基于Pro/TOOLKIT的日用陶瓷數字化設計研究

劉文廣，馮景華，徐 珈

（景德鎮陶瓷學院，江西 景德鎮 333403）

基于Pro/TOOLKIT的日用陶瓷數字化設計研究

劉文廣，馮景華，徐 珈

（景德鎮陶瓷學院，江西 景德鎮 333403）

日用陶瓷的數字化設計是實現設計過程的重要手段和必然趨勢。本文論述了一種日用陶瓷的數字化設計方法，首先采用Pro/ENGINEER建立基本的三維模型，然后設置相應尺寸參數，再利用二次開發工具Pro/TOOLKIT和Visual Studio完成一個外部應用程序，通過這個程序獲得和修改其參數，從而實現數字化設計過程。

日用陶瓷；Pro/TOOLKIT；數字化設計

0 引 言

日用陶瓷在是人們生活當中必備的器具，它不僅是要求具有能盛食物等功能，還要求具有美觀、耐用、易清潔等特點。而在重視工藝、裝飾而忽視功能創新的固有設計觀念的影響下，日用陶瓷產品造型得不到有效改進，產品往往是千篇一律，缺乏創新，這需要改進設計過程和思想，而數字化設計將是一種有效的解決手段。數字化設計是當今設計的一種非常重要的設計方法，已經被成功的應用到了現代社會的許多領域。日用陶瓷數字化設計，是對傳統日用陶瓷設計的繼承，是現代陶瓷設計發展的一個必然趨勢[1]。日用陶瓷的數字化設計，有效提高了工作效率，最大可能的避免項目存在的風險和設計的誤區，縮短設計周期；豐富了設計手法，創意空間更加靈活，有利于設計思想的交流，設計的變更與修改簡捷快速，尤其是系列作品的設計更為方便；設計表達簡易且表現品質高，圖紙的生成精確；對現實充分的模擬，提供真實的設計預想圖及可視預期效果。

Pro/ENGINEER是美國Parametric Technology Corporation公司的主要產品，它的一個突出特點就是參數化設計。用戶或第三方應用其二次開發工具Pro/TOOLKIT，結合相應的編程軟件，通過程序代碼可以擴充Pro/ENGINEER系統的功能，設計出獨特且方便實用的人機交互界面，開發出基于Pro/ ENGINEER系統的外部應用程序模塊，實現對Pro/ ENGINEER系統安全地控制、訪問，以及無縫集成，從而滿足用戶的特殊要求，并大大提高系統的效率[2]。

1 基本原理

作為Pro/ENGINEER突出特點的參數化設計，參數是其核心，在一個模型中，參數是通過“尺寸”的形式來體現的，可以通過變更參數的方法來方便的修改設計意圖。為實現Pro/ENGINEER平臺下的日用陶瓷數字化設計，可以利用其二次開發工具Pro/TOOLKIT，通過構建的外部應用程序去訪問并控制模型的參數。外部應用程序在VS2008中建立，這個程序在Pro/ENGINEER中啟動，生成日用陶瓷數字化設計的菜單，并通過調用的對應對話框來進行相關陶瓷產品設計，主要是實現各設計參數的檢索和修改，完成新產品模型的數字化過程[3]。其基本原理如圖1。

2 實現數字化設計的主要過程

2.1 日用陶瓷模型模板的建立

日用陶瓷三維模型模板是實現數字化設計的基礎，其建立過程中有一個非常重要的問題---參數的選擇，這也是整個日用陶瓷數字化設計的一個難點。應用Pro/ENGINEER的零件設計模塊，可以很容易交互地實現模型模板的設計，模型易修改。模型參數的選擇由所設計的模型來決定，一方面合理選擇參數，保證數量不多的參數能夠對模型進行有效的控制和修改；另一方面，還應該進行參數間相互關系的設置以及參數值范圍的設定，以保證設計的合理性和新模型的再生成功。根據日用陶瓷數宇化設計的需求，按照碗、盤等類型，設計出對應的模型模板，然后再分別設置其模型參數。

