摘  要： 具有CAD功能的軟件系統(tǒng)都會(huì)面臨模型文件的處理問(wèn)題，探討了在HOOPS\ACIS平臺(tái)下搭建具有CAD功能的軟件系統(tǒng)以及如何實(shí)現(xiàn)CAD文件模型處理的問(wèn)題，闡述了CAD文件模型處理系統(tǒng)的模塊劃分，簡(jiǎn)述了主要模塊的實(shí)現(xiàn)功能和采用的技術(shù)實(shí)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(shí)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(jiǎn)單的數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，這對(duì)于需要對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理的軟件系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是無(wú)法滿足要求的。

　　CAD文件模型處理系統(tǒng)從兩個(gè)應(yīng)用層次設(shè)計(jì)了獨(dú)立的模型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，來(lái)滿足不同軟件系統(tǒng)的不同需求?；竟δ軐樱瑵M足軟件系統(tǒng)對(duì)模型數(shù)據(jù)的基本操作、顯示和數(shù)據(jù)訪問(wèn)功能，它分為3個(gè)基本模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，分別是模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入/導(dǎo)出模塊、模型數(shù)據(jù)管理模塊、模型操作界面模塊；高級(jí)功能擴(kuò)展層，主要實(shí)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(kuò)展應(yīng)用，它分為兩個(gè)基本模塊來(lái)實(shí)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(tái)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(shí)現(xiàn)導(dǎo)入/導(dǎo)出功能，使用ACIS的實(shí)體數(shù)據(jù)組織和存儲(chǔ)CAD模型文件數(shù)據(jù)，統(tǒng)一管理模型文件對(duì)應(yīng)CAD界面的HOOPS段值，實(shí)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(gè)模型文件的處理機(jī)制，設(shè)計(jì)了統(tǒng)一的用戶界面實(shí)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(shí)現(xiàn)的功能需求，把該系統(tǒng)劃分為以下5個(gè)子模塊進(jìn)行具體實(shí)現(xiàn)：

　?。?）模型數(shù)據(jù)文件的導(dǎo)入/導(dǎo)出模塊：主要實(shí)現(xiàn)模型文件的導(dǎo)入、導(dǎo)出功能。

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

　　（3）模型數(shù)據(jù)管理模塊：主要實(shí)現(xiàn)模型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、模型數(shù)據(jù)的訪問(wèn)、多文件處理機(jī)制、模型數(shù)據(jù)的操作功能、模型數(shù)據(jù)畫(huà)圖控制。

　?。?）模型數(shù)據(jù)分析模塊：主要實(shí)現(xiàn)模型數(shù)據(jù)的深入分析、分析數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、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(jiǎn)述

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

　　2.1 模型文件的導(dǎo)入/導(dǎo)出模塊

　　模型文件的導(dǎo)入/導(dǎo)出模塊主要實(shí)現(xiàn)模型文件導(dǎo)入和導(dǎo)出功能，它分為導(dǎo)入接口、導(dǎo)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(shí)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(shí)現(xiàn)的導(dǎo)入/導(dǎo)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(chē)、飛機(jī)制造商都在通過(guò)CAD中PMI數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)、檢測(cè)自動(dòng)化，減少人為因素的影響，提高生產(chǎn)、檢測(cè)效率。目前支持PMI格式的CAD平臺(tái)有CATIA V5、NX、SolidWorks、ProE[3]。此模塊通過(guò)InterOp組件實(shí)現(xiàn)，在老的版本只提供語(yǔ)義PMI功能，在新版本中增加了圖形PMI功能，通過(guò)此模塊分析后PMI數(shù)據(jù)解析為語(yǔ)義PMI信息、圖形PMI信息，為后續(xù)CAD圖形操作、檢測(cè)分析提供數(shù)據(jù)依據(jù)。PMI支持的制造信息有：標(biāo)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(chǔ)、模型數(shù)據(jù)的訪問(wèn)、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(shí)現(xiàn)。模型文件通過(guò)導(dǎo)入模塊導(dǎo)入CAD文件數(shù)據(jù)，如果存在PMI數(shù)據(jù)，會(huì)通過(guò)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(shí)體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(wèn)和處理功能操作都是圍繞ENTITY_LIST數(shù)據(jù)列表進(jìn)行的。

　　模型數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)了多個(gè)模型文件管理功能，是通過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)map<wstring，ENTITY_LIST*>實(shí)現(xiàn)的，這里需要做兩個(gè)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(duì)應(yīng)關(guān)系；二是根據(jù)文件結(jié)構(gòu)建立HOOPS中段的對(duì)應(yīng)關(guān)系[5]。有了上述兩步的支持就可以方便實(shí)現(xiàn)CAD視圖多文件操作，模型數(shù)據(jù)的訪問(wèn)功能通過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)訪問(wèn)對(duì)應(yīng)的ENTITY_LIST進(jìn)行操作；CAD界面的操作根據(jù)不同段對(duì)應(yīng)的不同KEY值進(jìn)行操作。

　　在分配HOOPS的KEY值時(shí)參考多文件的結(jié)構(gòu)去建立，這是實(shí)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(shí)體列表來(lái)完成的，如果用戶需要進(jìn)一步對(duì)模型文件進(jìn)行分析，就需要對(duì)所得到的實(shí)體做進(jìn)一步的處理，模型數(shù)據(jù)分析模塊就是用來(lái)完成此項(xiàng)功能的。

　　模型分析依據(jù)模型實(shí)體的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行，拓?fù)鋵?duì)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(diǎn)（Vertex）[6]。利用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)找到對(duì)應(yīng)的幾何，然后通過(guò)分析幾何提供的幾何信息進(jìn)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(gè)是幾何分析，它是通過(guò)實(shí)體的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析來(lái)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(lái)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(jī)交互系統(tǒng)，這里用樹(shù)形控件實(shí)現(xiàn)，模型信息數(shù)據(jù)的顯示和操作基于樹(shù)形結(jié)構(gòu)之上，便于操作和擴(kuò)充功能。圖4為模型操作樹(shù)形界面。

　　模型操作界面實(shí)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(dǎo)入后，根據(jù)模型處理模塊的實(shí)體列表，顯示模型數(shù)據(jù)的樹(shù)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(shí)，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(duì)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(jiǎn)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(kuò)充性，介紹了主要模塊的功能和技術(shù)實(shí)現(xiàn)，對(duì)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(xiàn)

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