图纸自动化生成系统的设计与实现

2013-05-22 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

1 引言

随着CAD基础理论和应用技术的不断发展,对CAD系统的功能要求也越来越高。设计人员不再仅仅满足于借助CAD系统来达到“甩图版”的目的。而是希望它能从本质上减轻大量简单烦琐的工作,使他们能集中精力于那些富有创造性的高层次思维活动中。

在工程设计中,一个种类产品的型号往往有很多种,新型号产品在空间结构上继承了现有的产品.它们的几何拓扑结构一致,只是在尺寸、比例、技术要求等方面存在差异。因为与已有产品有很多共同之处,所以新型号产品的图纸常常在现有同类产品图纸的基础上进行修改和调整得到。即便如此,这仍然是个很烦琐的工作,效率很低并且容易出错。

为了惟一确定地描述工程设计对象,几乎任何一幅工程CAD图纸都不仅包含描述对象几何拓扑信息的各种图素,还包括描述图索具体大小、形位公差和上下偏差的标注,描述图形对象特定应用的技术要求和注释等的非几何信息。正是图形中的非几何信息(文本信息)使CAD图形具有了具体确定的工程意义,真正起到工程设计交流和交换信息的纽带作用。所以对于空间拓扑结构一致的同系列产品,图纸中的几何信息可以重复利用,而对于非几何信息,把它们与数据库中的字段一一对应起来,就可以把数据库中的数据反映到图纸上。

    2 母图的定义

定义l(变元):同一系列产品的图纸中可能发生变化的元索称作变元。

变元通常是尺寸标注、形位公差、技术要求、明细栏内容以及标题栏内容等文本信息。变元可以看作图纸中的.形参”。通过变元才可以建立起图纸与数据库字段("实参")的对应关系。

定义2(母图):母图就是标识了变元、定义了变元约束并提供了作为模板必要信息的图纸。

通过母图,能把同一系列产品图纸的几何信息加以重复利用,它是同一系列产品图纸的模板。在母图中通过标识,使变元具有和其它元素不同的特征。图纸中的普通元素没有扩展属性.通过有无扩展属性就可以区分变元与普通元素。

产品的各个部分不是孤立的.它们之间存在相互依赖或制约的关系,所以图纸中的元素也存在相应的约束关系。图纸中的约束包括几何约束与尺寸约束。几何约束是指图形的隐式条件如直线水平平行、垂直,直线与圆相切等等,它们在尺寸驱动过程中不发生变动;尺寸约束是指图素(间)的距离、夹角、半径、图形等各部分之间的相互影响和依赖情况。在生成图纸时,同系列产品图纸中的图形元素是不变的,所以定义母图时只需考虑尺寸约束。尺寸约束体现到母图中就是变元约束。

    3 数据库构造

在图纸自动化生成系统中,生成图纸所需的各要索都直接来源于数据库。数据库不仅是用户和系统之间的媒介和缓冲,还可以方便的管理生成的图纸,使图纸的产生和CAD软件的绘图系统分离成为可能。

    3.1 母图库设计

每份图纸的生成都离不开母图和变元值,一种产品可能有若干个母图,所以母图库中须有产品表、母图表、变元表三种类型的数据表。由于各种产品的变元都不同,它所对应的变元表的结构也不同,所以每个产品表都有一个变元表与之对应。

母图库各数据表的字段结构大致如下(为了直观启见,各表都已大大简化。以“#“结尾的字段代表主键,以“#”结尾的字段代表外键)。

产品表设计:(产品编号#,产品名称,变元表名,约束库名,删除标志,状态,...)。

母图表设计:{母图编号#,母图名称.产品编号*.母图,用户,更新时间,版本,侧除标志、状态,...)。

变元表设计:(产品型号#,产品编号*,版本,更新时间,用户,状态,外径,内径,粗糙度,...)。
变元表中的外径、内径、粗糙度是指的变元名称,它根据指定的变元名称变化而变化,其数量也会随着变元数目的增减而增减。变元表在产品的第一个母图人库时建立或更新。

在设计过程中,母图有可能进行了更改.某一型号产品的图纸也可能进行更改,为了使操作具有可逆性和可迫溯性,需要记录数据的版本、操作人员以及操作环境等信息。不同的用户同时对某一型号产品的变元表进行编辑时,会产生冲突,为了防止冲突的发生,在变元表每个记录中设置一个状态标志,如果有用户正在更改产品的图纸,就把相应的记录设成出库状态,在出库状态下,记录不可更改,这样保证了数据的完整性。
CAD图形都是矢盆图,通常母图都很小;CAD图形文件通常具有很高的压缩比,可以对母图压缩后存储。在数据库管理系统中,一个数据表的最大字段个数是有限制的,如果一张母图的变元数超过了数据表的最大字段数,应再考虑增加该产品对应的变元表的个数。

    3.2 约束库设计

根据实际需要,在图形绘图过程中可能会对原有图形进行修改,但只对基本变元值修改是不够的。为了保持产品图形数据的一致性和完整性,必须对一些元索进行约束求解。本系统设计了约束集规则,使得图形数据库系统可以在一些变元值变化时,实现整个产品相关变元一致的更新。为了能够保留图纸约束信息,系统设计了相应的约束库,以保留某些变元的约束情况。

约束库:(约束编号#,产品编号*,约束标志号,约束条件,状态,...)这里的约束条件是一个表达式,符合系统事先约定的规则,代表图元间的各种约束关系。为了求解约束表达式,系统同时设里解析函数,可以针对不同的约束情况解析获取相应的变元信息。

对于一些常见的约束条件,系统分别建立了约束表达式。如两变元相等的约束表达式为Equal(D1,D2),D1和D2为已知两变元。为了对约束表达式进行解析,系统中建立了专门的匹配解析函数。对应Equal(D1,D2),解析函数所做的就是先将Dl和D2分别解析出来,然后进行Dl和D2的数据提取操作,最后根据约束具体情况对变元表做出更改。

母图数据库的建立,使得系统保存了生成新图纸必须的图形信息和基本参数信息;约束库的建立,便得用户可以根据实际情况建立特定的约束条件,通过程序或利用数据库的触发机制,在用户向变元表输人数据时激活相应的约束,自动审核或修改特定的变元值。

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