圖紙自動化生成系統的設計與實現

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

1 引言

隨著CAD基礎理論和應用技術的不斷發展,對CAD系統的功能要求也越來越高。設計人員不再僅僅滿足于借助CAD系統來達到“甩圖版”的目的。而是希望它能從本質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造性的高層次思維活動中。

在工程設計中,一個種類產品的型號往往有很多種,新型號產品在空間結構上繼承了現有的產品.它們的幾何拓撲結構一致,只是在尺寸、比例、技術要求等方面存在差異。因為與已有產品有很多共同之處,所以新型號產品的圖紙常常在現有同類產品圖紙的基礎上進行修改和調整得到。即便如此,這仍然是個很煩瑣的工作,效率很低并且容易出錯。

為了惟一確定地描述工程設計對象,幾乎任何一幅工程CAD圖紙都不僅包含描述對象幾何拓撲信息的各種圖素,還包括描述圖索具體大小、形位公差和上下偏差的標注,描述圖形對象特定應用的技術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,真正起到工程設計交流和交換信息的紐帶作用。所以對于空間拓撲結構一致的同系列產品,圖紙中的幾何信息可以重復利用,而對于非幾何信息,把它們與數據庫中的字段一一對應起來,就可以把數據庫中的數據反映到圖紙上。

    2 母圖的定義

定義l(變元):同一系列產品的圖紙中可能發生變化的元索稱作變元。

變元通常是尺寸標注、形位公差、技術要求、明細欄內容以及標題欄內容等文本信息。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據庫字段("實參")的對應關系。

定義2(母圖):母圖就是標識了變元、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,能把同一系列產品圖紙的幾何信息加以重復利用,它是同一系列產品圖紙的模板。在母圖中通過標識,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展屬性.通過有無擴展屬性就可以區分變元與普通元素。

產品的各個部分不是孤立的.它們之間存在相互依賴或制約的關系,所以圖紙中的元素也存在相應的約束關系。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,它們在尺寸驅動過程中不發生變動;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,同系列產品圖紙中的圖形元素是不變的,所以定義母圖時只需考慮尺寸約束。尺寸約束體現到母圖中就是變元約束。

    3 數據庫構造

在圖紙自動化生成系統中,生成圖紙所需的各要索都直接來源于數據庫。數據庫不僅是用戶和系統之間的媒介和緩沖,還可以方便的管理生成的圖紙,使圖紙的產生和CAD軟件的繪圖系統分離成為可能。

    3.1 母圖庫設計

每份圖紙的生成都離不開母圖和變元值,一種產品可能有若干個母圖,所以母圖庫中須有產品表、母圖表、變元表三種類型的數據表。由于各種產品的變元都不同,它所對應的變元表的結構也不同,所以每個產品表都有一個變元表與之對應。

母圖庫各數據表的字段結構大致如下(為了直觀啟見,各表都已大大簡化。以“#“結尾的字段代表主鍵,以“#”結尾的字段代表外鍵)。

產品表設計:(產品編號#,產品名稱,變元表名,約束庫名,刪除標志,狀態,...)。

母圖表設計:{母圖編號#,母圖名稱.產品編號*.母圖,用戶,更新時間,版本,側除標志、狀態,...)。

變元表設計:(產品型號#,產品編號*,版本,更新時間,用戶,狀態,外徑,內徑,粗糙度,...)。
變元表中的外徑、內徑、粗糙度是指的變元名稱,它根據指定的變元名稱變化而變化,其數量也會隨著變元數目的增減而增減。變元表在產品的第一個母圖人庫時建立或更新。

在設計過程中,母圖有可能進行了更改.某一型號產品的圖紙也可能進行更改,為了使操作具有可逆性和可迫溯性,需要記錄數據的版本、操作人員以及操作環境等信息。不同的用戶同時對某一型號產品的變元表進行編輯時,會產生沖突,為了防止沖突的發生,在變元表每個記錄中設置一個狀態標志,如果有用戶正在更改產品的圖紙,就把相應的記錄設成出庫狀態,在出庫狀態下,記錄不可更改,這樣保證了數據的完整性。
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。在數據庫管理系統中,一個數據表的最大字段個數是有限制的,如果一張母圖的變元數超過了數據表的最大字段數,應再考慮增加該產品對應的變元表的個數。

    3.2 約束庫設計

根據實際需要,在圖形繪圖過程中可能會對原有圖形進行修改,但只對基本變元值修改是不夠的。為了保持產品圖形數據的一致性和完整性,必須對一些元索進行約束求解。本系統設計了約束集規則,使得圖形數據庫系統可以在一些變元值變化時,實現整個產品相關變元一致的更新。為了能夠保留圖紙約束信息,系統設計了相應的約束庫,以保留某些變元的約束情況。

約束庫:(約束編號#,產品編號*,約束標志號,約束條件,狀態,...)這里的約束條件是一個表達式,符合系統事先約定的規則,代表圖元間的各種約束關系。為了求解約束表達式,系統同時設里解析函數,可以針對不同的約束情況解析獲取相應的變元信息。

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

母圖數據庫的建立,使得系統保存了生成新圖紙必須的圖形信息和基本參數信息;約束庫的建立,便得用戶可以根據實際情況建立特定的約束條件,通過程序或利用數據庫的觸發機制,在用戶向變元表輸人數據時激活相應的約束,自動審核或修改特定的變元值。

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