基于Creo二次開發(fā)的自卸車車廂快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)

卜 凡，趙高輝，仲梁維，陳伊璐

（上海理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，上海200093）

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)以及基礎(chǔ)建設(shè)的高速發(fā)展，特種車輛受到越來越多的關(guān)注和重視。特種車輛在基礎(chǔ)建設(shè)事業(yè)中有至關(guān)重要的作用，尤其是自卸車輛，它是特種車輛中應(yīng)用最為廣泛的車型，在建筑、礦山、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等眾多領(lǐng)域扮演著極其重要的角色。自卸車輛的使用極大地縮短了裝卸時(shí)間、減小了勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約了大量的勞動(dòng)力、提高了運(yùn)輸效率。

由于各個(gè)行業(yè)和客戶的要求不一致，導(dǎo)致同一品牌、型號(hào)的底盤，可能有多種尺寸的車廂需求。這一具有系列性的產(chǎn)品，絕大部分的設(shè)計(jì)工作都是基于原設(shè)計(jì)的，或者說是重復(fù)的，只有少量全新的設(shè)計(jì)。隨著社會(huì)的進(jìn)步、現(xiàn)代科技的發(fā)展，企業(yè)圍繞產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)加劇，產(chǎn)品的市場(chǎng)壽命日愈縮短，大量重復(fù)的開發(fā)工作嚴(yán)重影響產(chǎn)品的開發(fā)效率，浪費(fèi)開發(fā)成本。本文基于Creo軟件完成的車廂三維模型，使用VB.NET語言在Microsoft Visual Studio 2008編譯環(huán)境中，利用VB API接口函數(shù)對(duì)自卸車車廂實(shí)現(xiàn)二次開發(fā)。這種二次開發(fā)技術(shù)具有語法規(guī)則較為簡(jiǎn)單，非常易于掌握的特點(diǎn)。利用Creo提供的VB API接口函數(shù)控制三維模型的特征，較Automation GATEWY而言，功能更為強(qiáng)大，且與Creo可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，速度更快。

1 自卸車車廂設(shè)計(jì)知識(shí)的分析

自卸車車廂設(shè)計(jì)過程具有很強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性，雖然這些經(jīng)驗(yàn)具有不同的存在形式，而且應(yīng)用的方式也有很大的差異，但是自卸車車廂設(shè)計(jì)方法的不斷改進(jìn)，加之材料、力學(xué)等多門學(xué)科的理論和實(shí)際的交叉融合下，逐漸形成了較科學(xué)完整的知識(shí)體系。對(duì)自卸車車廂領(lǐng)域設(shè)計(jì)理論知識(shí)研究，是開發(fā)高效存儲(chǔ)、結(jié)構(gòu)合理、易于管理的知識(shí)庫(kù)的基礎(chǔ)。

自卸車車廂設(shè)計(jì)知識(shí)的獲取包含隱形和顯性兩大部分。顯性知識(shí)的來源主要有：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、工廠調(diào)研分析、設(shè)計(jì)手冊(cè)等。隱性知識(shí)的來源主要是領(lǐng)域?qū)＜曳e累的知識(shí)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。本文通過前期對(duì)企業(yè)的調(diào)研，擠壓模具原理的分析研究，以及與多名設(shè)計(jì)專家、工藝專家進(jìn)行密切的交流，將專家寶貴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)提取出來進(jìn)行分析，為知識(shí)庫(kù)的建立提供了基礎(chǔ)。

2 自卸車車廂快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)方法

自卸車車廂快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)以Creo設(shè)計(jì)軟件為中心，并集成自卸車車廂設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)，提供給自卸車車廂設(shè)計(jì)工程師一個(gè)現(xiàn)代化、智能化的快速設(shè)計(jì)環(huán)境。

系統(tǒng)后臺(tái)程序是整個(gè)系統(tǒng)的核心，通過接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)其他程序的數(shù)據(jù)交換。利用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)處理設(shè)計(jì)工程師給出的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，再利用處理結(jié)果，通過對(duì)Creo平臺(tái)的智能控制，修改基礎(chǔ)模型以及其他設(shè)計(jì)文件，最后輸出設(shè)計(jì)結(jié)果。

主要的設(shè)計(jì)工作是在Creo平臺(tái)中進(jìn)行的，在快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制下，Creo實(shí)現(xiàn)打開模型、修改尺寸參數(shù)、特征關(guān)系等，完成重建后進(jìn)行二維工程圖的調(diào)整優(yōu)化。圖1所示為基于知識(shí)的快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行流程。

