（机械电子工程专业论文）基于realcad系统的参数化图形库的开发与研究.pdf

摘要 摘要 参数化技术和模型特征技术是当前c a d 技术研究的非常重要的内 容，并广泛的应用于各种c a d 系统之中。本文以c a d c a m 集成软件 r e a l c a d 为平台，在对该软件的各个模块以及提供的各种二次开发工具 熟悉和掌握的基础上，引用了特征技术的概念与方法，并结合参数化技 术，开发出基于r e a l c a d 的标准件图形库。 本课题的主要目的是对r e a l c a d 进行二次开发，建立一套适用于中 国标准和习惯的图形库系统。本文围绕建立基于r e a l c a d 的参数化图形 库系统的方法进行研究，所做的主要工作为： 1 ) 利用v i s u a lb a s i c 6 o 和m i c r o s o ra c c e s s 数据库系统，参照机械 设计手册和相关国家标准，建立标准件图形参数库，实现对图形尺寸 参数的动态操作。 2 ) 利用特征技术建立简单的模型库，通过编制的程序，将数据库和 模型库两者有机的结合起来。 3 ) 编写的文件转换程序，通过提取图形的d x f 文件的数据信息，生 成相应的可嵌入的c a db a s i c 文件。用户通过该程序可以方便地反复调 用图形。 关键词：r e a l c a d ，二次开发，参数化设计，特征技术，图形库，d x f 武汉工程大学硕士学位论文 a b s t r a c t t b et e c l 】i l o l o g i e so fp a r 啪e t r i cd e s i g na n df - e a t u r e b a s e dm o d e l i n ga r e v e r yi m p o r t a n ti nc u r 托n tr e s e a r c ho ft h ec a dt e c h n o l o g y ，a n da r eo r e n u s e d i nc a ds y s t e m s u s i n gt h o s et e c h n l q u e so nb a s e m e n to ff h m i l i a r i t ya i l d m a s t e r yo ft l l em o d u l e so fr e a l c a da n di t ss e c o n dd e v e l o p m e n tt o o l s ，a g r a p h i c s1 i b r a wo fs t a n d a r dp a r t s i sb u i l to nt h ep l a t f o n no fi n t e g r a t e d c a d c a ms o 矗w a r er e a l c a d t h em a i no b j e c to fm i sr e s e a r c hi st o c a r 叮o nt h es e c o n 出呵 d e v e l o p m e n to fr e a l c a da n dt os e tu pag r 印h i c ss y s t e mt h a ti s s u i t e dt o c h i n e s es t a n d a r da n dh a b i t t h i sp 印e rm a i n l yc o n c e m st h em e m o d so f b u i l d i n gt h ep a r a m e t r i c 黟a p h i c sl i b r a r yf o rs t a n d a r dp 甜sb a s e do nr e a l c a d s y s t e m t h em a i nr e s e a r c hw o r ki n c l u d e sf o l l o w i n ga s p e c t s ： 1 ) 1 、h r o u g hr e f e r r i n gt om ei n f o 咖a t i o no fm a i l u a l f o rm e c h a i l i c a l d e s i g na n dt h ec h i n e s es t a l l d a r d s ，t h eg e o m e t r i cs t r u c t u r ep a r a m e t e rd a t a b a s e h a sb e e ne s t l b l i s h e db yu s i n gv i s u a lb a s i c 6 0a n dd a t a b a s es y s t e mo f m i c r o s o ra c c e s s 2 0 0 0 2 ) u s i n gm ef e a t u r e b a s e dm o d e l i n gt e c h n 0 1 0 9 y ，as i m p l e m o d e l d a t a b a s eh a sb e e ne s t a b l i s h e d t h ep