【正文】 視頻錄像等供隨后的分析使用。 運動仿真 是 虛擬制造的 重要組成部分，利用 運動仿真 ，可以驗證 產(chǎn)品 設(shè)計和操作的正確與否，以便及早的發(fā)現(xiàn) 設(shè)計 中的問題，對模型進行修改，并通過可視化顯示 運動 過程?，F(xiàn)在產(chǎn)品的制造正在向著自動化、數(shù)字化的反向發(fā)展， 運動仿真 是產(chǎn)品數(shù)字化定義中的一個重要環(huán)節(jié)。 運動仿真作為虛擬 制造的核心技術(shù)之一，具有廣闊的應(yīng)用前景，世界各國的政府、企業(yè)、大學(xué)等機構(gòu)對其進行了全方位多層次的研究。目前，運動仿真在工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)得到了廣泛深入的研究和應(yīng)用。 在國內(nèi)，虛擬制造技術(shù)研究和應(yīng)用起步相對較晚，與發(fā)達國家有一定差距。但在構(gòu)建虛擬運動設(shè)計環(huán)境，并應(yīng)用于汽車和航天航空等領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)也取得了一定的經(jīng)濟和社會效益。國內(nèi)在運動仿真信息模型方面的研究目前尚處于起步和探索階段。 綜上所述，目前運動仿真技術(shù)己經(jīng)在很多領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用。但各個領(lǐng)域的研究尚待進一步改善和深入。建立制孔設(shè)備信息模型的目的 在于建立完整的制孔運動信息， 避免了可能存在的干涉和碰撞， 及時修改和進一步完善設(shè)計運動要素，節(jié)省了大量的人力，物力和財力。并為后續(xù)的工廠中生產(chǎn)提供信息，并對生產(chǎn)進行分析和評價。因此，本課題基于 CATIA 二次開發(fā)，最終實現(xiàn)制孔設(shè)備的虛擬運動，為生產(chǎn)實踐提供參考依據(jù)。 本課題 研究 的內(nèi)容和意義 課題內(nèi)容 運動仿真技術(shù)的主要內(nèi)容包括：在產(chǎn)品的真實制造、裝配之前進行的虛擬設(shè)計，在虛擬環(huán)境中進行產(chǎn)品的裝配及運動仿真，并對產(chǎn)品制造生產(chǎn)過程加以檢驗，檢查運動過程中可能出現(xiàn)的碰撞、干涉危險，分析產(chǎn)品的可加工性和工序的合理性。它 的采用可縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 本課題是在 Microsoft Visual Basic 中文企業(yè)版開發(fā)環(huán)境下，在 Windows 操作平臺上，采用基于 VB 程序的仿真方法，通過 Microsoft Visual Basic 的二次開發(fā)工具，在 CATIA 環(huán)境下對制孔設(shè)備的運動加工仿真。以 VB 為載體，進行編程，開發(fā)工具完全集成在 Microsoft Visual Basic 環(huán)境中。該課題主要完成以下內(nèi)容： (1)收集、整理相關(guān)資料，閱讀、學(xué)習(xí) VB 幫助文檔。研究 CATIA 二次開發(fā)分類以及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。 (2)零件與制孔設(shè)備的建模，要求虛擬制孔設(shè)備模型不僅具有與真實制孔設(shè)備相似的結(jié)構(gòu)，而且具有仿真功能。運用程序控制 CATIA 進行運動制孔路徑。 (3)基于宏的開發(fā)方式：總結(jié)和學(xué)習(xí)宏語言以及 CAA Automation API 的結(jié)構(gòu)和開發(fā)方法，開發(fā)過程以及運行方式。基于 VB 的開發(fā)方式：總結(jié)和學(xué)習(xí) VB 的結(jié)構(gòu)和開發(fā)方法、開發(fā)過程。研究界面的開發(fā)、主要模塊的開發(fā)。 (4)對運動仿真系統(tǒng)進行了總體規(guī)劃和設(shè)計。將系統(tǒng)劃分為制孔設(shè)備建立模塊、蒙皮導(dǎo)入模塊、制孔設(shè)備運動模塊、仿真過程控 制模塊和仿真結(jié)果數(shù)據(jù)處理模塊。