摘  要： 具有CAD功能的軟件系統(tǒng)都會面臨模型文件的處理問題，探討了在HOOPS\ACIS平臺下搭建具有CAD功能的軟件系統(tǒng)以及如何實現(xiàn)CAD文件模型處理的問題，闡述了CAD文件模型處理系統(tǒng)的模塊劃分，簡述了主要模塊的實現(xiàn)功能和采用的技術(shù)實現(xiàn)方式。

　　關(guān)鍵詞： ACIS；InterOp；PMI；模型分析；模型管理；模型處理

0 引言

　　基于HOOPS\ACIS搭建的具有CAD功能的軟件系統(tǒng)可以方便實現(xiàn)軟件系統(tǒng)的CAD功能，但在模型數(shù)據(jù)處理上，它只提供了幾種通用的數(shù)據(jù)格式和簡單的數(shù)據(jù)訪問接口，這對于需要對模型數(shù)據(jù)進行進一步處理的軟件系統(tǒng)來說是無法滿足要求的。

　　CAD文件模型處理系統(tǒng)從兩個應(yīng)用層次設(shè)計了獨立的模型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，來滿足不同軟件系統(tǒng)的不同需求?；竟δ軐?，滿足軟件系統(tǒng)對模型數(shù)據(jù)的基本操作、顯示和數(shù)據(jù)訪問功能，它分為3個基本模塊來實現(xiàn)，分別是模型數(shù)據(jù)導入/導出模塊、模型數(shù)據(jù)管理模塊、模型操作界面模塊；高級功能擴展層，主要實現(xiàn)模型數(shù)據(jù)分析、PMI信息分析，再根據(jù)模型數(shù)據(jù)分析結(jié)果擴展應(yīng)用，它分為兩個基本模塊來實現(xiàn)，分別是PMI數(shù)據(jù)處理模塊和模型數(shù)據(jù)分析模塊。

1 模型處理系統(tǒng)架構(gòu)

　　CAD文件模型處理系統(tǒng)是搭建在HOOPS\ACIS平臺基礎(chǔ)之上的模型處理系統(tǒng)，它利用InterOp組件的最新功能和技術(shù)實現(xiàn)導入/導出功能，使用ACIS的實體數(shù)據(jù)組織和存儲CAD模型文件數(shù)據(jù)，統(tǒng)一管理模型文件對應(yīng)CAD界面的HOOPS段值，實現(xiàn)了PMI信息分析和提取工作，為用戶提供深入分析模型數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析接口，建立了CAD多個模型文件的處理機制，設(shè)計了統(tǒng)一的用戶界面實現(xiàn)模型處理系統(tǒng)與用戶的交互[1]。

　　依據(jù)CAD文件模型處理系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能需求，把該系統(tǒng)劃分為以下5個子模塊進行具體實現(xiàn)：

　?。?）模型數(shù)據(jù)文件的導入/導出模塊：主要實現(xiàn)模型文件的導入、導出功能。

　?。?）PMI數(shù)據(jù)處理模塊：主要實現(xiàn)PMI數(shù)據(jù)分析、PMI數(shù)據(jù)存儲、PMI數(shù)據(jù)處理功能。

　　（3）模型數(shù)據(jù)管理模塊：主要實現(xiàn)模型數(shù)據(jù)的存儲、模型數(shù)據(jù)的訪問、多文件處理機制、模型數(shù)據(jù)的操作功能、模型數(shù)據(jù)畫圖控制。

　?。?）模型數(shù)據(jù)分析模塊：主要實現(xiàn)模型數(shù)據(jù)的深入分析、分析數(shù)據(jù)的存儲、分析數(shù)據(jù)的處理功能。

　?。?）模型操作界面模塊：主要完成CAD文件模型處理系統(tǒng)與用戶操作的交互工作。

　　模型處理系統(tǒng)包圖如圖1所示。

2 模型處理系統(tǒng)模塊功能簡述

　　下面介紹模型處理系統(tǒng)中各個模塊要實現(xiàn)的功能和采用的技術(shù)實現(xiàn)方式。

　　2.1 模型文件的導入/導出模塊

　　模型文件的導入/導出模塊主要實現(xiàn)模型文件導入和導出功能，它分為導入接口、導出接口、轉(zhuǎn)換參數(shù)處理三類接口。此模塊使用Spatial公司提供的InterOp組件實現(xiàn)[2]。

　　InterOp組件基本支持主流工程應(yīng)用程序所需的所有主流3D數(shù)據(jù)交換格式，如IGES格式、STEP格式、UG的prt、ProE的prt、CATIA的CATIA V4、CATIA V5、SolidWorks的sldprt、SAT格式等[3]。如圖2所示，利用InterOp組件實現(xiàn)的導入/導出模塊支持的數(shù)據(jù)接口。

　　2.2 PMI數(shù)據(jù)的分析、處理模塊

　　工業(yè)產(chǎn)品制造信息（Product Manufacturing Information，PMI）是管控工業(yè)產(chǎn)品制造的重要方式，目前大的汽車、飛機制造商都在通過CAD中PMI數(shù)據(jù)實現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)、檢測自動化，減少人為因素的影響，提高生產(chǎn)、檢測效率。目前支持PMI格式的CAD平臺有CATIA V5、NX、SolidWorks、ProE[3]。此模塊通過InterOp組件實現(xiàn)，在老的版本只提供語義PMI功能，在新版本中增加了圖形PMI功能，通過此模塊分析后PMI數(shù)據(jù)解析為語義PMI信息、圖形PMI信息，為后續(xù)CAD圖形操作、檢測分析提供數(shù)據(jù)依據(jù)。PMI支持的制造信息有：標注、尺寸公差、幾何公差、形狀公差、位置公差、粗糙度等。

