基于proe的圖形協(xié)同感知技術(shù)研究

2013-05-13 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

梁科山唐力曹玉君孟凡磊來源:萬方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字:三維CAD 協(xié)同設(shè)計(jì) proe 協(xié)同感知技術(shù)

針對(duì)基于proe的協(xié)同數(shù)據(jù)感知技術(shù)進(jìn)行探討,重點(diǎn)論述特征操作信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、特征信息的數(shù)據(jù)挖掘和特征操作再現(xiàn),設(shè)計(jì)三維設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)信息的分析、提取和恢復(fù)的循環(huán)操作機(jī)制。利用所論述的技術(shù),成功解決基于proe的協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)CoopCAD中設(shè)計(jì)過程的實(shí)時(shí)性問題,具有較好的穩(wěn)定性和較高的效率。

圖形協(xié)同感知技術(shù)是協(xié)同設(shè)計(jì)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),主要完成協(xié)同設(shè)計(jì)中對(duì)于三維設(shè)計(jì)操作的描述。對(duì)于基于特征的三維造型工具,三維模型的設(shè)計(jì)過程就是對(duì)模型特征的增減和更改的過程。從這一點(diǎn)考慮,協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)在支持協(xié)同設(shè)計(jì)時(shí),只需交流設(shè)計(jì)者對(duì)三維模型特征所進(jìn)行的操作的描述信息,就可以實(shí)現(xiàn)三維圖形的協(xié)同感知。因此,圖形協(xié)同感知問題集中在了特征操作數(shù)據(jù)的挖掘和特征操作的再現(xiàn)上。

基于proe平臺(tái)的協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)CoopCAD中,采用了將三維造型設(shè)計(jì)時(shí)的特征操作信息轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)編程語言可識(shí)別的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述,并設(shè)計(jì)了特征操作數(shù)據(jù)挖掘模塊和特征操作再現(xiàn)模塊,實(shí)現(xiàn)了基于proe的協(xié)同設(shè)計(jì)中圖形協(xié)同感知。

    1 特征操作信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

    CoopCAD系統(tǒng)所采用的特征操作信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下:

    struct proe_feat_operation_info
    {
    UserName;∥進(jìn)行此次操作的協(xié)同用戶
    FeatureId;∥特征標(biāo)志號(hào)
    Operation;∥操作種類
    FeatData;∥特征的樹形信息
    }

UserName記錄著特征操作的實(shí)施者,Featureld唯一標(biāo)志著某一特征,Operation是一個(gè)宏變量,它記錄了操作的種類(生成新特征、更改特征、刪除特征、陣列特征……)。

    FeatData記錄了描述特征的樹形信息,結(jié)構(gòu)如下:

    struct featdata
    {
    ElemTree:∥特征元素樹
    tree-sum;∥特征元素樹大小
    SelData;∥特征元素樹中的選擇信息
    SketchDam;∥特征元素樹中草繪信息
    }

特征元素樹(ElemTree)是proe定義的一種工作空間結(jié)構(gòu),其樹形結(jié)構(gòu)中的各個(gè)分支分別對(duì)應(yīng)著特征各種特性的描述,開發(fā)者能夠通過一定的函數(shù)和方法填充或更改其數(shù)值,進(jìn)而使它可以描述不同類型的特征。

圖1顯示的是proe中凸臺(tái)特征的特征元素樹結(jié)構(gòu)。樹中的根結(jié)點(diǎn)和支節(jié)點(diǎn)稱為元素,每一個(gè)元素都用ProElemen定義,元素在樹中的位置以相應(yīng)的ID號(hào)來確定。將多種類型元素按照proe定義的樹狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合,便構(gòu)成了代表某一種類型特征的特征元素樹。

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FeatData中的ElemTree記錄了所有的結(jié)點(diǎn)及其屬性所需的數(shù)據(jù),而SelData和SketchData結(jié)構(gòu)記錄了所有已存在的幾何項(xiàng)目的參考、草繪元素的參考、所有的三維尺寸值三項(xiàng)所需的所有數(shù)據(jù)。

