第13讲三维CAD系统架构及系统开发技术简介.pptx

第13讲 三维CAD系统关键技术 及二次开发简介;本章目的;13.1 CAD系统功能需求及体系架构; 以国家863国产三维CAD系统评测要求为例，三维CAD基本功能需求：;三维零件参数化特征建模功能;三维零件、装配与二维工程图关联功能;13.1.2 CAD系统体系架构;该系统针对某大型集团企业的创新设计需求，不仅需要强大的通用功能，同时也需要较强的专业化设计功能，系统功能复杂。为此，采用四层体系结构，其中： 系统支撑层：提供CAD软件运行环境（如操作系统、网络协议、数据库管理、图形接口等）。 基础核心层：提供共性基础构件，几何与拓扑核心数据结构，内存管理机制、基础算法引擎及方法。主要包括以下几个方面： 几何引擎——支持零件造型、装配造型、高级曲面造型等三维数字化设计功能，应具有接口兼容、功能齐全、计算稳定、几何覆盖域宽、多种造型统一表示、可扩展性等特点 2D 、3D尺寸约束管理——即变量化草图设计，能够支持2D设计、工程图和2D轮廓草图，2D轮廓草图能够有效地支持3D参数化实体模型；支持装配件和机构件的约束管理，能够支持3D草图、零件设计和装配设计。此外，支持欠约束和过约束设计并提供冲突检测管理，支持实时动态装配和机构运动仿真等。 通用函数库——提高共享的常用数学运算方法（矢量、矩阵、方程求解、优化）。 图形管理——该模块包括线框显示、隐藏线消除、快速真实感图形显示和高度真实感图形显示等三种不同层次的子模块，以满足多种形式的用户需求。;通用平台层：提供通用设计、分析工具构件, 支撑用户进行产品结构设计、装配设计、工程绘图、工艺设计、数控代码生成。具体包括： 特征设计工具：是基于参数化的实体造型。包括：草图设计、特征生成两个方面。 曲面造型：是复杂形体型面造型的最有力的工具。包括直纹面、旋转面、扫描面、等距面、过渡面，曲面裁剪、拼接、缝合、延伸、求交等。 零件设计：提供以特征为基础的零件设计和管理工具，与装配和工程图设计共同构成一个设计平台。 装配设计：支持复杂产品装配设计、干涉检查。提供面向设计群体的装配设计环境，支持???数化自动装配功能。 工程图设计：主要包括图纸生成、编辑、管理及打印输出等。三维零件或装配模型能自动生成各种视图，填充剖面线等；具有国标尺寸标注、标题栏和明细表等。 逆向工程工具：包括数据获取、噪声点过滤、残缺数据恢复、区域分割、特征提取、三角网格化、参数曲面拟合重建等功能，实现产品的快速原型设计。 钣金设计工具：针对钣金零件的特点专门设计供处理钣金零件造型用的模块，它根据钣金零件的几何特征进行钣金零件设计，钣金零件自动展开、自动排样计算。 动画与仿真：提供机构运动仿真、运动协调关系、运动范围设计、运动干涉检查；机械产品可装配性检查；提供产品真实效果显示，机器内部的漫游。 其它设计工具集：包括标准件库工具，材料库工具，设计图表工具，计算工具，协同管理工具，知识管理工具等。;13.2 CAD系统开发技术简介（选学）;CAD系统软件开发的基本原则：;2）基于商业几何引擎ACIS的开发技术介绍;ACIS 核心模块库：;基于ACIS的开发接口有3种：API函数、C++类和DI函数。下图中AMFC（ACIS Microsoft Foundation Class Component）是专门为Microsoft Windows平台提供的与MFC的接口。;ACIS数据结构;拓扑信息：;ACIS的拓扑及几何类成员访问关系;近年来，Spatial公司推出AGM框架，该框架建立在ACIS、HOOPS和InterOp基础之上的应用程序框架，右图所示为AGM的架构图。AGM中提供了对底层Spaital3D组件的访问接口，3D应用程序可使用AGM中提供的接口访问底层的3D组件，也可直接访问底层3D组件。;13.3 CAD系统二次开发技术;Automation API 使用自动化接口的宏，采用交互方式定制，允许用户获取CATIA的数据模型。 该方法提供交互的方式，让用户记录操作过程，通过VB Script（ 或 Java Script ）来录制宏，从而自动生成代码。;使用VB语言开发相对容易些（VC较困难些）。一般先用宏录制过程，然后将vB与catia链接，其流程如右图：;如果CATIA启动，用GetObject连接到CATIA Set CATIA = GetObject(, CATIA.Application)?? 如果CATIA没有运行，则先用Create Object启动CATIA If Err.Number 0 Then ? Set CATIA = CreateObject(CATIA.Application) ? CATIA.Visible = True End