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研究參數化驅動環境下的三維模型共享系統

時間:2011-02-26 10:04:16 來源:

  企業需要在全球范圍內選擇聯盟伙伴來組織產品的生產和開發,尤其是通過有效的零部件供應渠道,依靠整個供應鏈的信息集成實現企業內外零部件資源的共享和重用。

  ASP(Application Service Provider)的網絡化內容服務的目的是為網絡化制造提供一個統一的中介服務平臺,在遠程用戶、服務中心和協同制造企業之間搭建一個各種資源相互共享的服務平臺,最終實現網絡化設計與制造系統的資源共享,達到異地用戶之間各種資源的使用,從而縮短產品研制周期、提高產品設計效率,降低成本。

  在產品的設計制作的全生命周期過程中,技術資源是其中一項重要的制造業資源。基于ASP的技術資源主要是指從設計、制造或不同領域中發展出來的專門的方法、技術和經驗等,包括專門的知識產品、各種設計標準件、零件庫,以及各種專利、發明和解決方案等。標準件和通用件大部分是系列化的,為零部件三維模型的參數化驅動提供了方便,于是出現了各種各樣采用參數化驅動模型的方法為用戶提供標準件和通用件的三維零部件庫。但是這些三維零部件庫大部分是單機軟件(如四川大學的機床夾具三維標準件圖庫),直接提供給用戶所有標準件和通用件三維模型,其可擴展性難,不能實現實時更新和共享,不能靈活的的滿足用戶的需求。近些年,在國外也出現了一些為用戶提供標準件和通用件三維模型的服務平臺,例如3D Content Central、CADENA和Web2cad等;國內也有一些,例如工業品采購網、三維資源在線等。但是,在國內目前這方面的技術還不是很成熟,有些需要用戶手動輸入參數,如工業品采購服務平臺等,或者是實現的技術難度大、工作量大等問題。根據這種現狀,本文提出了一種比較簡單、實用而且易于實現的在ASP門戶網上,通過中間文件實現系列化零件三維模型參數化驅動的共享服務。

  1 系列零件三維模型共享服務的業務流程

  系列產品三維模型參數化驅動及共享的平臺工作流程如圖1所示:

  

  圖1 系列產品三維模型共享的業務流程

  基本的過程為:注冊用戶通過登錄互聯網,進入到ASP公共服務平臺,然后通過搜索引擎或者零件分類結構樹查找到所屬分類,找到所需零件,進入該零部件下載頁面,用戶可以看到該零件的相關信息,如該零件的名稱、規格、參數以及供應商和零件的報價等。如果該零件滿足用戶的需求,可以選擇用戶所需的零件的系列參數,下載相應的基準零部件三維模型零件(三維啞圖模型)和中間數據文件保存到指定的文件目錄下,實現該零件的參數化驅動。

  2 系列化零件三維模型共享平臺實現框架

  系列零件三維模型參數化驅動及共享的主要思路是:在ASP網絡化服務平臺上實現系列化產品的共享,通過從ASP服務平臺下載的中間數據文件實現系列零件的參數化驅動。平臺結構框架如圖2所示:

  

  圖2 系列化零件三維模型共享平臺框架

  (1)數據層:企業信息數據庫主要是存儲主機企業和供應商企業的相關企業信息;基準零件三維模型庫是存儲所有系列零件啞的三維模型;中間文件庫是存儲所有系列零件所對應的中間文件,如excel表或exp等數據文件。

  (2)業務層:提供該平臺在業務邏輯上的實現,具有零件信息發布、管理和搜索,企業信息發布、零件圖片、系列參數的實時瀏覽等功能。

  (3)網頁頁面層:該層是向用戶展示信息或提供各種應用服務入口。

  (4)用戶層:為不同的用戶提供其所需的相關服務。

  3 系列零件三維模型共享實現的關鍵技術

  3.1 零件三維模型的參數化驅動

  本文采用中間數據文件來驅動三維零件模型,實現系列零件三維模型的驅動。中間數據文件是指三維軟件自身所提供的一種文件,可以存儲三維基準零部件模型的驅動變量所需的數據,其中數據是與所建立的基準零件三維模型所需驅動的尺寸變量一一對應。

  現在的大部分三維軟件都是基于特征的建模技術,所以只要能夠改變其特征參數的值,即可對三維模型進行參數驅動而改名其尺寸大小。

  通過中間數據文件實現零件三維模型的參數化驅動的具體實現為:建立三維基準零部件模型,設置所需要驅動的變量并將該變量分配給模型;然后創建一個含有這些變量的外部中間數據文件如excel、exp等將中間數據文件導入到當前三維環境中,這個中間數據文件就可以用來改變當前基準零部件模型中所引用的尺寸,驅動成為用戶所需的尺寸大小,實現該三維基準零部件的參數化驅動。

  通過中間數據文件對零部件進行參數化驅動與所說的參數驅動不同。以往的參數化驅動都是在原有三維軟件基礎上進行了二次開發,通過三維軟件所提供的API接口函數編寫程序來繪制三維啞圖模型,設置需要驅動的參數變量,然后將變量的值存入數據庫中,用戶打開零件時,數據庫中的值就賦給相應的變量而實現零部件的參數化驅動。這種方法做起來困難大、工作量多、文件所占硬盤空間也比較大。如果將所有開發的標準件與通用件的單機軟件提供給用戶,其中有許多零件用戶基本上不用,無形中浪費了不少的硬盤空間。采用中間數據文件來參數驅動零部件,一個零件的所有系列參數的中間數據文件只有幾十個Kb,那將會大大減少硬盤的占有空間。

  3.2 系列零件三維模型共享的接口實現

  通過對三維軟件的二次開發形成,實現零部件的分類管理、零部件三維基準零件模型的導入和中間數據文件對三維基準零件模型的參數化驅動。

  在每個三維軟件環境下進行二次開發的流程大部分是相同的,不同之處在于所用的API函數的格式不同和開發環境不同。本系統對三維軟件進行簡單的二次開發,完成預定功能。開發流程模板如圖3所示:

  

  圖3 開發流程模板

  4 實例

  在SolidWorks三維環境下,以excel表為中間數據文件、機床夾具零件中定位件分類中的普通V型塊三維零件模型為例,說明實現系列化產品三維模型參數化驅動及共享服務系統的基本過程。

  根據以上理論,建立網絡化的可系列化產品三維模型參數化驅動及共享服務系統平臺, 在該平臺上用戶可以根據自己的需求進行參數配置,同時也可以查找零部件的相關其他參數。在平臺上提供3D模型圖和完整的參數查看,方便用戶直接使用,不需要再去查找相應的手冊,提高設計效率。用戶配置文件完成即可下載SLDPRT格式的零部件三維基準模型和EXCEL格式的中間數據文件。SolidWorks打開即可實現參數驅動三維模型為所需模型。

  5 結論

  本文提出了一種參數化驅動三維基準模型生成所需三維模型的新方法:建立中間文件,以此驅動三維基準模型,得到所需尺寸的零件三維模型。并且以ASP服務模式為各種用戶提供三維基準模型和中間文件下載,實現了網絡共享,為不同用戶提供方便。同時,本文也提出了實現這種方法的開發流程模版。根據這個流程,開發了SolidWorks的中間文件驅動三維模型系統。