UG二次开发技术在介入式诊疗器三维参数化建模中的应用

1、塑 料UG二次开发技术在介入式诊疗器三维参数化建模中的应用2006年 35卷 第4期UG二次开发技术在介入式诊疗器三维参数化建模中的应用王斌修,郭丽华,刘敬平(青岛理工大学,山东,青岛 266033)*摘要:深入探讨了三维软件Unigraphics二次开发工具包UG/Open的特性及利用其进行系统开发的基本方法和关键技术。综合运用UG二次开发工具包UG/Open和VisualC 6.0等UG二次开发关键技术,开发建立了一套完整的介入式诊疗器三维参数化模型库。该模型库与UG的集成环境有机地结合在一起,界面友好,具有良好的可扩充性和可移植性。关键词:UG;二次开发;介入式诊疗器;参数化建模中图分类

2、号:TP391.72 文献标识码:A 文章编号: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 前言随着技术的发展,为满足日益迫切的体内微创、无创诊疗系统的需求,介入治疗技术应运而生。介入式诊疗器是介入治疗的主要器械,因为其低创、方便的特点,近年来在国内、外介入治疗中得到了越来越广泛的应用,具有重要的医疗价值和经济效益。由于该诊疗器开发设计、生产加工系列过程中,存在着大量的标准件

5、、通用件,甚至有大量尺寸规格不同,但拓扑结构相同或相似的非标准件。工程技术人员常常因不同尺寸对相似零件进行重复设计,不仅耗费时间精力,而且增加了产品的生产成本。因此,在通用的CAD软件平台软件基础上进行旨在缩短产品开发周期的二次开发具有重要意义。Unigraphics(简称UG)是当前世界上最*先进和紧密集成的、面向制造行业CAID/CAD/CAE/CAM的高端软件。它实现了设计优化技术与基于产品和过程的知识工程组合,使用户能够参数化地创建和获取三维产品定义,是世界上最优秀的三维建模软6件。开发正是以UG软件为平台进行介入式诊疗器二次开发,即利用UG/Open提供的应用程序和开发工具,实现介入

6、式诊疗器各部分的参数化建模,快速、准确地创建可用于分析和制造的三维模型,缩短了开发周期,降低了生产成本。2 UG二次开发方法利用UG提供的系统开发环境应用程序接口,编程进行二次开发。UG提供了二次开发工具包UG/Open,其中界面开发工具包括:UIStyler(用户界面设收稿日期:2006-03-24作者简介:王斌修(1961-),男,博士,青岛理工大学教授,研究方向为现代制造技术与设备。塑 料2006年 35卷 第4期UG二次开发技术在介入式诊疗器三维参数化建模中的应用计)和MenuScript(菜单脚本语言),二次开发语言主要包括:UG/OpenGRIP(图形交互程序)和UG/OpenAP

7、I(应用编程接口)。二次开发语言中,UG/OpenAPI比UG/OpenGRIP功能强大,是UG二次开发应用最多的语言。采用UG二次开发方法创建的零件库独立于UG环境,便于数据库的查询、添加、删除等操作,而且在此基础上可以扩充创建产品的信息数据库,为异地协同设计的开发、产品数据信息管理(PDM)等系统的开发提供了良好的接口4UG对话框的可视化工具,生成的对话框能与UG集成,让用户更方便、更高效地与UG进行交互操作。UIStyler最大的优点是可以避免复杂的图形用户接口GUI(GraphicsUserInterface)编程,利用可视化环境可以快速生成UG风格对话框,从而减少开发时间。其设计对话

8、框的方式与VC十分相似,即利用对话框中基本控件的组合生成不同的对话框,对话框中所有的2控件设计都是实时可见的。3 介入式诊疗器三维参数化建模及其实现技术介入式诊疗器三维参数化建模综合应用了上述UG/OpenAPI、UG/OpenMenuScript、UG/OpenUIStyler和VisualC 6 0等UG二次开发关键技术,其程序框图如图1所示。其中利用UG/OpenMenuScript编写用。2.1 UG/OpenAPI程序简介UG/OpenAPI又称UserFunction,是UG软件提供的一个二次开发编程语言工具,具有与外部高级开发语言的接口。UG/OpenAPI封装了近2000个UG

