)化建模綜合應(yīng)用了上述UG/OpenAPI、UG/OpenMenuScript、UG/OpenUIStyler和VisualC 6 0等UG二次開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù),其程序框圖如圖1所示。其中利用UG/OpenMenuScript編寫(xiě)用。2.1 UG/OpenAPI程序簡(jiǎn)介UG/OpenAPI又稱(chēng)UserFunction,是UG軟件提供的一個(gè)二次開(kāi)發(fā)編程語(yǔ)言工具,具有與外部高級(jí)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的接口。UG/OpenAPI封裝了近2000個(gè)UG

9、操作的函數(shù),這些函數(shù)和過(guò)程分別在UGII_BASE_DIRugopen目錄下的頭文件中定義。通過(guò)UG/OpenAPI的編程,可以對(duì)UG的圖形終端、文件管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作,幾乎所有能在UG界面上的操作都可以用C/C 語(yǔ)言編程來(lái)調(diào)用這些UG/OpenAPI函數(shù)實(shí)現(xiàn),從而實(shí)現(xiàn)用戶(hù)化的需要5。并且,這些API函數(shù)可以無(wú)縫地集成到C/C 程序中,并利用強(qiáng)大的Mi crosoftVisualC (簡(jiǎn)稱(chēng)VC)集成環(huán)境進(jìn)行編譯。這樣就可以充分地發(fā)揮出VC強(qiáng)大的功能和極其豐富的資源,包括MFC類(lèi)庫(kù),使用面向?qū)ο蟮能浖こ谭椒?優(yōu)質(zhì)高效地進(jìn)行軟件的開(kāi)發(fā)。2.2 UG/OpenMenuScriptUG/Ope

10、nMenuScript是UG軟件提供的用戶(hù)定制菜單的專(zhuān)用模塊,其語(yǔ)法非常簡(jiǎn)單,包括說(shuō)明塊、主菜單塊和下拉菜單塊。通過(guò)UG/OpenMenuScript可以對(duì)UG的菜單進(jìn)行用戶(hù)化開(kāi)發(fā),無(wú)須編程即可對(duì)UG標(biāo)準(zhǔn)菜單進(jìn)行添加、重組、剪裁或在UG軟件中集成用戶(hù)自己開(kāi)發(fā)的軟件功能。UG/OpenMenuScript可以執(zhí)行宏文件(Macros)、UG/OpenGRIP程序、UG/OpenAPI程序,及一些操作系統(tǒng)的命令,可以打開(kāi)*.utd文件(用戶(hù)自定義文件)和UI對(duì)話(huà)框(UIStyler)。通過(guò)MenuScript開(kāi)發(fā)的菜單(下拉式菜單或者彈出式菜單),可以把自己開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序無(wú)縫地嵌入到UG系統(tǒng)中。菜

11、單腳本文件的擴(kuò)展名為men,存放在用戶(hù)路徑的startup文件夾下,在UG啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)加載。2.3 UG/OpenUIStylerUG/OpenUIStyler是用戶(hù)或第三方軟件商開(kāi)發(fā)3圖1 介入診療器三維參數(shù)化建模程序框圖塑 料UG二次開(kāi)發(fā)技術(shù)在介入式診療器三維參數(shù)化建模中的應(yīng)用2006年 35卷 第4期用戶(hù)菜單,直接掛在UG系統(tǒng)的主菜單上,形成與UG融合統(tǒng)一的界面;利用UG/OpenUIStyler制作UG風(fēng)格的對(duì)話(huà)框,供用戶(hù)菜單調(diào)用和對(duì)話(huà)框嵌套調(diào)用;通過(guò)VisualC 6.0和UG/OpenAPI編寫(xiě)參數(shù)化設(shè)計(jì)應(yīng)用程序,并生成動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件,在UG啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)加載,實(shí)現(xiàn)了對(duì)UG的底層開(kāi)發(fā)1動(dòng)

12、時(shí)會(huì)自動(dòng)加載用戶(hù)菜單文件,生成UG用戶(hù)菜單。如圖2所示,為了與UG交互界面風(fēng)格保持一致,采用了分級(jí)式下拉菜單。3.1 用戶(hù)菜單設(shè)計(jì)利用MenuScript提供的UG菜單腳本語(yǔ)言,編寫(xiě)擴(kuò)展名為men的文本文件,將其放在用戶(hù)路徑下的Startup文件夾中,通過(guò)設(shè)定UG的環(huán)境變量,UG在啟VERSIONl20/兼容UG12的菜單腳本EDITUG_GATEWAY_MAIN_MENUBAR/編輯UG主菜單BEFOREUG_HELP/第一級(jí)菜單位于Help菜單之前CASCADE_BUTTONMY_MENU/第一級(jí)菜單的標(biāo)志,它是下拉菜單LABEL介入式診療器/定義菜單的標(biāo)題END_OF_BEFORE/結(jié)束