2.2 外部應用程序設計

圖1 基本原理圖Fig.1 The basic principle

應用VS2008編輯生成的Pro/ENGINEER外部應用程序，能夠很容易實現模型參數的控制和改變，這是數字化設計最重要的部分。生成外部應用程序時有幾個方面的工作需要完成：首先是應用程序界面設計，為了能讓用戶能夠很容易地進行日用陶瓷的設計及修改，一個簡單易用的程序界面必不可少。其次是外部應用程序的接口，這是為了實現程序與Pro/ENGINEER進行溝通的功能。最后是核心部分---模型參數的獲取和改變，這是實現數字化設計的關鍵，通過在外部應用程序的界面中來進行參數的控制和改變，以實現數字化設計進程。

2.2.1 應用程序界面

Pro/ENGINEER的外部應用程序界面要完成兩個部分的設計，即程序菜單和對話框。

首先在Pro/ENGINEER的主菜單中添加一個下拉菜單項作為外部應用程序的程序菜單，再往這個下拉菜單中添加各個子菜單項，將各種日用陶瓷設計模塊分別設置為一個子菜單項，并設置動作。外部應用程序的菜單形式如圖3。為了實現這一過程，還需要在程序中調用函數ProMenubarMenuAdd()，來實現在Pro/ ENGINEER主菜單中的添加【日用陶瓷數字化設計】這一菜單項。同時，還需要添加子菜單項，這一過程是通過調用ProMenubarmenuPushbuttonAdd()函數來實現的，并將ProCmdActionAdd()函數加入按鈕動作，實現外部應用程序設定的功能。

圖2 三維模型模板Fig.2 Three dimensional template

圖3 日用陶瓷數字化設計菜單Fig.3 The menu of digital design for domestic ceramics

Pro/ENGINEER外部應用程序通過調用對話框資源來實現對話框。對話框資源有兩種構建技術，第一種是利用Pro/TOOLKIT提供的UI對話框技術，其設計思路和方法與AutoCAD的DCL對話框類似，用語句來構建對話框；第二種是采用VS的MFC(Mircrosoft Fundermental Class)設計對話框資源，它采用可視化的圖形界面來實現對話框。對比兩種方式，后一種由于采用的可視化技術---所見即所得，對話框設計、修改和調試都非常方便。本文采用了就是這一種方式。

對話框資源創建之后，再在菜單中設置相應動作，而動作函數中加入DoModel()函數調用對話框資源，然后在出現的對話框中做日用陶瓷數字化設計相應工作。因為外部應用程序為動態鏈接庫(DLL)，所以在使用對話框資源時，首先要明確指定所使用的DLL資源，這需要先加入宏語句AFX_ MANAGE_STATE()以正確切換MFC模塊狀態。這部分程序如圖4所示。

圖4 程序語句Fig.4 Program statements

2.2.2 外部應用程序接口

由于采用MFC來實現對話框，要使MFC和Pro/ ENGINEER之間能夠順利的溝通，就需要相應的接口來實現。從本質上講，Pro/ENGINEER與MFC的接口，就是Pro/ENGINEER其中系統調用MFC應用程序的途徑[4]。實現接口有兩個必備的函數，一個是用來初始化外部應用程序以及創建圖形窗口的函數——user_initialize()：完成程序的初始化，如增減菜單、初始化窗口信息等。另一個是用來作為結束應用程序執行功能的終止函數——user_ terminate()。

2.2.3 控制模型參數

日用陶瓷數字化設計的關鍵在于對于模型參數的控制，而模型參數在構建模板時就已經創建好了。如何控制這些參數，這就需要用到Pro/TOOLKIT。Pro/TOOLKIT相當于是在外部應用程序和Pro/ENGINEER系統間搭建起一個橋梁，它為外部應用程序提供了很多函數來訪問Pro/ENGINEER系統。控制模型參數用到ProParameterVisit、ProParameterValueGet、ProParameterValueSet等幾個函數。外部應用程序利用這些函數可以訪問并控制模型參數，通過改變參數值得到新的產品模型。

2.3 程序的運行

外部應用程序需要進行注冊之后才能在Pro/ ENGINEER系統中運行。注冊的過程，就是向系統提供這一外部應用程序的相關信息，如可執行文件的磁盤位置等[5]。日用陶瓷數字化設計系統注冊文件的內容大致如圖5。