a r a m e t r i cd 砒a b a s ea 1 1 dm em o d e l d a t a b a s ec a i lb ei n t e g r a t e dt o g e t l l e r b yp r o g r a m 3 ) b yt h ec o n v e n i n gp r o g r a m ，d a t ai n f b m a t i o no fe x n a c t e df o m t 1 1 e d ) ( ff i l et oc o r r e s p o n dw i t l ls o m ed r a w i n gc a nb ec h a n g e di n t ot h ec a d b a s i cf i l e a sar e s u l t ，t h eu s e r sc a n 打a i l s f e r t h ed r a w i n gc o n v e n i e n t l ya 1 1 d r e p e a t e d l y k e y w o r d s ：r e a l c a d ，s e c o n d a r yd e v e l 叩m e n t ，p a r a m e t r i cd e s i g n ，f e a t u r e t e c h n o l o 西e s ，g r a p h i c sl i b r a r y ，d ) ( f 2 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研 究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识 到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：往弹 d 6 年古月媚 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解我院有关保留、使用学位论文的规定，即： 我院有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅。本人授权武汉工程大学研究生处可以将本学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存和汇编本学位论文。 保密o ，在年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密矾 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名：殛徉 0 6 年岁月珥日、 指导教师签名：，仫怛屋 训年凼莎盾 第1 章概述 1 1c a d 系统概况 第1 章概述 计算机辅助设计( c o l n p u t e r d e dd e s i g j l ，c a d ) 是用计算机硬件、软 件系统辅助人们对产品或工程进行设计、修改及显示输出的一种设计方 法【。它将计算机高速而精确的运算能力、大容量存储和处理数据的能力、 灵活的图形及文字处理能力与工程技术人员的创造性思维能力及分析判 断能力结合起来，从而大大改善设计质量，提高设计效率。c a d 是2 0 世纪最杰出的工程技术成果之一，是用高新技术改造传统产业、加快国 民经济发展的一项关键技术，也是先进制造技术的重要组成部分【2 训。 c a d 作为信息技术的一个重要组成部分，将计算机高速、海量数据存储 及信息处理能力与人的综合分析及创造性思维能力结合起来，对加速工 程和产品的开发、缩短设计制造周期、提高质量、降低成本、增强企业 市场竞争能力与创新能力发挥着重要作用。无论是军事工业还是民用工 业，无论是建筑行业还是制造加工业，无论是机械、电子、轻纺产品， 还是文体、影视广告制作都离不开c a d 技术。c a d 技术是企业信息化 的重要技术基础，也是企业进入国际市场的入场券f 5 1 。 近些年来，o 如r 从一开始只能画一些简单的二维图形( 由于计算机 的运算速度和图形功能的限制) 到后来逐渐发展的三维线框模型、三维 面模型直至三维实体模型6 】。以微机平台、w i n d o w s 操作系统以及i n t e m e t 网络技术为特征的新一代企业信息化体系正在深刻影响着c a d 技术的应 用及发展【7 】，o 气d 理论研究与软件开发成果也日新月异。 从方法学的角度看，在。气d 中人与计算机密切合作，在决定设计策 略、信息处理、修改设计及分析计算等方面充分发挥着各自的特长。从 技术的角度看，6 0 年代初出现的q 如主要解决自动绘图问题，随着计算 武汉工程大学硕士学位论文 机硬、软件技术及其它相关技术的发展，现在。气d 己成为一门综合性应 用技术，它涉及到以下基础技术。 1 ) 图形处理技术。如二维交互图形技术、三维几何造型及其它图形 输入输出技术。 2 ) 工程分析技术。如有限元分析、优化设计方法、物理特性计算( 如 面积、体积惯性矩等) 、模拟仿真以及各行各业中的工程分析等。 3 ) 数据管理与数据交换技术。如数据管理、不同c a d 系统间的数 据交换和接口等。 4 ) 文档处理技术。如文档制作、编辑及文字处理等。 