基于UG二次开发的数模汽车管路自动生成系统

模具工业2012年第38卷第7期11基于UG二次开发的数模汽车管路自动生成系统王超，廖敦明，袁贝，周建新，钱高峰，刘庆波1华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，湖北武汉430074；2武汉邦迪管路系统有限公司，湖北武汉430056摘要针对汽车管路检具CAD设计过程中UG无法识别数模文件特征标识的问题，采用三维直线拟合以及空间直线求交点等方法，获得精确的管路控制点，用UGOPENAPI及MFC技术开发出管路自动生成系统，系统采用OBDC与数据库文件进行交互，方便存储管路属性，为生成实际的汽车管路提供快捷简便的途征。关键词数模；管路；二次开发；UGOPEN中图分类号TG76；TP39文献标识码A文章编号100121682012070011435AUTOMATICGENERATIONSYSTEMOFAUTOMOTIVEPIPELINEIMSEDONSECONDARYDEVELOPMENTOFUGWANGCHAO，LIAODUNMING，YUANBEI，ZHOUJIANXIN，QIANGAOFENG，LIUQINGBO。1STATEKEYLABORATORYOFMATERIALPROCESSINGANDDIEMOULDTECHNOLOGY,HUAZHONGUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOKGY，WUHAN，HUBEI430074，CHINA；2WUHANBUNDYFLUIDSYSTEMSCO，LTD，WUHAN，HUBEI430056，CHINAABSTRACTINVIEWOFTHECHARACTERISTICMARKOFDITALLMODELFILESCANNOTBERECOGNIZEDBYUGINTHECADDESIGNPROCESSFORAUTOMOBILEPIPELINECHECKINGFIXTUREMETHODSSUCHASTHREEDIMENSIONALLINEARFITTINGANDDETERMINATIONOFSPACELINEINTERSECTIONPOINTWEREADOPTEDTOOBTAINTHEACCURATEPIPELINECONTROLPOINTSUGOPENAPIANDMFCTECHNIQUESWEREBOTHAPPLIEDTODEVELOPANAUTOMATICPIPELINEGENERATIONSYSTEMTHESYSTEMADOPTSODBCTOINTERACTWITHDATABASEFILEWHICHISCONVENIENTFORTHESTORAGEOFPIPELINEPROPERTYANDPROVIDESARAPIDANDSIMPLEWAYFORTHEACTUALGENERATIONOFAUTOMOTIVEPIPELINEKEYWORDSM舀TALMODEL；PIPELINE；SECONDARYDEVELOPMENT；UGOPENL引言管路是汽车制造业中不可缺少的零件，如汽车空调管路、EOCTOC油路冷却管路、制动管路和刹车管路等。用UG读取三维软件制作的管路文件收稿日期20120405。基金项目教育部新世纪优秀人才支持计划NCET一090396；【家数控重火专项2O12ZX040L2011，加T2ZX040L0O31。作者简介王超1988一，男汉族，湖北武汉人，在读硕士，主要从事三维CAD开发，地址湖北省武汉市华中科技人学材料成形与模具技术国家重点实验窜，电电子信箱WANGCHAOHALL1988126CORN。时，不能直接读取管路特征，必须重新拾取管路控制点，然后由控制点生成管路路径，而获取控制点并快速生成管路是汽车管路捡具制作中的首要步骤。现基于武汉邦迪管路系统有限公司的管路设计标准，以UGNX70为开发平台，CC为开发语言，在VISUALSTUDIO20L0环境下，使用UGOPENAPI技术开发汽车管路自动生成系统。2传统管路生成方式管路由管子段和护套段组成，如图L所示。在实际生产中，企业会给出管路数模文件以及管子和H；一M一A一一C一_一D一A一一C一一具一模一，”模具工业2012年第38卷第7期护套的控制点坐标。