13、第一級(jí)菜單的編輯MENUMY_MENU/編輯第二級(jí)菜單,是第一級(jí)菜單的下拉菜單BUTTONMY_MENU_catheter/第二級(jí)菜單的標(biāo)志LABEL導(dǎo)管/第二級(jí)菜單標(biāo)題ACTIONScatheter.dlg/用戶(hù)按下該按鈕后所執(zhí)行的程序SEPARATOR/分隔符CASCADE_BUTTONMY_MENU_shenbujiegou/第二級(jí)菜單的標(biāo)志LABEL身部結(jié)構(gòu)/第二級(jí)菜單標(biāo)題SEPARATOR/分隔符BUTTONMY_MENU_waizhui/第二級(jí)菜單的標(biāo)志LABEL外錐/第二級(jí)菜單標(biāo)題ACTIONSwaizhui/用戶(hù)按下該按鈕后所執(zhí)行的程序END_OF_MENU/結(jié)束第二級(jí)菜單的編

14、輯MENUMY_MENU_shenbujiegou/編輯第三級(jí)菜單,是第二級(jí)菜單MY_MENU_shenbujiegou的下拉菜單BUTTONMY_MENU_shenbujiegou_neizhui/第三級(jí)菜單的標(biāo)志LABEL內(nèi)錐/第三級(jí)菜單標(biāo)題ACTIONSneizhui/用戶(hù)按下該按鈕后所執(zhí)行的程序BUTTONMY_MENU_shenbujiegou_lianjiebufen/第三級(jí)菜單的標(biāo)志LABEL連接部分/第三級(jí)菜單標(biāo)題ACTIONSlianjiebufen/用戶(hù)按下該按鈕后所執(zhí)行的程序END_OF_MENU/結(jié)束第三級(jí)菜單的編輯3.2 用戶(hù)對(duì)話(huà)框設(shè)計(jì)利用UG/OpenUIStyle

15、r制作UG風(fēng)格的對(duì)話(huà)框,如圖3所示,在對(duì)話(huà)框上部顯示零件圖片,下部是建模所需要的參數(shù),在對(duì)話(huà)框左上角顯示對(duì)話(huà)框標(biāo)題,在UG系統(tǒng)窗口左下角顯示操作提示信息,這樣可以使用戶(hù)方便地設(shè)計(jì)零件。不同規(guī)格的介入式診療器尺寸不同,但拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同。所以只需給出零件的主參數(shù),就可以完整無(wú)誤地畫(huà)出其三維結(jié)構(gòu)圖,實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化圖2 MenuScript實(shí)現(xiàn)的用戶(hù)菜塑 料2006年 35卷 第4期UG二次開(kāi)發(fā)技術(shù)在介入式診療器三維參數(shù)化建模中的應(yīng)用設(shè)計(jì)。主參數(shù)的選取沒(méi)有嚴(yán)格的規(guī)定,但作者要采取最優(yōu)方法,即參數(shù)要明了簡(jiǎn)單,能準(zhǔn)確地表達(dá)模型。2)配置程序頭文件(*.h)、庫(kù)文件(*.lib)的目錄路徑Project->

16、;Settings->C/C ->Category 加上頭文件。3)配置路徑選項(xiàng)Tools->Options->Directories,分別在Show圖3 介入式診療器內(nèi)錐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)話(huà)框directoriesfor下拉菜單的兩個(gè)選項(xiàng)Libraryfiles和Includefiles中添加UG根目錄下UGOPEN文件夾的路徑!UGII_BASE_DIRUGOPEN。5)編制應(yīng)用程序。進(jìn)入對(duì)話(huà)框回調(diào)函數(shù)內(nèi)部編制程序,定義變量及UG對(duì)象,運(yùn)用C/C 語(yǔ)言和UG/OpenAPI函數(shù)進(jìn)行參數(shù)化建模設(shè)計(jì)。6)生成動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)(*.dll)文件3.3 UG/OpenAPI程序設(shè)計(jì)UG

