CAD在貨架參數化中的運用探討

時間：2012/9/29　發布：逯東淑　【大中小】　閱讀：次　行業動態　收藏本文

貨架設備是配送中心內最為重要的存儲設施，隨著物流配送中心在國內的迅速發展，貨架的設計與制造越來越受到人們的重視了，貨架設備的設計好壞直接影響到配送中心的空間利用率和存貨效率。目前，國內的貨架設計行業在技術創新和設計思想上明顯滯后于當今科學技術的發展水平，主要存在問題有：①貨架設計仍以手工類比設計為主，計算機僅僅作為一個繪圖工具，沒有充分發揮計算機輔助設計的功能。②貨架設計過程是一個系列化、參數化的過程，國內的貨架設計還不具有參數化數據驅動的效果，造成大量重復性的勞動，影響設計效率和速度。③貨架設計結果幾乎全為工程二維平面圖，雖然不影響設計和生產，但是不能更好地體現貨架的三維設計效果，造成銷售人員和客戶的溝通困難。
　　為了解決上述問題，需要對現有的通用CAD軟件進行二次開發，編制出面向貨架設計的專業設計軟件。本文以一個貨架參數化三維造型系統的開發為例，介紹了基于InventorAPI的二次開發技術在貨架參數化設計和三維造型上的應用。
　　1InventorAPI技術Inventor是Autodesk推出的一款非常優秀的三維CAD設計軟件，使用者可以利用InventorAPI的開發接口在Inventor系統平臺基礎上進行二次開發，滿足專業設計領域的要求。
　　InventorAPI（ApplicationProgrammingInterface）的技術基礎是微軟的自動化（Automation）技術，這類自動化接口在以Windows為平臺的應用程序當中是相當普遍的，用戶通過InventorAPI可以用支持Automation（OLEAutomation）技術的高級語言開發出需要的應用程序。與別的三維造型軟件二次開發技術相比較，InventorAPI技術具有顯著的特點：①可以用大多數當前流行的高級編程語言來寫自己的程序，例如用VisualBasic、VisualC 、Delphi、Perl和Java等；②InventorAPI是一種以面向對象的方式揭示應用程序對象功能的應用程序編程接口技術，一旦理解和掌握面向對象程序設計的一般概念，再結合具體的API對象結構模型就可以進行二次程序開發。
　　InventorAPI揭示了Inventor的各種對象的內在功能，例如：通過API可以獲得SketchArc對象，進而對其屬性如Radius、StartAngle和SweepAngle等進行賦值。InventorAPI對象層次結構模型圖顯示了各個對象之間的關聯，并且描述了怎樣通過遍歷找到一個特定的對象。InventorAPI的各個對象是一種相互繼承的關系，這種繼承關系的關鍵是應用程序（Application）對象，通過獲取一個應用程序對象的訪問權，就可以得到API中的任何其它的對象。
　　Inventor提供了三種API開發途徑：Add-In、StandaloneEXE和ApprenticeServer.
　　在實際應用當中，出于應用程序用戶界面的考慮，通常選擇以StandaloneEXE的方式開發應用程序的情況較多。
　　2貨架三維造型系統框架
　　貨架三維造型系統采用先進的特征參數化技術，并結合了數據庫驅動技術，貨架的設計主要分為以下兩大功能模塊：貨架參數的設計模塊和貨架的計算機輔助三維造型模塊。對于貨架參數化設計模塊，又可以分為以下幾個子模塊：托盤單元設計模塊、立柱截面選型模塊、支臂選型模塊和貨架總體參數設計模塊。
　　對于貨架三維參數化造型系統來說，其參數化設計和貨架三維造型兩個主模塊就相當于整個系統的輸入和輸出，其間起連接作用的是數據庫技術。數據庫的數據和貨架參數化幾何模型共同實現了對一個具體貨架結構的參數化描述，通過InventorAPI二次開發實現了貨架數據驅動三維造型。
　　3貨架三維造型系統開發
　　311基于數據驅動的參數化貨架設計技術
　　將參數化設計算法應用于貨架系統設計中，根據參數化設計算法流程，要對貨架系統建立層次化模型，分析模型參數，確定貨架的主參數，建立貨架模型的基礎庫，基礎庫中的主參數既包括尺寸參數，也包括結構參數，各種貨架模型均有其獨特的結構特點，這些結構特點在參數化過程中就是我們所說的約束關系。我們可以在分析結構過程中尋找貨架設備的結構特點，驅動基礎庫中的參數，獲得貨架方案數據庫，實現對貨架設備的參數化描述。
　　數據驅動是參數化計算機輔助設計的基礎。它使得圖形能夠自動隨著參數值的變化而變化。針對常規圖形不能按比例變化的缺陷，將其進行參數化，則每個參數都成為一個變量，進而由參數對應生成的也是―個動態的圖形，實現了貨架柔性設計的目的。
　　以數據驅動生成貨架主要部件――槽鋼立柱為例，簡要說明數據驅動三維造型一般過程。通過分析，槽鋼的結構尺寸參數為草圖輪廓參數a、b、c、d和拉伸參數e，　通過參數a、b、c、d和e的約束可以實現對槽鋼的參數化數據驅動設計及三維造型。
