【文章內(nèi)容簡介】 ， CATIA Catalog 模塊開發(fā)方式局限性大，不適合作為應用軟件二次開發(fā)的方式。 (3)CAA V5 C++and Java API 包含一系列 CATIA 的 C++庫函數(shù)，這庫函數(shù)在CATIA 運行時加載，用戶可以通過安裝 CAA RADE(Component Application Architecture RapidApplication Development Environment)模塊實現(xiàn)在 Visual C++ 或者 Java 編程環(huán)境下的可視化編程。 它涵蓋了二次應用 、系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)集成三個領域，包括交互過程的控制、定義新的參數(shù)入口、檢查相關規(guī)則、建立和應用新的數(shù)據(jù)模型及和外部系統(tǒng)的集成等七個方面的應用，可以實現(xiàn) CATIA 幾乎所有功能的二次開發(fā)工作。 基于以上分析，我們可以對四種 CATIA 二次開發(fā)工具的具體能力，作一個簡單的分類，如圖 所示。 圖 二次開發(fā)方式的工具具體能力 由圖可以看出作為 CATIA二次開發(fā)方式， CAAV5 C++and JavaAPI 和 Automation API 都可以實現(xiàn)，但是 Automation 只能實現(xiàn)有限的一些功能，如果說 CAA V5 C++and Java API 是 CATIA 二次開發(fā)接口的完整版，那么 AutomatinnAPI 只能是 CAA V5 C++and Java API 中的一部分。 由上述分析可以很明顯地看出 CATIA 提供的各種二次開發(fā)方式的優(yōu)劣。 CATIA作為一款高端的 CAD/CAM 軟件，隨著在中國應用領域的普及和深入，用戶對 CATIA個性化的要求日益提高。 CATIA 二次開發(fā) 國內(nèi)外應用情況 在國外，應用 CAAV5 的公司及其合作單位也走向成熟，表 列出了一些 CATIA V5 應用方面為 Dassault Systemes 開發(fā)應用程序的部分公司。 圖 CATIAV5軟件合作伙伴 在國內(nèi)， CATIA 二次開發(fā)特別是基于 VB 的研究和課題剛剛開始。目前開發(fā)的主要有南京航空航天大學、北京航空航天大學和西北工業(yè)大學，另外航空系統(tǒng)的許多單位，如成都飛機設計研究所，沈陽飛機設計研究所等也十分關注基于 CAA 的應用開發(fā)。這源于 CATIA 在航空領域的應用以及對其基礎上開發(fā)的要求。 CAXA 成為中國目前唯一的 Dassault Systemes 的合作軟件生產(chǎn)商，并與之結成了戰(zhàn)略聯(lián)盟，成立了聯(lián)合研發(fā)中心。南京航空航天大學航空宇航學院與成都 飛機設計研究所也成立了項目組，致力于 CATIA 的二次開發(fā)。南京航空航天大學在基于 CATIA 環(huán)境運用 CATIA二次開發(fā)平臺 CAA 和 C++及 VB 語言，對虛擬裝配環(huán)境、虛擬裝配路徑規(guī)劃、虛擬裝配信息模型等進行了研究與開發(fā)。 沈陽航空航天大學畢業(yè)設計（論文） 9 3 方案論證 從大型的波音 747 飛機、火箭發(fā)動機到化妝品的包裝盒，幾乎涵蓋了所有的制造業(yè)產(chǎn)品都開始運用 CATIA 軟件， CATIA 提供方便的解決方案，迎合所有工業(yè)領域的大、中、小型企業(yè)需要。盡管 Pro/E、 UG、 MDT、 CAD、 SolidWorks 和 SolidEdge 等 ,功能都十分強大 , 幾 乎都配備了標準件庫模塊，但是在作圖尤其是逆向與造型部分，其它軟件都顯得十分弱小， CAD 及 MDT 基本上是一個二維工程繪圖軟件，具有較強的繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、尺寸標注以及方便用戶的二次開發(fā)功能，況且對于零件繁多的圖形， Pro/E 等軟件對硬件的要求還是很高。對諸如相切、拔模、補破面等等問題都難以解決， Pro/E 等軟件也拿不出快捷的解決辦法。而 CATIA V5 則是綜合了眾家之所長，功能之強大已被人們所接受，它的應用已迅速從軍事工業(yè)向民用工業(yè)擴展，由大型企業(yè)向中小企業(yè)推廣，由高技術領域的應用向日用家電、輕 工產(chǎn)品的設計和制造中普及。而且這一技術正在從發(fā)達國家 流向 發(fā)展中國家。所以利用CATIA V5 進行虛擬裝配及運動仿真勢在必行 。 方案的提出 目前，在 CATIA V5 R17 下建立虛擬裝配和運動仿真，可以有兩種方案：基于宏的 CATIA 二次開發(fā)和基于 CAA C++的 CATIA 二次開發(fā)。 