并設(shè)計友好的用戶界面，便于用戶方便靈活地進行仿真加工。 課題 意義 (1)相對于 2D 或 3D 線框性質(zhì)的加工過程制孔軌跡模擬，本系統(tǒng)運動仿真加工的真實感較強，根據(jù) VB 程序，能夠在屏幕上真實地顯示整個零件的制孔過程。 (2)本課題的研究具有前沿性。論文的研究工作開拓了課題的應(yīng)用研究領(lǐng)域，對將來在航空飛機以及其它行業(yè)應(yīng)用 CAD 技術(shù)打下了良好基礎(chǔ)，具有推廣性，為利用CATIA 作為通用開發(fā)平臺積累了經(jīng)驗。 (3)本系統(tǒng)具有實用性，既能應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)，也適用于學(xué)校教學(xué)實踐。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 2 文獻綜述 CATIA 二次開發(fā)介紹 CATIA V5 在開發(fā)之初就遵循面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想，構(gòu)建了完全基于組件的體系結(jié)構(gòu) (PPR： Products Process Resource)，有效地解決了維護、管理、擴展的困難，并大量使用了最新的計算機技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)以及軟件工程技術(shù)，其中包括基于組件架構(gòu)思想的 JAVA BEAN、 COM/OLE、 CORBA 技術(shù)和 Web 技術(shù)、 C++語言、 Visual Basic Journaling、 STEPSDAI、 XML、 OpenGL 等，這使 CATIA V5 具有與眾不同的鮮明的特點：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單一，各個模塊全 相關(guān)，某些模塊之間還是雙向相關(guān)；端到端的集成系統(tǒng)，擁有強大的專業(yè)應(yīng)用擴展能力。它開放的組件應(yīng)用架構(gòu)允許更多的開發(fā)公司針對用戶的需要特別定制的應(yīng)用解決方案，也就是對其進行二次開發(fā)。 隨著 CATIA 系統(tǒng)在國內(nèi)制造業(yè)應(yīng)用范圍的不斷擴大，許多大型制造企業(yè)在使用中都相應(yīng)的提出了客戶化及二次開發(fā)的需求。以中、高端 CAD/CAM 軟件為基礎(chǔ)平臺的虛擬制造系統(tǒng)開發(fā)包含了參數(shù)化設(shè)計、虛擬裝配、切削仿真、工藝規(guī)劃制造信息管理以及網(wǎng)絡(luò)化等功能模塊。如果能將系統(tǒng)中的某些功能移植到 CATIA 平臺上，或?qū)?CAITA 已有功能的用戶化，或者 與其它軟件建立合適的接口，將會使 CATIA 的功能得到更好的發(fā)展 。 CATIA 二次開發(fā)接口 CATIA 使用基于組件對象模型 COM(Component Object Model)技術(shù)的自動化 (Automation)提供二次開發(fā)接口，使用 Automation 技術(shù)， CATIA 可與外部應(yīng)用程序共享對象，像 VB、 VC 等開發(fā)工具和 VB 腳本、 Java 腳本語言以及 HTML 等語言提供編程接口。 CATIA 二次開發(fā)接口是通過兩種方式與外部程序通信：進程內(nèi)應(yīng)用程序(InprocessApplication)方式和進程外應(yīng)用程序 (OutProcess Application)方式。 進程內(nèi)應(yīng)用程序方式下， CATIA 軟件與腳本運行在同一進程地址空間，比如宏方式 (Macro)。在 CATIA 環(huán)境下通過菜單記錄宏 (Record Macro)，宏記錄后，生成VB 腳本 (Visual Basic Script)序列，當(dāng)宏開始運行， CATIA 就處于非激活狀態(tài)，因此不能調(diào)用宏之間存儲變量的值，這種方式比較簡單，在 CATIA 環(huán)境中就可完成。 進程外應(yīng)用程序方式下， CATIA 與外部應(yīng)用程序在不同進程地址空間運行。