知識(shí)庫(kù)中存儲(chǔ)著大量的設(shè)計(jì)知識(shí)、設(shè)計(jì)實(shí)例、生產(chǎn)工藝等數(shù)據(jù)，是系統(tǒng)智能化的保障。更多新的成功設(shè)計(jì)方案的知識(shí)增加了知識(shí)庫(kù)的設(shè)計(jì)知識(shí)，使系統(tǒng)更加智能，并能實(shí)現(xiàn)知識(shí)的沉淀。

圖1 快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行流程

3 基于VB API的二次開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 系統(tǒng)界面

自卸車車廂快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要包含三個(gè)部分，即滿足自卸車車廂的參數(shù)化基礎(chǔ)模型、用戶設(shè)計(jì)系統(tǒng)以及相關(guān)設(shè)計(jì)的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。

用戶設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面是人機(jī)交互的最重要部分，用戶設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面的方便簡(jiǎn)潔與否將直接影響到用戶體驗(yàn)［4］。本設(shè)計(jì)界面以遵循實(shí)際設(shè)計(jì)的過程為原則，制定了選擇自卸車底盤、選擇前板樣式、確定車廂主要尺寸三部分。為了使界面簡(jiǎn)潔，主界面只列出了日期、設(shè)計(jì)人員、定單號(hào)以及主要參數(shù)輸入框。同時(shí)為了方便設(shè)計(jì)，系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)了浮現(xiàn)提示圖，即當(dāng)設(shè)計(jì)人員將鼠標(biāo)移入車廂主要參數(shù)框內(nèi)時(shí)，會(huì)自動(dòng)浮現(xiàn)出對(duì)應(yīng)尺寸提示圖。更多詳細(xì)參數(shù)在子窗口中列出。為了便于查詢，主界面中設(shè)計(jì)了一個(gè)歷史查詢子窗口以方便設(shè)計(jì)人員查詢。大部分?jǐn)?shù)據(jù)根據(jù)用戶給出的條件自動(dòng)計(jì)算得出，大大減少了設(shè)計(jì)者的工作量，提高了工作效率。系統(tǒng)界面如圖2所示。

為了使二次開發(fā)程序能成功連接到PTC Creo Parametric，必須要先設(shè)置一個(gè)新的系統(tǒng)環(huán)境變量PRO-COMM-MSG-EXE（見圖3），并將變量值指向可執(zhí)行程序pro-comm-msg.exe所在的全路徑，該可執(zhí)行程序的路徑為［2］：

［Creo-loadpoint］＼＜datecode＞＼CommonFiles＼＜machinetype＞＼obj＼pro-comm-msg.exe，

圖2 系統(tǒng)界面

圖3 設(shè)置系統(tǒng)環(huán)境變量

其中，Creo loadpoint為Creo的安裝路徑；machinetype為windows系統(tǒng)類型，如果是32位windows系統(tǒng)，則machinetype是i489-nt，否則是x86e-win64。

由于VB API是需要程序通過COM組件構(gòu)架進(jìn)行服務(wù)交換的，因此需要對(duì)COM服務(wù)組件進(jìn)行注冊(cè)。Creo自身就提供注冊(cè)COM組件的vb-api-register.bat文件，該文件路徑為：

［Creo-loadpoint］＼＜datecode＞＼Parametric＼bin＼obj＼vb-api-register.bat

即Creo執(zhí)行程序所在的路徑。COM服務(wù)成功注冊(cè)到系統(tǒng)后，當(dāng)用戶開發(fā)的程序有調(diào)用COM服務(wù)內(nèi)容的動(dòng)作時(shí)，服務(wù)將會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。

新建的開發(fā)程序并不能直接調(diào)用VB API函數(shù)，而是先需要添加對(duì)Creo VB API Type Library for Creo Parametric 2.0這一COM服務(wù)組件的引用，如圖4所示。添加該COM組件后的程序，只需要導(dǎo)入pfcls命名空間就能正常調(diào)用VB API函數(shù)進(jìn)行二次開發(fā)工作。

圖4 添加COM服務(wù)組件

3.2 連接啟動(dòng)Creo軟件的方法

VB.NET對(duì)Creo的開發(fā)只能是異步式，也就是說開發(fā)的程序不是像插件那樣集成于軟件中，而是獨(dú)立存在的可執(zhí)行用戶程序［3］。程序可以通過VB API接口啟動(dòng)Creo程序或者連接到其正在運(yùn)行的會(huì)話中，再通過調(diào)用API函數(shù)對(duì)Creo進(jìn)行數(shù)據(jù)和操作等方面的控制。在任何時(shí)候，程序只能與一個(gè)Creo會(huì)話啟動(dòng)或連接，程序運(yùn)行新會(huì)話，將會(huì)丟失之前會(huì)話的連接。異步式連接啟動(dòng)Creo的代碼如下。