5 ) 软件设计技术。如窗口界面、软件工程规范及其工具系统使用等。 o d 不是完全的设计自动化，它是将人的主导性与创造性放在首要 地位，同时充分发挥计算机的长处，使二者有机地结合起来，因此人机 信息交流及交互汇作方式是。气d 系统最显著的特点。 1 2o 如系统的类型 1 1 信息检索型系统 只是利用计算机进行电子文档管理。首先是将产品进行分类。例如， 将模具标准图样、典型结构、工艺文件等，经过分类编码存入计算机系 统数据库中使用时，只要按名调出即可。优点是开发容易，投资少，缺 点是没有通用性。 2 ) 查询修改型c a d 系统 是对信息检索型设计系统的一种改进。当从计算机中将所需要的那 部分图形或资料调出后，在屏幕上显示这些内容，设计者对显示内容进 行判断，对不满意处以人机交互方式进行修改和补充设计。配上参数化 设计，就更显示出系统的高效率。 3 ) 自动设计型系统 第1 章概述 将设计中的问题归结为数学描述式，建立起优化设计的目标函数。 当设计者分析设计任务后，向系统输入初始数据，该系统便完成全部运 算，并将计算结果与最优目标进行比较，然后修改输入参数并再次循环。 这类系统以数字计算为主，为很少需人参与的自动设计，适用于一些小 的部分的设计。 4 1 交互型q 气d 系统 是当前c 佃c - m 系统所采用的主要形式。它的特点是，把计算机 系统所具有的计算速度快、计算精度高、数据存储量大、耐重复工作和 不易出错等优点，同人在工程设计中的主导作用结合起来。人在工程设 计中的主导作用，表现在对复杂问题的特殊理解能力和判断能力，以及 许多目前尚不能完全用数据和公式表达出来的丰富经验。 由于各种原因，包括现有的软件以及新开发的软件都需要预先的投 刭剐。因此大多数c a d 系统仍仅用于绘图，还没有现成的真正的设计软 件。真正的设计系统由于经济原因，并且针对性太强，适用范围很窄， 较难适应千变万化的具体零件的工艺设计，对首次使用的用户是不合算 的。 1 3c a d 技术的特点 q d 技术是一项综合性的，集计算机图形学、数据库、网络通讯等 计算机及其它领域知识于一体的高新技术；是先进制造技术的重要组成 部分；也是提高设计水平、缩短产品开发周期、增强行业竞争能力的一 项关键技术。与传统的机械设计相比，无论在提高生产率、改善设计质 量方面，还是在降低成本，减轻劳动强度方面，c a d 技术都有着巨大的 优越性。主要表现在以下几个方面【9 1 ： 1 ) 使传统的设计计算程序化，减轻工程设计人员的计算强度合重复 性工作，提高设计的正确率，提高设计工作效率，缩短设计周期，加速 武汉工程大学硕士学位论文 产品的更新换代。 2 ) 用计算机来表示产品的模型，使物理模型可视化、数字化、参数 化和变量化，设计人员可以在设计过程中观察到设计的对象，并作必要 的修改：特别使对系列化的产品设计，只需在原有的设计基础上作少量 的修改，就可成为新的产品设计方案。 3 ) 有利于产品的标准化、通用化、系列化，且有利于与计算机辅助 制造、计算机辅助管理技术相结合。 采用a 气d 技术进行产品设计不但可以使设计人员“甩掉图板”， 更新传统的设计思想，实现设计自动化，降低产品的成本，提高企业及 其产品在市场上的竞争能力；还可以使企业由原来的串行式作业转变为 并行作业，建立一种全新的设计和生产技术管理体制，缩短产品的开发 周期，提高劳动生产率。如今世界各大航空、航天及汽车等制造业巨头 不但广泛采用c a d c a m 技术进行产品设计，而且投入大量的人力物力 及资金进行g 捌c a m 软件的开发，以保持自己技术上的领先地位和国 际市场上的优势。总的来说，c a d 技术具有以下特点： 1 ) 缩短产品开发周期：由于计算机运算速度及数据查询速度极快， 用户根据设计目标向计算机发出指令，计算机则根据人的意图做出反应。 对特定的产品，利用专门的软件或程序，设计速度可以提高几十倍。由 于计算机能够直观地将设计结果展示出来，设计者根据计算机的显示可 以做出快速的反应。在计算机上修改设计比在图纸上修改要容易得多， 而且计算机能提供复制、查询等功能。因此采用c a d 系统能够极大地提 高设计效率。 2 ) 提高产品设计质量：由于计算精度高和便于优化设计，设计人员 在具备专业知识的基础上，利用c a d 手段可以完成更高质量的设计。设 计人员利用实体造型可以直观地在计算机中将产品制作出来。采用先进 的参数化设计、相关数据库技术可以最大限度地避免设计上的疏忽。 3 ) 降低生产成本：由于c a d 能够缩短设计、加工和装配的时间，降 第1 章概述 低废品率，减少库存，所以将大大降低企业的生产成本。 4 ) 提高管理水平：c a d 系统所生成的设计结果主要是计算机数据， 保存和检索都比较容易。在已经建立企业内部网的前提下，采用产品数 据管理技术易于实现全局性的管理，提高企业的管理水平。 如今，q 狮技术已进入到人们的日常生活中，在电影、动画、广告 和娱乐等领域大显身手。电影拍摄中利用。如l 技术已有十余年的历史。 动画和广告制作中也充分利用了计算机造型技术，实质上也是一种虚拟 现实技术。虚拟现实技术还被用于各种模拟器及景物的实时漫游、娱乐 游戏中。 近十年来，在c i m s 工程和o d 应用工程的推动下，我国计算机 辅助设计技术应用越来越普遍，越来越多的设计单位和企业采用这一技 术来提高设计效率、产品质量和改善劳动条件。