9、操作的函数,这些函数和过程分别在UGII_BASE_DIRugopen目录下的头文件中定义。通过UG/OpenAPI的编程,可以对UG的图形终端、文件管理系统和数据库进行操作,几乎所有能在UG界面上的操作都可以用C/C 语言编程来调用这些UG/OpenAPI函数实现,从而实现用户化的需要5。并且,这些API函数可以无缝地集成到C/C 程序中,并利用强大的Mi crosoftVisualC (简称VC)集成环境进行编译。这样就可以充分地发挥出VC强大的功能和极其丰富的资源,包括MFC类库,使用面向对象的软件工程方法,优质高效地进行软件的开发。2.2 UG/OpenMenuScriptUG/Ope

10、nMenuScript是UG软件提供的用户定制菜单的专用模块,其语法非常简单,包括说明块、主菜单块和下拉菜单块。通过UG/OpenMenuScript可以对UG的菜单进行用户化开发,无须编程即可对UG标准菜单进行添加、重组、剪裁或在UG软件中集成用户自己开发的软件功能。UG/OpenMenuScript可以执行宏文件(Macros)、UG/OpenGRIP程序、UG/OpenAPI程序,及一些操作系统的命令,可以打开*.utd文件(用户自定义文件)和UI对话框(UIStyler)。通过MenuScript开发的菜单(下拉式菜单或者弹出式菜单),可以把自己开发的应用程序无缝地嵌入到UG系统中。菜

11、单脚本文件的扩展名为men,存放在用户路径的startup文件夹下,在UG启动时自动加载。2.3 UG/OpenUIStylerUG/OpenUIStyler是用户或第三方软件商开发3图1 介入诊疗器三维参数化建模程序框图塑 料UG二次开发技术在介入式诊疗器三维参数化建模中的应用2006年 35卷 第4期用户菜单,直接挂在UG系统的主菜单上,形成与UG融合统一的界面;利用UG/OpenUIStyler制作UG风格的对话框,供用户菜单调用和对话框嵌套调用;通过VisualC 6.0和UG/OpenAPI编写参数化设计应用程序,并生成动态链接库文件,在UG启动时自动加载,实现了对UG的底层开发1动

12、时会自动加载用户菜单文件,生成UG用户菜单。如图2所示,为了与UG交互界面风格保持一致,采用了分级式下拉菜单。3.1 用户菜单设计利用MenuScript提供的UG菜单脚本语言,编写扩展名为men的文本文件,将其放在用户路径下的Startup文件夹中,通过设定UG的环境变量,UG在启VERSIONl20/兼容UG12的菜单脚本EDITUG_GATEWAY_MAIN_MENUBAR/编辑UG主菜单BEFOREUG_HELP/第一级菜单位于Help菜单之前CASCADE_BUTTONMY_MENU/第一级菜单的标志,它是下拉菜单LABEL介入式诊疗器/定义菜单的标题END_OF_BEFORE/结束

13、第一级菜单的编辑MENUMY_MENU/编辑第二级菜单,是第一级菜单的下拉菜单BUTTONMY_MENU_catheter/第二级菜单的标志LABEL导管/第二级菜单标题ACTIONScatheter.dlg/用户按下该按钮后所执行的程序SEPARATOR/分隔符CASCADE_BUTTONMY_MENU_shenbujiegou/第二级菜单的标志LABEL身部结构/第二级菜单标题SEPARATOR/分隔符BUTTONMY_MENU_waizhui/第二级菜单的标志LABEL外锥/第二级菜单标题ACTIONSwaizhui/用户按下该按钮后所执行的程序END_OF_MENU/结束第二级菜单的编

14、辑MENUMY_MENU_shenbujiegou/编辑第三级菜单,是第二级菜单MY_MENU_shenbujiegou的下拉菜单BUTTONMY_MENU_shenbujiegou_neizhui/第三级菜单的标志LABEL内锥/第三级菜单标题ACTIONSneizhui/用户按下该按钮后所执行的程序BUTTONMY_MENU_shenbujiegou_lianjiebufen/第三级菜单的标志LABEL连接部分/第三级菜单标题ACTIONSlianjiebufen/用户按下该按钮后所执行的程序END_OF_MENU/结束第三级菜单的编辑3.2 用户对话框设计利用UG/OpenUIStyle