2特征操作數(shù)據(jù)挖掘

協(xié)同設(shè)計(jì)中的特征操作數(shù)據(jù)挖掘,是把設(shè)計(jì)者的特征操作轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述(proe-feat-operation-info),其獲得的數(shù)據(jù)信息是協(xié)同設(shè)計(jì)各端點(diǎn)間所交流的主要信息,是設(shè)計(jì)模型達(dá)到實(shí)時(shí)共享的關(guān)鍵。CoopCAD系統(tǒng)中的特征數(shù)據(jù)挖掘是通過設(shè)計(jì)的proe特征操作數(shù)據(jù)管理器模塊,其負(fù)責(zé)控制和管理各個(gè)子模塊,并協(xié)調(diào)它們之間的任務(wù)調(diào)度。

特征數(shù)據(jù)挖掘過程是由兩個(gè)環(huán)節(jié)來完成:

第一,設(shè)置特征相關(guān)事件觸發(fā)器,使協(xié)同設(shè)計(jì)程序能夠及時(shí)獲知proe中與特征相關(guān)事件的發(fā)生,并對(duì)不同的特征操作作出響應(yīng)。
    第二,針對(duì)不同的特征操作,通過特征數(shù)據(jù)分析器解析出特征的樹形信息(FeatData)。

圖2展示了特征數(shù)據(jù)挖掘的具體流程。特征數(shù)據(jù)分析器的分析結(jié)果就是特征操作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述(proe-feat--operation-info)。

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2.1特征操作相關(guān)事件觸發(fā)器

特征操作的相關(guān)事件觸發(fā)器是特征數(shù)據(jù)挖掘模塊與proe聯(lián)系最緊密的部分,它負(fù)責(zé)監(jiān)視proe中的各種該模塊感興趣的特征操作事件。特征數(shù)據(jù)挖掘模塊主要感興趣的proe特征操作事件主要包括:

    1)PRO-FEATURE-CREATE--新特征創(chuàng)建事件;
    2)PRO-FEATURE-REDEFINE--特征被重定義事件;
    3)PRO_FEATURE-REGEN--特征再生事件;
    4)PRO-FEATURE-DELETE--特征刪除事件。

事件響應(yīng)函數(shù)在相對(duì)應(yīng)的proe事件發(fā)生時(shí)被自動(dòng)調(diào)用,通知proe特征操作數(shù)據(jù)管理器這個(gè)事件發(fā)生,使管理器及時(shí)指派特征數(shù)據(jù)分析器對(duì)該特征操作事件進(jìn)行分析以獲取特征操作數(shù)據(jù)。

特征操作的相關(guān)事件觸發(fā)器中的每一種事件都對(duì)應(yīng)著獨(dú)立的處理函數(shù),這使得它具有很好的擴(kuò)展性和維護(hù)性,這也增強(qiáng)了整個(gè)協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)的柔性,為適應(yīng)更廣泛的協(xié)同設(shè)計(jì)事務(wù)提供可能。

2.2特征數(shù)據(jù)分析器

特征數(shù)據(jù)分析器是整個(gè)特征數(shù)據(jù)挖掘模塊中的核心部分,它完成了與proe相關(guān)的特征操作向其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述的轉(zhuǎn)化。在某種程度上,這個(gè)部分也是整個(gè)協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基礎(chǔ),它為系統(tǒng)的其余模塊提供了最直接的數(shù)據(jù)依據(jù)。

分析器所分析的特征操作包括創(chuàng)建新特征、重定義特征、刪除特征和陣列特征。對(duì)于不同的特征操作,分析器所采用的分析方式既有相同之處也有不同之處。對(duì)于所有的特征操作,proe_feat_operation-info中的Operation(操作種類)和FeatureId(特征標(biāo)志號(hào))是必需的,除了特征的刪除操作不再需要其它分析數(shù)據(jù)以外,另三種操作均需要進(jìn)行進(jìn)一步地分析。

1)創(chuàng)建新特征。對(duì)于新創(chuàng)建的特征,分析器需要將新特征的FeatData(特征的樹形信息)完全解析出來,包括特征元素樹的全部結(jié)構(gòu)、特征元素樹大小、特征元素樹中的選擇信息和特征元素樹中的草繪信息。分析器所獲得的所有元素信息最終按照嚴(yán)格的邏輯順序記錄到FeatData的ElemTree結(jié)構(gòu)中,選擇信息和草繪信息另外記錄在FeatData的SelData和SketchData結(jié)構(gòu)中,并與相關(guān)元素一一對(duì)應(yīng)。這樣新特征的數(shù)據(jù)信息就完全解析出來并以規(guī)范的結(jié)構(gòu)記錄下來,為將來的特征再現(xiàn)提供了可靠高效的數(shù)據(jù)依托。