目前，我国从国外引进 的c a d 软件有好几十种，国内的一些科研机构、高校和软件公司也都 立足于国内，开发出了自己的a m 软件，并投放市场，我国的o m 技 术应用呈现出一片欣欣向荣的景象。 1 4 o 蛐系统的发展趋势 随着a d 技术的不断研究、开发与广泛应用，对q 蛐技术提出了 越来越高的要求。q 狮技术正向着集成化、智能化、并行化、网络化、 虚拟化和标准化的方向发展【m 1 4 1 。 1 1 集成化与智能化 集成化就是共享数据。集成c a d 能缩短产品研制周期，增强企业的 竞争力。其中计算机集成制造系统是集成发展的一个重要方向。 初步的智能化表现在c a d 软件的人性化、使用方便，典型是应用动。 态导航技术，引导设计者一步一步地进行设计。将专家系统技术与c a d 技术结合起来，是智能化a 蛐 系统发展的必然趋势。 武汉工程大学硕士学位论文 孙网络化与并行化 a 气d 的公用信息、图形、编码、标准零部件等都存贮在服务器的公 用数据库中，用户a 如工作站通过网络共享其中的数据，进行各自的工 作，交换所需要的中间处理数据和最终结果。网络化为应用计算机的各 部门实现信息共享、协同作业提供了物质基础条件。 o m 的集成化与网络化为实现a 狮并行化提供了软硬件基础。o 蛐 并行化是指产品的方案设计、概念设计、详细设计、分析设计、工艺设 计、加工仿真各阶段工作在各设计部门同步进行，各部门的设计信息共 享，并以规定流程实现交流、反馈，同时对各阶段设计中的问题进行修 正，保证能在方案完成的同时，产品即可加工出来。并行化c a d 是全新 的。如组织形式，最大程度地缩短产品研制周期，是大型企业实施c a d 的发展趋势。 3 1 虚拟设计 虚拟化a 蛐是利用虚拟现实技术发展而来的一种新的设计系统。可 以在虚拟的现实环境中对模型进行各种角度的观察，这对缩短产品周期， 节省制造成本有着重要的意义。 4 1 规范化 规范化的趋势体现在数据模型的标准化、数据交换格式的标准化及 c a d 资源的规范化三个方面 1 5g 气d 系统的发展热点 目前用于机械产品设计的a 气d 系统研究的热点问题随着科学技术的 发展和生活水平的提高，顾客对产品的复杂程度和交货期的要求也越来 4 越高，只有借助于现代化的设计手段和先进的设计方法才能满足这些要 求。因此，面向机械产品设计的a 系统研究的热点问题主要是： 1 ) 支持的协同设计的。牺系统 第1 章概述 设计工作是一个典型的群体工作，群体成员既有分工，又有合作。 因此群体的工作由两个部分组成：一是个体工作，群体成员应完成的各 自分工的任务；另一是协同工作，因为群体工作不可能分解为互相独立 的个体工作，群体成员之间存在相互关联的问题。因此，改变传统的作 业方式，在并行工程方法指导下，采用以i n t e m e t 为基础、面向项目组的 分布式协同工作方式，促进企业内部和企业间的合作，加速产品开发过 程中复杂信息的传递，缩短产品开发周期。 2 1 面向产品创新设计的c a d 技术 创新是产品设计的灵魂，如何利用q 气d 技术来支持创新，以成为 c a d 和c i m s 领域的一个研究焦点。目前只能提供一些启迪方法，如存 入大量多媒体设计数据，并通过网络方便地供设计人员查询，从而可能 引导出意想不到的富有创新的设计。又如利用c s c w 工具，通过直接讨 论方式来相互启发，产生新的设计思想，促进创新设计。提高企业创新 能力。但需要强调的是：在产品设计过程中的创新，不是源源不断地创 造出新的零部件，而是如何利用现有的资源，创造出新的原理和新的方 法，实现新的功能。 3 ) 提供建库工具 实践表明：尽管面向顾客的产品变化较快，但构成产品的零部件相 对稳定。据我国有关统计资料表明，每增加一个新零件，年平均费用增 加2 0 0 0 - 4 0 0 0 元人民币；而另一份资料也显示，机械企业中按其零部件特 性分类，约5 0 的零部件属于标准件和外购件，其成本占1 0 ；通用件 和相似件占4 0 ，成本占2 0 ；而根据顾客要求设计的特殊零部件只占 1 0 ，成本却占了7 0 。因此，对零部件数量的控制，其意义不只是少 出几张工程图，它节省了大量的费用，所以，在产品设计中应尽量采用 标准件和外购件。 较为先进的a d 系统应提供标准件和常用件的建库工具，用户可以 利用交互方式输入零件图形，然后由o d 系统进行参数化设计完成建库 武汉工程大学硕士学位论文 工作。同时，图库管理应利用成组技术和相似性原理，采用标准化技术、 模块化技术，建立标准化、模块化和系列化设计体系，改变传统产品结 构，充分利用现有的标准件和己有的零部件，进行新产品的设计，快速 响应市场需求，降低成本，提高质量。 1 6 图形库与c a d 系统 1 9 7 3 年美国瑟夫哈林顿博士c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t l l r i n g 一 书中首次提出( c 0 m p u t e ri n t e 铲a t e dm a n u f a c t i l f i n g ) 的概念，图形管理系统 是一个先进的思想，但是由于当时技术水平的限制直到8 0 年代初这个思 想才被制造领域重视并采用。