在CATIA 運行的情況下，外部進程 可以通過接口駕馭 CATIA，創(chuàng)建、修改 CATIA 環(huán)境和幾何形體的數(shù)據(jù)、尺寸等，同時支持對象連接與嵌入。 CATIA 二次開發(fā)分類 作為當(dāng)今一個功能比較強大的 CAD 軟件， CATIA 提供了多種開放性接口，按應(yīng)用范圍分，由低層次小范圍應(yīng)用到高層次二次開發(fā)，共有五種開放性接口：標(biāo)準(zhǔn)格式導(dǎo)入 /導(dǎo)出 (Standard format import/export)、使用 Automation API 的宏命令模式、智能軟件 (Knowledgeware)、交互模式下的用戶自定義特征 (Catalog)、 CAA V5 C++amp。Java API。 這些開放性接口的使用范圍各有不同： (1)標(biāo)準(zhǔn)格式導(dǎo)入 /導(dǎo)出是在多種 CAX(CAD/CAM/CAE)文件格式， DM(Product Data Management)文件格式和各種標(biāo)準(zhǔn)文件格式之間轉(zhuǎn)換的開放性接口工具。它是用在多種軟件及標(biāo)準(zhǔn)的互相協(xié)作設(shè)計時的一種低層次應(yīng)用。 (2)Automation API 的宏命令模式是利用日志 Visual Basic、 Java Script/HTML 對Automation Components 編寫腳本代碼控制，這個接口是在 CATIA 圖形交互模式下的自定義 CATIA 系統(tǒng)，它是一種比較高層次的二次開發(fā)應(yīng)用。 (3)在 CATIA 交互模式下的公式和規(guī)則編輯器是智能軟件開放接口，它可以利用編輯坐標(biāo)、曲線公式或者簡短的程序完成一般的復(fù)雜曲線及曲面造型。它是完成特定功能的一種高效開發(fā)方式，也是結(jié)合知識庫規(guī)則的公式應(yīng)用。 (4)交互模式下的用戶自定義特征是另一種交互模式下的開放性自定義接口，它是利用自定義的交互模式新參數(shù)和已有模型相結(jié)合來定義實體特征的。 (5)CAA V5 C++amp。Java API 開發(fā)接口是一種組件基礎(chǔ)下的編程控制，是一種對CATIA 對象的高級控制方式。 以 上提到的五種開放性接口雖然都是 CATIA 和其它應(yīng)用程序或 CAD 軟件的數(shù)據(jù)交換方式，但是格式轉(zhuǎn)換、公式和規(guī)則編輯器只是低層次的應(yīng)用，而且公式編輯器無法實現(xiàn)對 CATIA 對象進行造型、裝配等高級控制。所以，格式轉(zhuǎn)換、公式和規(guī)則編輯器不適合作為本課題二次開發(fā)的方式。 AutomationAPI、交互模式下的用戶特征自定義、 CAAV5 C++amp。Java API 這三種方式可以對 CATIA 對象進行造型、裝配等高級控制，它們是 CATIA 二次開發(fā)的三種方式。作為一個完善的 CAD/CAM 系統(tǒng)，沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 CATIA 的幾種開放性開發(fā)方式之間是 相互依存、相互作用的，它們之間的關(guān)系如圖 所示。 圖 CATIA 開放性開發(fā)方式相互關(guān)系 CATIA 二次開發(fā)的三種方式各有特點，因此，在具體應(yīng)用時也各有優(yōu)缺點，下面就這三種方式的特點做詳細(xì)的闡述： (1)Automation API：它是用于宏程序中，由說明性語言如 Visual Basic Script 或JavaScript 編寫的。 Automation 應(yīng)用有兩種方式：一種是在交互模式下，終端用戶看到的 CATIA 數(shù)據(jù)模型操作過程的錄制，它本身是依賴于 CATIA 標(biāo)準(zhǔn)語言的(*.CATScript)；另一種方式是利用日志形式記錄每一步操作，這是一種交互式的編程過程，它在 Windows NT 或者 UNIX 環(huán)境下，而且也只能在這個環(huán)境下，采用 Visual Basic Script 或者 Java Script 語言編程，實現(xiàn)與任意的 OLE 兼容應(yīng)用程序之間的通訊。它的大致工作過程如下： 1)啟動 VB Application，由 VB Application 啟動 CATIA。 