    2)重定義特征。以一般的觀點(diǎn)來看,就特征數(shù)據(jù)分析器所承擔(dān)的工作量而言,重定義一個(gè)特征要小于新創(chuàng)建一個(gè)特征,但該協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘模塊將特征的重定義操作與創(chuàng)建新特征基本等同看待。這是由proe的開發(fā)方式所限定造成的,其要求辨別特征的重定義部分同樣需要對(duì)特征進(jìn)行完全的分析操作。

    3)刪除特征。分析特征的刪除操作是數(shù)據(jù)挖掘模塊中最易實(shí)現(xiàn)的,它只需要獲知所刪除特征的ID即可,分析器也只須對(duì)proe_feat_operation_infe中的Operation(操作種類)和FeatureId(特征標(biāo)志號(hào))分別做好記錄就可以了。

    4)陣列特征。陣列特征是一項(xiàng)比較特殊的操作,特征數(shù)據(jù)分析器在分析該種信息結(jié)構(gòu)之前需要做較多的預(yù)分析工作,由于proe的開發(fā)接口不提供直接的陣列事件,因此特征數(shù)據(jù)挖掘模塊從其它的proe特征操作事件中間接判斷陣列事件(進(jìn)行特征的陣列操作必然發(fā)生特征再生,分析器通過捕捉此事件再進(jìn)一步判斷陣列事件是否發(fā)生)。另一方面與分析創(chuàng)建新特征操作不同的是,分析器在記錄FeatData時(shí)不再需要分析是否存在草繪信息,而是改為分析是否存在多值信息。如上所述,特征數(shù)據(jù)挖掘模塊通過特征操作事件觸發(fā)器和特征數(shù)據(jù)分析器兩個(gè)子模塊協(xié)調(diào)操作,以簡(jiǎn)潔有效的信息轉(zhuǎn)換機(jī)制建立起CoopCAD系統(tǒng),在proe設(shè)計(jì)平臺(tái)上采集協(xié)同感知數(shù)據(jù)的穩(wěn)定的信息通道。最后,它將特征操作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述發(fā)送到協(xié)同操作代理模塊中,并由其經(jīng)過一定的處理后轉(zhuǎn)換成協(xié)同感知信息發(fā)送到協(xié)同設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)上。

    3特征操作再現(xiàn)

    協(xié)同設(shè)計(jì)中的特征操作再現(xiàn)是CoopCAD系統(tǒng)中協(xié)同感知技術(shù)的最終體現(xiàn)者,其作用和特征數(shù)據(jù)挖掘模塊相反,利用特征操作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述,將這一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述中的特征信息重新組合并聯(lián)系起來,構(gòu)成proe能識(shí)別的特征表述,并最終在proe設(shè)計(jì)平臺(tái)上重現(xiàn)這一特征操作。

特征操作再現(xiàn)模塊主要由特征操作分類器和特征操作執(zhí)行器兩部分組成。當(dāng)特征操作再現(xiàn)模塊從協(xié)同操作代理模塊接收到特征操作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述后,首先將其交給分類器進(jìn)行分類處理:分類器根據(jù)特征操作信息(proe_feat_operation_nfo)中的Operation變量的值確定此特征操作的種類,然后由不同的操作種類,將接收到的特征操作數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述傳遞給特征操作執(zhí)行器的不同部分進(jìn)行特征再現(xiàn)。特征操作執(zhí)行器對(duì)不同的特征操作采取不同的特征再現(xiàn)策略。

再現(xiàn)創(chuàng)建新特征的操作需要將特征的特征樹信息完全再度創(chuàng)建出來,其過程主要是從FeatData的ElemTree中順序取出各個(gè)元素,再將它們按照嚴(yán)格的元素樹形組織結(jié)構(gòu)聯(lián)系在一起,才能最終由此樹形結(jié)構(gòu)完全相同地再現(xiàn)此特征。

再現(xiàn)重定義特征的操作基本與再現(xiàn)創(chuàng)建新特征相同。再現(xiàn)刪除特征操作只需根據(jù)FeatureId(特征標(biāo)志號(hào))由開發(fā)接口調(diào)用ProFeatureDelete函數(shù)即可。陣列特征操作的再現(xiàn)和創(chuàng)建新特征的再現(xiàn)過程基本相同,但在再現(xiàn)陣列操作時(shí)不需要重新構(gòu)建革繪信息,需要構(gòu)建多值信息。