基于宏的 CATIA 二次開發(fā) 大多數(shù) CAD/CAM 軟件都支持宏操作，可以對生成的宏文件添加、修改、判斷、循環(huán)、選擇等條件，再重新運行，這便是一個開發(fā)過程。這種方法直接、容易，可以用來實現(xiàn)一些簡單功能，屬于手動操作的自動化、條件化 和重新整合。 CATIA 的宏可以用 Visual Basic 作為編輯工具，使用起來非常方便，而且還提供了 Automation API用于 VBScript 對 CATIA 的二次開發(fā) 。 宏是一系列組合在一起的命令和指令，以實現(xiàn)多任務執(zhí)行的自動化。 CATIA 具有宏的錄制功能，即在啟動宏錄制命令后的所有操作都將用腳本語言來記錄，并生成腳本文件。宏在 CATIA 中的內(nèi)核及內(nèi)部函數(shù)的調(diào)用集成得很好。 宏可以用下列幾種腳本語言編寫，這取決于操作系統(tǒng)： BasicScript sdk，用于 Unix； VBScript， Visual Basic 的腳本語言，用于 Windows NT 系統(tǒng)； JScript， Javascript 的一種應用，用于 Windows NT 系統(tǒng)。 包括 CATIA在內(nèi)的 Dassault Systemes V5 的產(chǎn)品在 Unix系統(tǒng)支持 Basic Script 以上的版本，在 Windows 系統(tǒng)下支持 ，具體來說， CATIA 可以以兩種語言方式來記錄宏，分別為 CATScript 和 MS VBScript。 CATScript 語言 使用 CATScript 語言生成的宏記錄文件為 *.CATScript 格式。這種方式在文件編輯器編輯腳本語言，不是要 VB 編輯器，在 CATIA 環(huán)境下運行。因此只能應用簡單的 InputBox()和 MsgBox()函數(shù)來分別輸入數(shù)據(jù)和彈出消息對話框顯示信息，不能生成復雜的對話框，所以有了一定局限性。 MS VBScript 語言 VBScript 是一種腳本語言，與 Basic 語言有密切聯(lián)系。 VBScript 是 Microsoft VisualBasic 的簡化版本，是 Visual Basic 的子集，編程方法和 Visual Basic 基本相同。但是，相當多的 Visual Basic 特性在 VBScript 中被刪去了。 VBScript 語言雖然是特意為在瀏覽器中進行工作而設計的，但同時可用于各種軟件，其在各種軟件中的創(chuàng)建和運行基本相似。 CATIA 等的 CAD 軟件使用了 VBScript 語言來記錄宏。 為了克服 CATScript 語言方式的一些不足，需要進行復雜的開發(fā)，可以采用MSVBScript 語言方式進行宏開發(fā)，即 VBA 的開發(fā)方式，生成 *.catvba 格式的文件。這樣可以加入對話框及一些控件， CAA V5R8 以上的版本支持這種開發(fā)方式。系統(tǒng)安裝 Microsoft Visual Basic 后，可在 CATIA 系統(tǒng)菜單 Tools 下的子菜單 Macro 里直接進入 Visual Basic 編輯器進行編輯。 開發(fā)步驟： 基于宏的 CATIA 的二次開發(fā)的運行方式可以分為三個步驟。 (1)啟動錄制宏 (macro)記錄所進行操作，選擇 CATScript 和 MS VBScript 兩種語言之一，就會分別生成 *.CATScript 和 *.catvba 文件，記錄了所進行的全部操作并以沈陽航空航天大學畢業(yè)設計（論文） 11 VBScript 語言描述。 (2)修改創(chuàng)建后的宏 CATScript 語言只須用文本編輯方式即可，而 MS VBScript方式則可打開 VB 編程器進行編輯，并可以插入多個對話框和模塊較前一種方式有了一定的擴展。 (3)運行修改后的宏對于熟練的開發(fā)者可以省略第一個步驟，直接新建*.CATScript 文件并應用 VBScript 語言結合 CAA Automation API 完成。 宏的運行： 宏可以保存于內(nèi)部文件，也可以保存于外部文件，所以首先在宏窗口的左下角的下拉框中選擇是內(nèi)部文件還是外部文件。如果是內(nèi)部文件，則在宏窗口的文本框中會顯示已創(chuàng)建的一系列宏，選擇需要的宏，按下“運行”按鈕，宏結果就可顯示于窗口內(nèi)。如 果是外部文件，則選擇“宏庫”按鈕，選擇宏所在的文件目錄，然后即可運行，同樣宏結構也顯示于窗口內(nèi)。 上面是宏的直接運行的方式，當然也可以把一個宏文件選擇一個圖標按鈕關聯(lián)，并將它放置在某個工具條內(nèi)，運行時候點擊圖標即可。 圖 宏編輯 基于 CAA C++的 CATIA 二次開發(fā) CAA 是達索產(chǎn)品擴展和客戶進行 CATIA 二次開發(fā)的強有力的工具，可開發(fā)運行于 Windows 系統(tǒng)和 UNIX 系統(tǒng)之上。 