　　（1）建立并返回Inventor連接對象：DimoInventorasInventor.ApplicationSetoInventor=GetObject（，“inventor.application”）DimoComdefAsPartComponentDefinitionSetoComdef=oInventor.ActiveDocument.ComponentDefinition
　　（2）建立槽鋼輪廓草圖：DimoPoint（1To8）AsPoint2d
　　DimoLine（1To8）AsSketchLine
　　DimoSketchAsPlanarSketch
　　SetoSketch=oComdef.Sketches.Add（oComdef.WorkPlanes.
　　Item（3））
　　SetoP（1）=oInventor.TransientGeometry.CreatePoint2d（0，0）
　　SetoP（2）=oInventor.TransientGeometry.CreatePoint2d（a，0）
　　SetoP（3）=oInventor.TransientGeometry.CreatePoint2d（a，b）
　　SetoP（4）=oInventor.TransientGeometry.CreatePoint2d（a-d，b）
　　SetoP（5）=oInventor.TransientGeometry.CreatePoint2d（a-d，b-c）
　　SetoP（6）=oInventor.TransientGeometry.CreatePoint2d（d，b-c）
　　SetoP（7）=oInventor.TransientGeometry.CreatePoint2d（d，b）
　　SetoP（8）=oInventor.TransientGeometry.CreatePoint2d（0，b）
　　SetoLine（1）=oSketch.SketchLines.AddByTwoPoints（（oP（1），oP（2））
　　ForI=2to7
　　SetoLine（i）=oSketch.SketchLines.AddByTwoPoints（oLine（i-1）。EndSketchPoint，oP（i 1））
　　NextI
　　SetoLine（8）=oSketch.SketchLines.AddByTwoPoints（oLine（7）。
　　EndSketchPoint，oLine（1）。StartSketchPoint）
　　（3）槽鋼三維實體造型：
　　DimoProfileAsProfile
　　SetoProfile=oSketch.Profiles.AddForSolid
　　CalloComdef.Features.ExtrudeFeatures.AddByDistanceExtent
　　（oProfile，e，kPositiveExtentDirection，kJoinOperation）
　　通過參數化數據驅動可以方便快捷地進行各種貨架結構的設計和三維造型，對結構相同而尺寸有所變化的貨架只需對驅動數據進行適當修改就可以由計算機自動生成，大大提高了貨架的開發設計效率。
　　312貨架三維造型系統流程
　　貨架參數化三維造型系統應用程序開發的主要步驟為：
　　（1）建立貨架的參數化幾何原型。根據參數化約束思想，建立幾何體的形狀約束和尺寸約束等，并用數據庫等形式存儲相關的驅動數據。
　　（2）用高級語言如VisualBasic編制應用程序。通過應用程序，在數據庫中提取對應的形狀約束數據和尺寸約束數據，然后調用InventorAPI函數，根據貨架原型，利用提取的幾何參數進行數據驅動，在Inventor系統環境中繪制所需的平面草圖進而進行三維造型。
　　313貨架三維造型系統實例
　　InventorAPI使得二次開發Inventor成為現實，利用InventorAPI，結合高級程序語言的強大功能，可以開發出面向企業的更專業的計算機輔助設計軟件。
　　近期根據貨架三維造型系統流程為駛入式（DriveIn）貨架設計開發的一個參數化貨架三維造型軟件及設計案例結果，利用該系統進行貨架三維參數化造型設計，省去了設計人員大量的體力勞動，最為重要的是該軟件突破了貨架的傳統設計方法，實現了設計方案三維可視化造型，縮小了設計方案和產品之間的差距。
　　4結束語
　　（1）貨架參數化三維設計造型軟件的開發實現，使得貨架設計在系列化、參數化和標準化方面得到提高，三維造型技術的引入實現了貨架產品的數字化虛擬設計。
　　（2）利用InventorAPI，結合企業自身產品的設計及工藝特點，能夠開發出極具使用價值和經濟效益的個性化、專業化應用程序，從而提高企業信息化、自動化水平。

關鍵詞：貨架

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