2)生成所需要的數(shù)據(jù)。 3)VB Application 從 CATIA 中獲取所需要的返回數(shù)據(jù)。 Automation 技術(shù)是建立在 COM 基礎(chǔ)之上 ，由 OLE Automation(Object Linking and Embedding Automation)發(fā)展而來的， Automation 的核心技術(shù)是允許一個應(yīng)用程序操作另一個應(yīng)用程序。 Automation 技術(shù)并不是直接獲取及處理數(shù)據(jù)，而是間接的通過暴露的對象和屬性，利用對象的方法和屬性獲取、設(shè)置及處理數(shù)據(jù)。 Automation 技術(shù)包括兩個方面： Serve 和 Client。 Automation Server 是一個實現(xiàn)了 IDispatch 接口的 COM組件，而 Automation Client 是一個通過 IDispatch 接口與自動化服務(wù)器進行通信的COM 客戶。如 CATIA 我們把它看成一個 Server，客戶編制的應(yīng)用程序則是 Client。 對于 AutomationAPI 來說，它大致可以完成的任務(wù)涵蓋了具體問題、二次應(yīng)用和系統(tǒng)集成三個方面。其中，它在具體問題二次應(yīng)用中可以完成交互進程的控制和定義用戶接口，例如，在一個過程中對 CATIA 對象進行一系列操作、定義一個用戶參數(shù)輸入入口等。在系統(tǒng)集成中， Automation API 把 CATIA 作為一個 OLE Automation Server 實現(xiàn)和用戶應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù) 通信，這種方式只能在 Windows NT 環(huán)境下實現(xiàn)。 (2)用戶自定義特征 ((User Defined FeatureUDF)是利用 CATIA的 Catalog功能實現(xiàn)的一種比較簡便的二次開發(fā)方式，簡單的說就是利用已有的 CATIA 對象，將其參數(shù)與用戶自定義的新的交互數(shù)據(jù)類型集成起來，實現(xiàn)與用戶之間的交互操作。 這種開發(fā)模式的具體實現(xiàn)過程： 1)定義一系列需要的交互數(shù)據(jù)參數(shù)。 2)搜集已有的特征定義，確定輸入?yún)?shù)，并建立用戶自定義特征輸入?yún)?shù) (IUDF)。 3)將建立好的 IUDF 存儲到 CATIA 的零件文件 (*.CATPart)中去，并在相應(yīng)的Catalog 文件引用 IUDF。 做完以上工作用戶自定義的特征就可以在 CATIA 圖形交互模式下使用了。簡單的流程就是：建立引用的幾何體→定義參數(shù)表→存儲到 Catalog 文件中→實際建模應(yīng)用。 這種建模方式實際上是 CAD 技術(shù)中的表驅(qū)動模型技術(shù)，即在 CAD 系統(tǒng)中允許利用 “表格驅(qū)動”方式來建立實體模型，從而實現(xiàn)系列化零件的構(gòu)建及組織，一次建模，多次選用。這種開發(fā)方式在 CATIA 系統(tǒng)二次開發(fā)中只在系統(tǒng)擴展中有所應(yīng)用，它利用已有模型擴展已有模型建立出新的更豐富的 CATIA 對象特 征。 利用 CATIACatalog 模塊開發(fā)應(yīng)用軟件優(yōu)缺點： 1)Catalog 是 CATIA V5 的內(nèi)部模塊，開發(fā)過程即為模塊使用過程，且使用簡便，易于操作，容易實現(xiàn)多人同時開發(fā)； 2)由于 Catalog 是 CATIA 的內(nèi)部模塊，所以它與系統(tǒng)的兼容性好、運行速度較快、運行穩(wěn)定； 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 3)該模塊圖形功能不完善，只能提供給用戶一個三維圖像和一個參數(shù)表格，表中不給出各項數(shù)據(jù)和模型尺寸的對應(yīng)關(guān)系，確定數(shù)據(jù)和模型尺寸關(guān)系較為麻煩； 4)模塊只能提供一維參數(shù)驅(qū)動表格，當(dāng)遇到有類似“直徑 —— 長度”關(guān)系的二維甚至多維表格時， Catalog 就無能為力了。 綜上所述