近十余年来在市场竞争的激励与相关技术 进步的推动下图形管理系统在实践中被不断充实完善与发展。 图形管理系统是目前a 别。廿p c a m 系统中最能明显发挥效益的 环节之一。其在实现设计加工自动化，提高加工精度和加工质量缩短产 品研制周期等方面发挥着重要作用，在诸如航空工业汽车工业等领域有 着大量的应用。 随着计算机运算速度、图形处理能力及图形学理论的发展，图形数 据库正在从原来简单的辅助绘图( d r a f t i n g ) 向成为真正能够辅助设计 ( d e s i g l l ) 的工具发展。 1 1 概念设计：根据市场需求及可利用资源，对新产品作宏观上的轮 廓设计，这一过程同时也包括对新产品的一些概念性的创新，输出的结 果是新产品的概念性分析模型及草图。 2 ) 设计分析：对概念设计输出的结果针对不同的拓扑结构和参数进 行仿真模拟，并根据不同结果修整概念模型。 3 ) 详细设计：这是产品的真正结构设计阶段。由概念模型和分析产 生的数据对详细设计起着重要的指导作用，同时详细设计的结果也要进 行必要的分析，并适时根据需要修改概念模型。目前的数据库系统大都 第1 章概述 提供详细设计手段，而很少把它和概念设计及分析联系起来。 4 ) 文档设计：各设计阶段都根据不同的需求产生相应的文档以使从 产品市场需求到开发制造及销售能够有机地组织起来。 1 7 目前国内外主流c a d 产品 目前，国内外c a d 软件有很多，不同的。牺软件的功能、特点又 各不相同，以下为一些主流的a 蛆产品。 1 1u g ：u g 起源于美国麦道飞机公司，是一个交互式叫o m 系 统，主要在工作站上运行。u g 的q 蝴 功能实现了目前制造行业中标准 的工程技术、设计和绘画功能的自动化；而其q m 功能是在设计完成之 后，输入制造信息( 例如刀具直径、切削用量等) ，就可以自动生成一个刀 具位置源文件( c l s f ) ，该文件可用来驱动任何数控机床。u g 是一个全三 维、双精度系统，可以用它来精确地描绘任何几何形状。通过组合这些 形状，可以设计、分析产品以及生成产品图。所有u g 的c a d i ，c a m 功 能都是通过一系列菜单或图标i c o n 和提示信息与用户进行交互的，这样 用户对u g 好学且容易掌握。 2 1a u t o c a d ：a u t o c a d 是由美国a u t o d e s k 公司推出的专门用于计 算机绘图设计工作的软件，主要在微机上运行。它是当今世界上最为广 泛应用的计算机辅助设计软件之一，不但具有强大的绘图编辑功能，而 且还具有开放的体系结构，易于对其进行二次开发。它有两大专业功能， 一是机械设计功能，二是建筑设计功能。它是一种功能强大的二维设计 软件，是工程师进行设计必备的工具，工程图是一种国际标准的工程师 语言，它简洁地表达了零件的信息，只要经过学习，工程师可以迅速理 解工程图表达的零件的几何形状和工艺信息。在经过了十多次版本升级 之后，自1 4 0 版本开始，a u t o a d 的绘图功能更加强大，手段更加灵活。 它可以将用户与设计信息、用户与设计群体、用户和整个世界紧密地联 武汉工程大学硕士学位论文 系在一起，提高用户的设计效率，发挥用户的创造能力，帮助用户把理 想和构思转化为现实。二维作图是a u t o q d 的基本应用，但a u t o c a d 三维作图功能却提供了展现设计构想及用立体的眼光观察设计结果的工 具。在三维空间观看实体能给你一个真实形状和构造的感觉 3 ) s o h d e 电e ：s o l i d e d g e 是美国u g s 公司的中档c a d 系统。它是 为机械设计量身定制的。气d 软件，从零件设计、装配设计到工程制图， 各种功能无所不在，并提供了应用于钣金、塑料和管道设计等专业过程 的特征。它为设计工程师从二维绘图过渡到三维实体建模设计提供了 个无风险的通路。s o l i d e d g e 软件最突出的特点就是独创的流技术 ( s t r e 锄t e c h n o l o g y ) 。通过使用该技术，使软件的界面非常简洁。该技术 把每一个造型、装配或绘图的步骤分为若干阶段，每个阶段都有操作导 航，可以采用面向对象的技术选中实体进行编辑，编辑时可以选择某阶 段的信息来进行修改，提高了软件的易学易用性。 4 ) p r 她i i l e e r ：p r o e n g i n e e r 系统是美国参数技术公司( p a r a m e t r i c t e c h i l o l o g yc o r p o r a t e 简称p t c ) 1 9 8 8 年的产品，具有参数化特征建模能 力，是国际著名的三维o d 软件之一。整个系统建立在统一的数据库上， 具有完整而统一的模型，能将整个设计至生产过程集成在一起，它一共 有2 0 多个模块供用户选择，是一个非常庞大全面的机械设计软件，具有 强大的装配、工程图、分析、模具、曲面、钣金、布线、复合件、管道、 焊接、数控加工等功能。 通过对比上述软件，得出以下结论： 1 ) u g 软件在工作站中使用，其功能强，具有诸多功能模块，它是 现今q 蝴o m 组合软件的主流。它基本上可适应于各个行业的a 设 计。