17、/OpenAPI是UG與外部應(yīng)用程序之間的接口,它是UG提供的一系列函數(shù)和過(guò)程的集合。通過(guò)C/C 語(yǔ)言編程調(diào)用這些函數(shù)和過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)UG模型的構(gòu)建、編輯,裝配體的建立、遍歷,以及工程圖紙的創(chuàng)建等。UG/OpenAPI應(yīng)用程序設(shè)計(jì)牽涉到UG提供的頭文件(*.h)、庫(kù)文件(*.lib)以及C/C 語(yǔ)言編程環(huán)境,需要對(duì)VisualC 編譯環(huán)境進(jìn)行設(shè)置。下面給出了VisualC 6 0編譯環(huán)境設(shè)置方法及動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的創(chuàng)建過(guò)程。1)建立一個(gè)空的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)工程常用UG應(yīng)用開(kāi)發(fā)向?qū)в?種:UG/OpenAppWizard、Win32Dynamic LinkLibrary和MFCAppWizard(dll)。前

18、兩種向?qū)Р恢С諱FC類(lèi)庫(kù),第3種向?qū)Э梢哉{(diào)用MFC類(lèi)庫(kù)。intINNER_ok_cb(intdialog_id,void*client_data,UF_STYLER_item_value_type_p_tcallback_data)/*定義函數(shù)所需要的參數(shù)變量和UG對(duì)象*/ UF_STYLER_item_value_type_tvalue; #if(UF_initialize()!=0) return(UF_UI_CB_CONTINUE_DIALOG);/獲取執(zhí)行許可權(quán)限 /*畫(huà)圖所需要的函數(shù)*/UF_STYLER_ask_value(dialog_id,&value);/獲取浮點(diǎn)型數(shù)

19、值輸入框的內(nèi)容 UF_CALL(UF_MODL_create_hollow(thickness,face_lis,t&hollow_feature);/實(shí)現(xiàn)挖空特征#塑 料UG二次開(kāi)發(fā)技術(shù)在介入式診療器三維參數(shù)化建模中的應(yīng)用2006年 35卷 第4期UF_terminate();/終止執(zhí)行許可權(quán)限 return(UF_UI_CB_EXIT_DIALOG);編程中應(yīng)注意以下兩點(diǎn):1)字符串處理,UG/OpenAPI基本上采用的是標(biāo)準(zhǔn)C的字符串函數(shù),使用起來(lái)非常麻煩,很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。此時(shí),可以應(yīng)用C標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)intsprintf(char*buffer,constchar*format,a

20、rgument.)來(lái)處理,它的主要作用是格式化字符串,把整型或者浮點(diǎn)型的數(shù)據(jù)格式化成字符串。2)對(duì)話(huà)框嵌套調(diào)用,對(duì)話(huà)框回調(diào)函數(shù)定義界面中都有!CreatDialog復(fù)選框,將其選中;檢查對(duì)話(huà)框源文件中結(jié)構(gòu)體UF_STYLER_callback_info_tCOM BINED_cbsCOMBINED_CB_COUNT中回調(diào)函數(shù)后面的參數(shù)是否為!1,如果為!0,則手動(dòng)地將其改為!1才能調(diào)用下級(jí)對(duì)話(huà)框。4 結(jié)論基于參數(shù)化技術(shù)的UG二次開(kāi)發(fā),可以快速、準(zhǔn)確地建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù),利于修改和維護(hù)。對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō),使用方便,節(jié)省時(shí)間和成本4UG主菜單上,與UG的集成環(huán)境有機(jī)地結(jié)合在一起,具有良好的人機(jī)交互界面、可擴(kuò)充性和可移植性,操作簡(jiǎn)單方便;同時(shí)也為設(shè)計(jì)工作人員在UG中進(jìn)行類(lèi)似模型的二次開(kāi)發(fā)提供了很好的借鑒,具有一定的參考價(jià)值。參考文獻(xiàn):1 徐國(guó)生,周志雄,劉正恒.UG二次開(kāi)發(fā)技術(shù)在汽車(chē)沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用J.模具制造,2004(4):4-7. 出模標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的建立J.塑料,2005,34(1):93-96. 術(shù)研究J.現(xiàn)代制造工程,2004(1):42-44. 造與自動(dòng)化,2005,34(1):80-83. 清華大學(xué)出版社,2005. 北京:清華大學(xué)出版社,2002.(本文編