圖5 注冊文件Fig.5 Register fle

圖6 盤的設計及完成三維圖Fig.6 Plate Design and 3D image

本文采用的手動注冊Pro/ENGINEER外部應用程序的方式較常見，也更靈活。具體操作過程如下：在Pro/ENGINEER系統中，點擊菜單中【工具】的【輔助應用程序】，單擊“注冊”按鈕，找到注冊文件CeraPara_reg.dat，再單擊“啟動”按鈕，注冊就完成了。成功注冊后，在Pro/ ENGINEER菜單中將會出現【日用陶瓷數字化設計】菜單項，點擊進入不同類型的日用陶瓷產品的設計當中(對話框形式)。通過修改相關部分的數據，即可完成一個新的設計。圖6所示為盤的設計對話框界面及完成的淺盤三維圖。

3 結 論

本文使用VS2008結合Pro/TOOLKIT實現外部應用程序--日用陶瓷數字化設計，它能夠很好地與Pro/ENGINEER溝通，控制并改變原模型的參數值，來獲得新的設計，實現日用陶瓷的數字化設計。研究表明，這種數字化設計的實現方法是可行的，能夠讓設計師從復雜的操作和命令中解脫出來，縮短了設計周期，輕松實現日用陶瓷數字化設計。

此外，與傳統的基于AutoCAD軟件的造型設計方法和基于Photoshop或3DMAX等軟件的圖案設計方法不同的是，本文采用的這種方法是基于Pro/ ENGINEER這一集設計、制造、模具等多功能為一體的軟件，它既實現了日用陶瓷的數字化設計，同時又為日用陶瓷數字化集成，如陶瓷成形過程仿真、陶瓷數字化制造(石膏模加工、快速成形等)、陶瓷產品質量在線檢測和控制等的實現，提供了數字化的依據。

[1] 康修機, 毛宏萍. 景德鎮日用陶瓷設計的發展和數字化技術[J]. 中國陶瓷, 2005, 02: 25-27+24.

KANG Xiuji, et al. China Ceramics, 2005, 02: 25-27+24.

[2] 李世國. Pro/TOOLKIT程序設計[M]. 北京: 機械工業出版社, 2003: 1-312.

[3] 馮景華, 劉文廣, 胡偉文. 陶瓷真空練泥機參數化模塊設計研究 [J]. 科技信息, 2011, 26: 386-387.

FENG Jinghua, et al. Science & Technology Information, 2011, 26: 386-387.

[4] 賴朝安, 李振南, 孫延明, 等. Pro/ E二次開發的關鍵技術[J].機械設計與制造工程, 2001, 01: 43-45.

LAI Chao'an, et al. Machine Design and Manufacturing Engeering, 2001, 01: 43-45.

[5] 張繼春. Pro/ENGINEER二次開發實用教程[M]. 北京: 電子工業出版社, 2003: 12-45.

Digital Design for Domestic Ceramics Based on Pro/Toolkit

LIU Wenguang, FENG Jinghua, XU Jia
(Jingdezhen Ceramic Institute, Jingdezhen 333043, Jiangxi, China)

Digital design of domestic ceramics is an important design process and an inevitable trend. This paper discusses a method for digitally designing domestic ceramics: frst, use Pro/ENGINEER to create a basic three-dimensional model; second, set the appropriate size parameters; then, use the secondary development tools of Pro/Toolkit and Visual Studio to generate an external application program, through which the parameters can be obtained and modifed to complete the digital design process.

domestic ceramics; Pro/Toolkit; digital design

TQ174.5

A

1000-2278(2014)05-0531-04

10.13957/j.cnki.tcxb.2014.05.016

2014-05-21。

2014-06-10。

江西省教育廳科學技術研究項目(編號：GJJ13644)；江西省景德鎮市科技項目(編號：2012JGY-1-63)。

馮景華(1964-)，男，碩士，副教授。

Received date: 2014-05-21. Revised date: 2014-06-10.

Correspondent author:FENG Jinghua(1964-), male, Master, Associate professo

E-mail:Fjh8496255@yahoo.com.cn