u g 是由世界著名的q d 开发公司e d s 与i n t e 呼a p h 共组的新公司， 其特征核心和几何核心均是世界领先水平的。但是其价格昂贵，u g 工作 站的全套设备费用要以数百万元计，这就限制了它的大量推广应用。 2 ) a u t o o 气d 软件最强大的功能是平面设计功能，可用于机械设计和 第1 章概述 建筑设计。它的平面设计功能与早期工程设计图要求保持了较密切的联 系，这从a u t o c a d 的完善的平面绘图功能和文本编辑功能可以看出。可 以说，a u t o o d 的平面设计功能是如此强大，以致于它的三维设计功能 几乎被埋没。由于a u t o c a d 开始的应用环境就是面向微型机的，随着微 机不断升级优化，a u t o c a d 的应用也越来越广泛。 3 ) s o l i d e d g c 软件采用的是e d s 公司的c a d 软件几何核心，与特征 核心p a r a s o l i d 的结合造就了一套真正友好与威力强大的实体核心软件。 s o l i d e d g e 具有较强的平面界面图和三维实体图设计功能，它也是一种微 机级的。气d 应用软件。其价格数万元左右，也是一种适于推广应用的 c a d 软件。 1 8 基于r e a l c a d 标准件图形库开发的目的和意义 r e a l c a d 是由c a da u s t r a l i ap t yl i m i t e dc o m p 锄ya n da s s o c i a t e d d e v e l o p m e n tc o m p 如y 开发的。如l 应用软件系统。系统起点高、功能全、 应用性能良好。r e a l o 气d 在澳大利亚和欧洲有着广泛的应用市场。但由 于其系统界面和工程应用标准不符合中国标准，所以该软件并未在我国 推广。 整个系统具备如下功能和特点： 1 ) 相对于目前主流的q 气d 软件，该软件价格便宜，使其具有大量 推广应用的前景。 2 ) r e a l c a d 具有独立的程序开发功能，g 蛐b a s i c 程序设计语言， 这是r e a l q 姬标准软件包的一个部分。c a db a s i c 易于掌握，使用简单。 可在用户界面中进入，编制的程序可以加速重复地执行任务。 3 ) r e a l q d 具有适应实体造型设计工作的三维功能，同时具有动画 设计功能及c a m 的加工功能。软件应用涉及到二维工程图、三维造型、 程序设计及运算、加工制造、模拟加工等方面。 1 l 武汉工程大学硕士学位论文 4 、软件操作对用户要求低，具有良好的帮助系统。 5 1 该系统兼容性能好，可以生成d ) 口文件。直接与a u t o a 如i 等应 用软件进行图形转换功能。使得二维绘图及三维造型过程变得方便、快 速、整个系统在技术上和实用性方面处于国内领先水平。 1 9 本课题的主要工作和价值 本课题以应用系统软件的形式提交研究开发成果。软件的开发工作 从两个方面进行：一是对软件的系统进行开发，建立拥有全中文界面的 对话框的中文软件系统。得到q da u s t r a l i ap t yl i m i t e dc o m p a n ya n d a s s o d a t e dd e v e l o p m e n tc o m p a n y 的授权。二是结合中国工程实际，从设 计标准入手，建立标准件图形库系统。 本文主要阐述的是在r e a l c a d 系统基础上，建立参数化标准件图形 库系统和图形文件转换程序的思路和方法。本课题来源于湖北省教育厅 2 0 0 1 年国际合作项目“结合中国工程实际开发推广r c a l c a d 软件”( 项 目编号2 0 0 1 g 2 0 0 0 1 ) 。主要包括两方面的内容，即： 1 1 利用特征的概念和方法，建立参数化标准件图形库； 2 1 编写的文件转换程序，通过提取图形的d 文件的数据信息，生 成相应的可嵌入的q 蝴b a s i c 文件。非专业用户可以通过该程序使定义 的不能重复调用的图形也能够方便地反复调用。 其使用价值有以下几点： 1 1 建立了标准零件图形库系统，提高了r e a l o 气d 系统的使用效率； 2 ) 允许用户自定义图形参数，可以生成同族零件的非标准件； 3 1 编译的文件转换程序，使用户不需掌握程序设计语言也能实现图 形的反复调用。 第2 章软件的选取与数据库的建立 第2 章软件的选取与数据库的建立 2 1 基于r 明l c a d 的二次开发工具对应的优缺点 基于r e a l o 蛐l 的二次开发工具有两种，即：基于r e a l c a d 的应用 编程接口( a - p i ) 、基于r e a l c a d 的q db a s i c 程序设计语言。采用上 述两种方式，都可以达到开发标准件图形库的目的。上述不同的方式各 有不同的特点。 2 1 1 基于r e a l a 蝴的应用编程接口( a p i ) 功能介绍 基于r e a l c a d 的应用编程接口( a p i ) 允许外部的动态链接库( d u 。) 来控制r e a l c a d 。可以用它来设计菜单栏，对话框，并可以插入、删除、 选择编辑实体。基于r e a l a 如的应用编程接口( a - p i ) 开发的动态链接 库( d l l ) 的名字必须以n c 开头，并以d l l 为后缀名。