按照传统的管路生成方式，在使用UG读取数模文件后，获取商线段圆柱面管路两端面的中心点，由两点做直线，可以得到多条直线，然后相邻两直线求交点，从而得到管路控制点。将由数模文件得到的控制点与已给出的控制点进行对比，来检验数模文件是否正确及求出的控制点是否精确。连接各控制点，生成相连的直线段，在两相交直线段作与之相切的圆弧，所有直线段相交处作圆弧后，设定管子内径与外径，采用UG管路功能，沿着生成的路径扫略，从而生成管路。图1管路传统管路生成中存在以下问题若数模文件管路直线段端面偏差火，会导致生成的直线段不与管路直线段圆柱面的中心线重合；由于是从数模文件得到圆柱中心线，会存在少量偏差，这就使得空间中相邻的两直线并不相交，而UG自带的两直线求交点无法解决这样的问题，导致生成的点不符合要求的精度，即所得到的点并不是两直线的交点；数模文件管路直线段圆柱面往往是2个或多个片面，要获得较精确的管子控制点，必须考虑所有片面，传统方法并没考虑这些。围绕以上L个问题，为缩短管路设计时间，提高管路设计精度，需对UG进行符合管路设计要求的二二次开发。3基于数模的管路系统功能设计管路生成系统的功能设计如图2所示。管路生成系统由4个功能模块组成，分别为添加控制点、修改控制点、导入导出控制点和管路属性。添加控制点是此系统中主要模块，快速地添加控制点能为生成管路节省人量时间。在此系统中，根据设计人员的不同要求，考虑管子数模文件的情况，设计多种用于生成控制点的方式，添加控制点的方式有4种1点构造器。能够生成指定的坐标点，也可以通过识别器获取环境中的现有点、交点以及圆弧中心点等。2直线段。管路数模文件中有时会存在圆柱轴线，求两轴线交点即为控制点，用UG打开数模文件时无法识别特征，这样的轴线在UG中都是1阶B样条曲线，因此要获取相邻两轴线，即相邻的两条B样条曲线，将其转换为直线，运用两直线求交点算法就可以获得控制点坐标。3圆柱面。依次选择管路直线段圆柱面，可以生成相邻圆柱中心轴的交点。这种方式用户使用最多，以下将会重点阐述这种方式。4多段圆柱面。数模文件的圆柱面可能分成几片，考虑所有的片面能使控制点精度更高。修改控制点主要是调整控制点顺序。管路的生成具有方向性，此模块能够让用户调整控制点选择顺序，达到正确要求。导入导出模块是利HJODBCOPENDATABASECONNECTIVITY，开放数据库互连读写数据库，ODBC提供了一组对数据库访问的标准API。利用ODBC管路生成系统添加控制点修改控制点导入导出控制点管路属性上上_LLL上上L_L多上置翻恢弯簪直圆段删顶转导导复曲路管管点线柱圆除移置排入出数半内予Z面柱动底序据径外材规料格面径图2管路生成系统功能设计模具X,JK2012年第38卷第7期可以方便获取数据库中已存在的管路控制点以及弯曲半径，从而生成管路，并可恢复上一次操作的数据。管路属性模块可调整管路弯曲段属性、管路内外径，选择管子材料，设定管子规格，按照指定要求来设计管子。4系统实现系统实现主要分为生成控制点、生成管路以及搭建界面平台。其中生成控制点有2个难点一是三维直线的拟合，用于求解数模管路的直线段圆柱面的中心线；二是三维空间直线求交点，分为直线共面和非共面2种情况。IPDAYP据CPDC132采用圆柱面方式生成控制点时，按照设定的方IY式，在圆柱面切线方向上每隔一定距离生成一个点、LP、P2、，用此3点作圆，并获得圆中心点A，如图3、L所不。、L管路直线段圆柱面生成的圆中心点CPL中心点B图3圆柱面生成点云心点A进行多次取点画圆，并获取圆的中心，生成一组中心点A、C，由这些中心点拟合出一条最优中心线，此中心线即为管路直线段的最佳中心线。通过借助旋转矩阵的三维坐标变换，将三维坐标二维化，并采用最小二乘法求解最优拟合直线。图4所示空间中存在一组点A、C，设定】线为最佳拟合直线，首先经过旋转变换，将坐标轴绕Z轴旋转0，使坐标系轴与在XOY上的投影平行，Y轴与J已垂直，将变换方式表示为FXC00IN0OLMIYLISIN0COS0OLIYL1I，LL00LJ经过转换之后，在OXY面上投影如图5所，坐标点A、C在新坐标系中的坐标点为，由图5可知，在绕Z轴旋转变换0角后，坐标点Y满足图4三维直线拟合图5直线L在平面OXY上的投