　　2.3 模型數(shù)據(jù)的處理模塊

　　模型數(shù)據(jù)的處理模塊，此模塊是模型處理系統(tǒng)的核心模塊，主要提供模型數(shù)據(jù)的存儲、模型數(shù)據(jù)的訪問、模型數(shù)據(jù)的處理等功能，此模塊利用HOOPS\ACIS提供的相關(guān)功能和數(shù)據(jù)格式實現(xiàn)。模型文件通過導入模塊導入CAD文件數(shù)據(jù)，如果存在PMI數(shù)據(jù)，會通過PMI數(shù)據(jù)分析/處理模塊提取PMI數(shù)據(jù)信息，最后把幾何實體數(shù)據(jù)存儲在處理模塊的ENTITY_LIST數(shù)據(jù)列表中[4]。模型數(shù)據(jù)的訪問和處理功能操作都是圍繞ENTITY_LIST數(shù)據(jù)列表進行的。

　　模型數(shù)據(jù)處理模塊實現(xiàn)了多個模型文件管理功能，是通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)map<wstring，ENTITY_LIST*>實現(xiàn)的，這里需要做兩個工作，一是用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立CAD文件與CAD數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系；二是根據(jù)文件結(jié)構(gòu)建立HOOPS中段的對應(yīng)關(guān)系[5]。有了上述兩步的支持就可以方便實現(xiàn)CAD視圖多文件操作，模型數(shù)據(jù)的訪問功能通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)訪問對應(yīng)的ENTITY_LIST進行操作；CAD界面的操作根據(jù)不同段對應(yīng)的不同KEY值進行操作。

　　在分配HOOPS的KEY值時參考多文件的結(jié)構(gòu)去建立，這是實現(xiàn)CAD圖形操作的基礎(chǔ)。圖3所示為CAD多文件KEY值分配邏輯。

　　2.4 模型數(shù)據(jù)分析模塊

　　模型數(shù)據(jù)的處理是由分析模型實體列表來完成的，如果用戶需要進一步對模型文件進行分析，就需要對所得到的實體做進一步的處理，模型數(shù)據(jù)分析模塊就是用來完成此項功能的。

　　模型分析依據(jù)模型實體的拓撲結(jié)構(gòu)來進行，拓撲對象包括體（Body）、塊（Lump）、殼（Shell）、子殼（Subshell）、線框（Wire）面（Face）、環(huán)（Loop）、有向邊（Coedge）、邊（Edge）、頂點（Vertex）[6]。利用拓撲結(jié)構(gòu)找到對應(yīng)的幾何，然后通過分析幾何提供的幾何信息進行相關(guān)處理。

　　模型分析模塊包含兩類數(shù)據(jù)的分析，一個是幾何分析，它是通過實體的拓撲結(jié)構(gòu)分析來完成的；另一類是PMI信息的分析，它是結(jié)合PMI信息分析和幾何信息分析一起來完成的。

　　2.5 模型操作界面模塊

　　模型操作界面模塊是模型處理系統(tǒng)的人機交互系統(tǒng)，這里用樹形控件實現(xiàn)，模型信息數(shù)據(jù)的顯示和操作基于樹形結(jié)構(gòu)之上，便于操作和擴充功能。圖4為模型操作樹形界面。

　　模型操作界面實現(xiàn)了三類數(shù)據(jù)的操作，第一類是模型數(shù)據(jù)的操作，在模型導入后，根據(jù)模型處理模塊的實體列表，顯示模型數(shù)據(jù)的樹型結(jié)果；第二類是PMI數(shù)據(jù)的操作，它是在存取PMI數(shù)據(jù)時，根據(jù)PMI數(shù)據(jù)處理模塊的PMI數(shù)據(jù)，顯示相關(guān)PMI信息；第三類是模型數(shù)據(jù)分析的操作，它是對模型數(shù)據(jù)或者PMI數(shù)據(jù)分析處理后生成的處理結(jié)果的顯示。

3 結(jié)論

　　基于HOOPS\ACIS的CAD文件處理系統(tǒng)簡要描述了文件模型處理系統(tǒng)的架構(gòu)，此架構(gòu)結(jié)合了最新的CAD技術(shù)，考慮了模型后續(xù)處理的擴充性，介紹了主要模塊的功能和技術(shù)實現(xiàn)，對采用類似技術(shù)和搭建類似模型處理系統(tǒng)有積極的借鑒作用。

　　參考文獻

　　[1] 金鑫，王曉英，魏紹榮，等.一種數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)化軟件的構(gòu)思與設(shè)計[J].微型機與應(yīng)用，2014，33（1）：14-17.

　　[2] 張雯，王守尊.ACIS幾何平臺及其應(yīng)用模式的研究[J].微計算機信息，2006，22（10）：253-255.

　　[3] Spatial Technology. 3D InterOp supported file formats [EB/OL]. [2015-05-25]. http：//www.spatial.com/.

　　[4] 石曉宇ACIS幾何平臺及其開發(fā)應(yīng)用[J].機電技術(shù)，2011（2）：22-24.

　　[5] 吳敏，黃峻森.3D應(yīng)用程序開發(fā)的強大動力——可視化組件HOOPS[J].CAD／CAM與制造業(yè)信息化，2006（7）：50-52.