编译好的d l l 程序必须放置在r e a l o d 的根目录下。然后使用r e a l o 气d 的工具菜单 的装载应用程序命令。一个程序列表将显示出来，用户就可以调用相应 的程序了。 典型的a _ p i 函数简单举例如下： i n tw i n a p ii n s e r t l i n e ( p o i n t 卓p 1 ，p o i n t 木p 2 ，i 血e 毒幸l i n e ) ； i n tw i n a p ig e t “n e i n f o ( 1 柚e + l i n e ，p o i i l t + p 1 ，p o i i l t + p 2 ) ； h w n dw 1 n a p ig e t m a i n h w n d ( v o i d ) ； i n tw i m 廿ii n s e r t b u t t o n m e n u ( i n tn ，i n tn c o l ，b u t t o n m e n u 掌铀m ) ； i n tw i n a p is h o w b u t t o n m e n u ( b u t t o n m e n u 铀m ，i mx ，i n ty ，i n tn c o l ， i n tn r o w ) ； 通过上述的例子，可以得出，基于r e a l g 气d 的应用编程接口( a p i ) 能够完成如下功能： 武汉工程大学硕士学位论文 1 1 绘制如直线、椭圆、 2 、进行尺寸标注； 3 1 获取如直线、椭圆、 4 1 建立、编辑如按钮、 平面等基本图形； 平面等基本图形的信息； 列表、单选框、复选框、菜单等基本资源。 2 1 2 基于r e a l c a d 的c a db a s i c 程序设计语言 a db a s i c 是r e a l c a d 所支持的一种内嵌式高级编程语言，所谓内 嵌式就是指c a db a s i c 已经集成到了r e a l q 如软件之中，是r e a l a d 软件包的一个部分。下图( 图2 1 ) 为c a db a s i c 的编辑界面。 图2 1 ( - 气db a s i c 编辑界面 q db a s i c 使用简单，易于掌握，可在用户界面中进入，编制的程序 可以加速重复的执行任务。 基于r e a l g d 的a 气db a s i c 程序设计语言可以完成简单的基本图形 操作，对话框的设计等基本功能。通过q db a s i c 所提供的编辑器、调 试器以及其他工具，可以方便地编写和修改a k db a s i c 源程序代码，调 试和运行c a db a s i c 程序。 对应的集成开发环境所具有的功能介绍如下： 1 ) 提供语法检查功能，方便查找错误的c a db a s i c 语句结构以及在 第2 章软件的选取与数据库的建立 调用内部函数时不恰当的变量类型。 2 1 专门为c a db a s i c 设计的源程序调试器支持单步调试和跳转调 试，并同时显示源程序代码窗口和r e a l q 狮设计窗口以适时的反映调试 结果。 3 1 提供变量和表达式查看功能，方便随时了解某个变量或表达式的 赋值情况。 2 1 3 对应的优点和缺点 通过上述两种基于r e a l q 气d 的编程语言的介绍和比较，可以得出如 下结论： 1 1 基于r e a l q 蛐- 的应用编程接口( a _ p i ) 所能表达的内容较为全面、 准确，但操作复杂，稳定性不高，开发对应的动态链接库( d l l ) 周期 长： 基于r e a l a 如的c a db a s i c 程序设计语言相对简单，且调试容易； 3 1 基于r e a l a 气d 的a db a s i c 程序设计语言作为内嵌式语言，编译 速度快，生成的程序冗余代码少。 综合上述考虑，选择q 牺b a s i c 程序设计语言作为二次开发的主要 设计语言。 2 2v j s u a lb a s i c 6 o 的功能及其特点 利用开发的应用程序界面十分友好，功能强大且数据库的操 作方便，符合系统需求，因此选用作为开发工具。 是一种可视化的、面相对象和采用事件驱动方式的结构化高级程 序设计语言，可用于开发w i n d o w s 坏境下的各类应用程序。它效率高， 功能强大，可以与w i n d o w s 的专业开发工具相媲美。在环境下，利 用事件驱动的编程机制，新颖易用的可视化设计工具，可使用w i n d o w s 武汉工程大学硕士学位论文 内部的应用程序接口( a p i ) 函数，以及动态链接库( d i d ，动态数据交换 ( d d e ) ，对象的链接与嵌入( o u ，开放式数据连接( o d b c ) 等技术，可 以高效快速地开发出w i n d o w s 环境下功能强大、图形界面丰富的应用软 件系统。 由文献【1 5 1 吲可知，有很多优点，这也是系统选用作为开发工 具的主要原因。归纳起来，主要特点如下： 1 1 可视化编程 v b 提供了可视化设计工具，把w i n d o w s 界面设计的复杂性“封装” 起来，开发人员不必为界面设计而编写大量程序代码。