15、r制作UG风格的对话框,如图3所示,在对话框上部显示零件图片,下部是建模所需要的参数,在对话框左上角显示对话框标题,在UG系统窗口左下角显示操作提示信息,这样可以使用户方便地设计零件。不同规格的介入式诊疗器尺寸不同,但拓扑结构相同。所以只需给出零件的主参数,就可以完整无误地画出其三维结构图,实现了参数化图2 MenuScript实现的用户菜塑 料2006年 35卷 第4期UG二次开发技术在介入式诊疗器三维参数化建模中的应用设计。主参数的选取没有严格的规定,但作者要采取最优方法,即参数要明了简单,能准确地表达模型。2)配置程序头文件(*.h)、库文件(*.lib)的目录路径Project->

16、;Settings->C/C ->Category 加上头文件。3)配置路径选项Tools->Options->Directories,分别在Show图3 介入式诊疗器内锥结构的设计对话框directoriesfor下拉菜单的两个选项Libraryfiles和Includefiles中添加UG根目录下UGOPEN文件夹的路径!UGII_BASE_DIRUGOPEN。5)编制应用程序。进入对话框回调函数内部编制程序,定义变量及UG对象,运用C/C 语言和UG/OpenAPI函数进行参数化建模设计。6)生成动态链接库(*.dll)文件3.3 UG/OpenAPI程序设计UG

17、/OpenAPI是UG与外部应用程序之间的接口,它是UG提供的一系列函数和过程的集合。通过C/C 语言编程调用这些函数和过程可以实现UG模型的构建、编辑,装配体的建立、遍历,以及工程图纸的创建等。UG/OpenAPI应用程序设计牵涉到UG提供的头文件(*.h)、库文件(*.lib)以及C/C 语言编程环境,需要对VisualC 编译环境进行设置。下面给出了VisualC 6 0编译环境设置方法及动态链接库的创建过程。1)建立一个空的动态链接库工程常用UG应用开发向导有3种:UG/OpenAppWizard、Win32Dynamic LinkLibrary和MFCAppWizard(dll)。前

18、两种向导不支持MFC类库,第3种向导可以调用MFC类库。intINNER_ok_cb(intdialog_id,void*client_data,UF_STYLER_item_value_type_p_tcallback_data)/*定义函数所需要的参数变量和UG对象*/ UF_STYLER_item_value_type_tvalue; #if(UF_initialize()!=0) return(UF_UI_CB_CONTINUE_DIALOG);/获取执行许可权限 /*画图所需要的函数*/UF_STYLER_ask_value(dialog_id,&value);/获取浮点型数

19、值输入框的内容 UF_CALL(UF_MODL_create_hollow(thickness,face_lis,t&hollow_feature);/实现挖空特征#塑 料UG二次开发技术在介入式诊疗器三维参数化建模中的应用2006年 35卷 第4期UF_terminate();/终止执行许可权限 return(UF_UI_CB_EXIT_DIALOG);编程中应注意以下两点:1)字符串处理,UG/OpenAPI基本上采用的是标准C的字符串函数,使用起来非常麻烦,很容易出现错误。此时,可以应用C标准库函数intsprintf(char*buffer,constchar*format,a

20、rgument.)来处理,它的主要作用是格式化字符串,把整型或者浮点型的数据格式化成字符串。2)对话框嵌套调用,对话框回调函数定义界面中都有!CreatDialog复选框,将其选中;检查对话框源文件中结构体UF_STYLER_callback_info_tCOM BINED_cbsCOMBINED_CB_COUNT中回调函数后面的参数是否为!1,如果为!0,则手动地将其改为!1才能调用下级对话框。4 结论基于参数化技术的UG二次开发,可以快速、准确地建立产品数据库,利于修改和维护。对用户来说,使用方便,节省时间和成本4UG主菜单上,与UG的集成环境有机地结合在一起,具有良好的人机交互界面、可扩充性和可移植性,操作简单方便;同时也为设计工作人员在UG中进行类似模型的二次开发提供了很好的借鉴,具有一定的参考价值。参考文献:1 徐国生,周志雄,刘正恒.UG二次开发技术在汽车冲模标准件库开发中的应用J.模具制造,2004(4):4-7. 出模标准件库的建立J.塑料,2005,34(1):93-96. 术研究J.现代制造工程,2004(1):42-44. 造与自动化,2005,34(1):80-83. 清华大学出版社,2005. 北京:清华大学出版社,2002.(本文编