CAA 在面向?qū)ο蟪绦蛟O計基礎上，使用了組件對象模型（ COM）、對象的連接和嵌入（ OLE）技術，使 CATIA 的二次 開發(fā)更加趨于標準化，使程序的使用更加簡潔明了， CAA 可擴展的模塊化開發(fā)架構，使得全球諸多開發(fā)商可以參與達索的研發(fā)。對客戶而言， CAA 可以進行創(chuàng)建菜單、圖表和設計對話框，調(diào)用庫瀏覽器等二次開發(fā)工作，而且用戶開發(fā)的功能和原系統(tǒng)的結合非常緊密，一般無法把客戶研發(fā)的功能從原系統(tǒng)中區(qū)分出來，非常有利于用戶的使用和系統(tǒng)功能與 CATIA 的集成。但 CAA 實現(xiàn)對 CATIA 的二次開發(fā)，是通過達索提供的RADE 和不同的 API 接口程序來完成的。 RADE 是一個可視化的集成開發(fā)環(huán)境，它對于開發(fā)人員的素質(zhì)要求較高。而 API 接口程序的編 制也是相當?shù)膹碗s，同樣要求開發(fā)設計人員有較高的專業(yè)背景知識及清晰的邏輯思路。 V5 體系結構的特點分析 CATIA V5 采用了多種支持組件技術的軟件技術如： JAVA、 COM/DCOM、CORBA 等，內(nèi)部模塊全部采用 CNEXT(CATIA 內(nèi)部使用的一種 C++語言 )實現(xiàn)，結構單一，提供了多種開發(fā)接口，支持 C++/JAVA、 AutomationAPI，支持各種開發(fā)工具： CAAC++， JAVA， VB，腳本語言。采用單繼承，對象之間關系明確，體系結構嚴謹，維護容易。 根據(jù) CAD 軟件的特點和實際需要， CATIA 的實際模式比較簡單，主要有工廠模式、層模式等。在面向?qū)ο蟮木幊讨?，工廠模式是一種經(jīng)常被使用到的模式。根據(jù)工廠模式實現(xiàn)的類可以根據(jù)提供的數(shù)據(jù)生成一組類中某一個類的實例，通常這一組類有一個公共的抽象父類，并且實現(xiàn)了相同的方法，但是這些方法針對不同的數(shù)據(jù)進行了不同的操作。 CATIA 中的具體實現(xiàn)如下例所示，如要做一條垂直于曲面的線，對象繼承關系如下： +CATBaseUnknown | +CATBaseDispatch | +AnyObject | 沈陽航空航天大學畢業(yè)設計（論文） 13 +HybridShape | +Line | +HybridShapeLineNormal 工廠的繼承關系： +CATBaseUnknown | +CATBaseDispatch | +AnyObject | +Factory | +HybridShapeFactory 先在 HybridShapeLineNormal 對象設定做這條線的屬性參數(shù)如：點、參考面，在公共抽象層 Line 中設定線的共同屬性如坐標、法矢等，然后調(diào)用 HybridShapeFactory中的 AddNewLineNormal 方法進行對 象實例化。 CATIA V5 面向?qū)ο蠛突诮M件的體系結構很好地實現(xiàn)了面向?qū)ο笤O計原則中的抽象 (Abstraction)、封裝 (Encapsulation)、模塊化 (Modularity)和分層 (Hierarchy)，為CATIA V5 日后的發(fā)展和伙伴及專用應用程序的開發(fā)奠定了良好的基礎。用戶可使用各種開發(fā)工具，甚至簡單的腳本語言來開發(fā)自己的應用。分析掌握 CATIA V5 的組件體系結構對基于 CAA 的開發(fā)應用具有重要的意義。 （ CAA） 作為 CATIA V5 的組成部分，組件應用架構 CAA(Component Application Architecture)V5，是 Dassault Systemes 產(chǎn)品擴展和客戶進行二次開發(fā)的強有力的工具。它建構在 Microsoft Visual C++ 版本下，通過 API 函數(shù)調(diào)用 CATIA 的核心程序，并進行程序開發(fā)，從而實現(xiàn)了客戶程序和原系統(tǒng)的緊密集成。 對客戶而言， CAA 可以進行從簡單到復雜的二次開發(fā)工作，而且和原系統(tǒng)的結合非常緊密，如果沒有特別的說明，無法把客戶所研發(fā)的功能從原系統(tǒng)中區(qū)分出來，這非常有利于用戶的使用和集成。 CAA的實現(xiàn)是通過提供的快速應用研發(fā) 環(huán)境 RADE和不同的 API 接口程序來完成的。 CAA 的組件應用架構下圖所示。可以看出， CAA 由一系列模塊組成，在 CAA架構的支撐之下， Dassault Systemes 可像搭積木一樣建立起來，這種結構非常適宜于系統(tǒng)的壯大和發(fā)展。點擊相應的模塊，可以進入各個模塊的文檔，可以看出構成 CAA組件的模塊文檔