只需要按设计要 求的屏幕布局，用系统提供的工具，在屏幕上画出所需各种“部件”、 图形对象，并设置这些图形对象的属性。自动产生界面设计代码，程 序设计人员只需要编写实现程序功能的那部分代码，从而可以大大提高 程序设计的效率。 2 ) 面向对象的程序设计 是应用面向对象的程序设计方法( o o p ) 把程序和数据封装起来作 为一个对象，并为每个对象赋予一定的属性，使对象成为实在的东西。 3 ) 结构化程序设计语言 是解释型语言，在输入代码的同时，解释系统将高级语言分解成 计算机可以识别的机器指令，并判断每个语句的语法错误。在设计 程序的过程中，随时可以运行程序而在整个应用程序设计好之后，可以 编译生成可执行文件( ，e x e ) ，脱离环境，可直接在w i d o w s 环境下 运行。 4 ) 事件驱动编程机制 通过事件来执行对象的操作。一个对象可能会产生多个事件，每 个事件都可以通过一段程序来响应。在用设计大型应用软件时，不 必建立具有明显开始和结束的程序，而是编写若干个微小的子程序，即 过程。这些过程分别面向不同的对象，由用户操作引发某个事件来驱动 第2 章软件的选取与数据库的建立 完成某种特定的功能，或者由事件驱动程序调用过程来执行制定的操作。 这样可以方便编程人员编写及调试程序，提高编程质量和效率。 5 ) 访问数据库 系统具有很强的数据库管理功能。利用数据控件和数据库管理窗 口，可以直接建立和处理m i c r o s o f t a c c e s s 数据库，并提供了强大的数据 存储和检索功能。同时还能直接编辑和访问其它外部数据库，如d b a s e ， f o x p r o ，p a m d o x 等，这些数据库格式都可以用进行编辑和处理。 提供开放式数据连接( o p e nd a t a b a s ec o 皿e c t i v i t y ，简称0 d b c ) 功能，可通过直接访问或建立连接的方式使用，可对后台大型网络数据 库，如s q ls e e r ，0 r a c l e 等进行操作。在应用程序中，可以使用结构化 查询语言s q l 数据标准，直接访问s e e r 上的数据库，并提供了简单的 面向对象的库操作指令和多用户数据库访问的加锁机制和网络数据库的 s q l 的编程技术，为单机上运行的数据库提供了s q l 网络接口，以便在 分布式环境中快速而有效地实现客户机月艮务器( c l i e n i s e e r ) 方案 6 1 动态数据交换( d d e ) 利用动态数据交换y n a m i cd a t ae x c h a l l g e ) 技术，可以把一种应用程 序中的数据动态地链接到另一种应用程序中，使两种完全不同的应用程 序可以交换数据，进行通信，在w i n d o w s 环境下为多个应用程序之间以 c l i e n t s e r v e 方式建立起一条动态数据链路。 7 ) 对象的链接与嵌入( 0 u 巳) 对象的链接与嵌入( o b j e c tl i n k i n ga n de i n b e d d i n g ，简称0 u ) 将每个 应用程序都看作是一个对象( o b j e c t ) ，将不同的对象链接( l i n k ) 起来，再 嵌入( e i n b e d ) 某个应用程序中，从而可以得到具有声音、影像、图像、动 画、文字等各种信息的集合式文件。 8 ) 动态链接库( d u 0 可以通过动态链接库p y n a m i cl i n k i n g “b f a r y ) 技术将c c + + 或汇 编语言编写的程序加入到应用程序中，可以像调用内部函数一样调 武汉工程大学硕士学位论文 用其它语言编写的函数。此外，通过动态链接库，还可以调用w i l l d o w s 应用程序接口( a _ p 1 ) 函数。 2 3 数据库管理系统的选用 开发数据库应用程序是的一个主要用途，事实上现在开发的大 多数应用程序离不开数据库。从本系统的原理来看，系统的参数文件库 必须用数据库管理系统来管理；同时设计中修改得到的数据需要保存在 数据库中，这同样需要数据库管理系统来完成。目前市场上提供的桌面 数据库有很多，如f o x p r o ，a c c c s s ，0 r a c l e 等，m i c r o s o f t0 f f i c ea c c e s s 与 其它数据库系统相比更加简单易学，同时可以很方便地实现信息保存、 维护、查询、排序、统计、打印等功能，完全满足系统要求，因此本系 统选用a c c e s s 作为数据库管理系统。 2 4 本章小结 本章简单地介绍了基于r e a l 剑山的两种不同的编程语言：基于 r e a l o d 的应用编程接口( a _ p i ) 和基于r c a l o 气d 的c a db a s i c 程序设 计语言。作为一种可视化的、面相对象和采用事件驱动方式的结构化 高级程序设计语言，具有开发界面友好、效率高、功能强大、可以直接 建立和处理m i c r o s o f t a c c e s s 数据库的优点。根据以上论述，确定了开发 基于r e a l g 牺参数化图形库的工具软件。 第3 章基于特征的标准件参数化图形库 第3 章基于特征的标准件参数化图形库 3 1 方案的确定 参数化标准