反求工程软件与商用CADCAM系统的IO设计

　　反求工程软件与商用CADCAM系统的IO设计
　　摘要：反求工程软件RESOFT是集复杂曲面测量、造型及加工于一体的反求CADCAM软件系统，为架构RESOFT与典型CADCAM系统信息交换的桥梁，提出了RESOFT系统与典型CADCAM系统（UG、ProE等）数据IO接口的一种设计方法。这种数据接口的设计实现为RESOFT系统的工程实际应用奠定了基础，并通过实例论述了这种方法的完备性和通用性。
　　关键词：反求工程；CADCAM；复杂曲面；IGES数据接口
　　1数据交换原理
　　随着CADCAM技术在工业界的广泛应用，越来越多的用户要求产品定义数据在不同的CADCAM系统之间相互转换及相同系统的不同子系统之间进行信息流动。以往常采用的方法是把一个系统产生的数据文件翻译成另一个CADCAM系统能识别的数据文件，对于多个CADCAM系统就需要有多个翻译器，这使得CADCAM系统之间数据转换变得繁琐而费时。IGES作为一种成熟的、被广泛接受的标准，就是为了解决产品模型的定义数据在不同的CADCAM系统间进行流动的问题而制定的。符合IGES标准的曲面模型的输入ouml；输出是大多数CADCAM系统必备的数据接口之一，并于1981年正式成为美国国家标准〔36〕。此后IGES不断完善和扩充，版本不断更新（从IGES1。0版本到IGES5。3版本），逐渐成熟并日益丰富，覆盖了越来越多的应用领域〔3〕。IGES的数据信息交换原理见图1。从系统A数据库传出的数据须先由本系统的IGES前处理器转换成IGES格式；在经过通信介质传送到系统B后，须由系统B的IGES后处理器把其从IGES格式转换成该系统内部的数据格式。把系统B数据传送给系统A也是同样的过程。
　　2算法实现
　　在IGES文件中，信息的基本单位为实体，通过实体描述产品的形状、尺寸以及产品的特性。实体的表示方法对当前所有的CADCAM系统都是适用的。实体可分为几何实体和非几何实体，几何实体和非几何实体通过一定的逻辑关系和几何关系构成产品图形的各类信息，实体的属性信息记录在目录条目录中，而参数数据记录在参数数据段中；IGES文件定义了通用CADCAM系统表示实体的数据格式以及相应的文件结构，典型的CADCAM系统所允许使用的IGES实体单元见表1。
　　表1通用CADCAM系统所允许使用的IGES实体单元
　　CADCAM
　　系统所允许使用的IGES实体单元类型号ProE144142128126124110102100CATIA144142128126122120110102100本文设计了一种基于反求工程RESOFT系统中裁剪NURBS曲面实体的IGES数据接口；RESOFT系统要求所重构的曲面必须具有边界环信息，其所有功能模块的实现都建立在有边界环曲面的基础上。对于只有曲面信息而没有边界环的非裁剪曲面实体，需求出边界环，才可以进行与带环曲面一样的处理；求边界环时，必须考虑所求边界环的方向，若是顺时针方向，则需对边界上的点进行倒序排列。RESOFT系统IGES数据Iouml；O接口设计所遵循的原则如下：
　　（1）一个符合规范的输入接口可以读（但不一定转换）任何符合规范的数据文件。
　　（2）当一个符合规范的输入接口遇到一个符合规范的数据文件，若该文件包含一些没有转换的特征或元素，不应导致系统死机或退出。
　　（3）一个符合IGES标准的输出接口可将自己系统描述的实体模型写成标准的IGES数据文件。IGES数据Iouml；O接口的设计流程见图2。图2给出了IGES数据在不同CADouml；CAM系统间进行交换的基本流程。
　　IGES作为一种被广泛采纳的数据交换标准是众多CADouml；CAM必备的数据接口之一，对数据文件的格式有严格的要求。文件的每一行都是80个字符，每一个数据段都有各自的起始位置和终结位置，每一行数据都有行号。严格的格式保证了在数据传递过程中不同的翻译器对文件信息的解读不会出错。RESOFT系统的输入输出接口设计严格按照这个格式；例如，曲面输入输出的IG
　　ES文件代码是128，然后按照顺序从相应的代码段中读或写曲面的U、V节点序列、权值、控制顶点等数据信息，进而形成新的曲面数据信息，为进一步优化曲面提供数据资源。
　　3实例分析
　　RESOFT系统采用VisualC语言开发，可运行于微机Windows9x或NT环境。其主要研究对象是构型复杂、边界和形状不规则的曲面产品，采用三角Bezier曲面造型技术，对输入数据进行处理，重构出产品曲面〔79〕的几何模型，并以IGES格式输送给其它CADouml；CAM系统进行后序编辑、处理，以加工制造出实际产品。图3图5为一风扇扇叶在不同CADouml；CAM系统间数据转换的全过程。图3表示曲面在
　　图3AutoCAD系统中的数据点
　　AutoCAD14。0系统中的数据信息；图4表示RESOFT系统从AutoCAD14。0系统以IGES格
　　图4RESOFT系统中插值点的三角化
　　式读入的数据信息并进行三角化的过程；图5表示经RESOFT系统三角化处理后的曲面信息输出到UG系统进行曲面重构的过程。
　　图5UG系统中NURBS曲面重构
　　参考文献：
　　〔1〕刘之生，黄纯颖。反求工程技术。北京：机械工业出版社，1994：115〔3〕刘美萍。反求工程CAD系统RESOFT的测量分析与数据交换技术的研究：〔硕士学位论文〕。杭州：浙江大学，1999。
　　〔4〕刘德智，董金祥，何志均。基于曲面模型的IGES前后置处理器的设计。计算机辅助设计与图形学学报，1999，11
　　（3）：100103
　　〔5〕孙家广，杨长贵。计算机图形学（新版）。北京：清华大学出版社，1995：510〔7〕FengiangLin，HewittWT。ExpressingCoonsGordonSurfaceasNURBS。CAD，1994，26
　　（2）：145155
　　〔8〕WenDerUeng，JiingYihLai，JiLiangDoong。SweepsurfaceReconstructionfromThreeDimensionalMeasuredData。CAD，1998，30
　　（10）：791805
　　〔9〕施法中。计算机辅助几何设计与非均匀B样条。北京：北京航空航天大学出版社，1994：319464