Dim AC as IpfcAsyncConnection

Dim Cc AC as New Ccpfc AsyncConnection

AC=CcAC.Start（"pro-g：no-graphics-i：rpcinput"，”.”）

其中“pro-g：no-graphics-i：rpc-input”為Creo程序的全路徑。

3.3 模型的數(shù)據(jù)交換與再生

系統(tǒng)完成對(duì)Creo軟件驅(qū)動(dòng)后，首先是對(duì)基礎(chǔ)模型進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，然后對(duì)基礎(chǔ)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與再生，完成新產(chǎn)品的模型設(shè)計(jì)。以上步驟的功能性代碼如下所示。

（1）驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)模型

Dim s Model As Ipfc ModelDescriptor’打開模型

Dim modelS As Ipfc Model

Dim CM As CCpfc ModelDescriptor

CM=New CCpfc ModelDescriptor

sModel=CMD.Create（MType，Mexe，Nothing）‘MType為要驅(qū)動(dòng)的模型類型，Mexe為要驅(qū)動(dòng)的模型全路徑

modelS=session.RetrieveModel（sModel）modelS.Display（）

（2）對(duì)基礎(chǔ)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)交換

Dim paramValue As IpfcParamValue

Dim param As IpfcParameter

Dim params As CpfcParameters

Dim paramUnit As Ipfc Unit

models=session.Current Model’獲取當(dāng)前模型，準(zhǔn)備讀取其參數(shù)

params=CType（model，IpfcParameterOwner）.ListParams（）’'獲取參數(shù)

For i=0 To params.Count-1 param=params.Item（i）

param Unit=param.Units

Select Case param.Name

Case Parameter A’選取參數(shù)賦值A(chǔ)

paramValue=PDUtils.createParamValue（Value，Type）’Value為要換參數(shù)A的數(shù)值

param.SetScaled Value（paramValue，paramunit）…

End Select

Next

（3）對(duì)模型進(jìn)行再生得到設(shè)計(jì)模型

Dim RegenInstruction As IpfcRegenInstructions

D

im Isolid As IpfcSolid

RegenInstruction=（New CCpfcRegenInstructions）.Create（True，True，Nothing）

modelS=aC.Session.Current Model

Isolid=CType（model，Ipfc Assembly）

Isolid.Regenerate（RegenInstruction）’模型再生

Ipfc AsyncConnection.Session.Get ModelWindow（solid）.Repaint（）’窗口刷新

models.Save（）保存模型

3.4 工程圖調(diào)整與格式轉(zhuǎn)換

Creo工程圖中雖然包含了大量的知識(shí)信息，也方便修改，但是對(duì)于保密性較強(qiáng)的公司，或者要進(jìn)行數(shù)據(jù)外發(fā)的時(shí)候，往往不方便使用。將圖紙輸出為絕大部分公司都能方便查閱的PDF或者DWG格式，并在格式轉(zhuǎn)換的過程中將文件名稱修改為新的設(shè)計(jì)編號(hào)，不僅能將數(shù)據(jù)壓縮，而且能方便數(shù)據(jù)的存檔和查閱。

工程圖轉(zhuǎn)換為PDF格式的代碼如下：

Dim PDFinstructions As IpfcPDFExportInstructions

PDFinstructions=（New CCpfcPDFExportInstructions）.Create（）

model.Export（outdir，PDFinstructions）

其中，outdir表示PDF文件輸出的全路徑，這個(gè)名稱不能超過30個(gè)字符（包括文件的pdf后綴名）。

類似的，通過API函數(shù)可以將工程圖轉(zhuǎn)換成其他多種二維圖紙格式，如轉(zhuǎn)換DXF格式，代碼如下：

Dim DXFinstructions As IpfcDXFExportInstruc-tions

DXFinstructions=（New CCpfcDXFExportInstructions）.Create（）

model.Export（outdir，DXFinstructions）

格式的轉(zhuǎn)換過程需要對(duì)顏色、圖層、線型和字體等根據(jù)需求進(jìn)行修改，這樣的設(shè)置可以編寫導(dǎo)出映射文件dxf-export.pro，通過映射內(nèi)容達(dá)到指定的要求。

4 數(shù)據(jù)庫(kù)的操作

通過VB.NET對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)操作是建立在ADO.NET的基礎(chǔ)之上的，它包含了外部應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行訪問、查詢、更新、管理等動(dòng)作的必須類庫(kù)。

通過ODBC或OLE DB兩種數(shù)據(jù)提供程序都可以連接到Access數(shù)據(jù)庫(kù)。雖然ODBC相對(duì)來說出現(xiàn)的時(shí)間更早，但是很多應(yīng)用程序仍使用ODBC連接Access、SQL Server、Oracle等數(shù)據(jù)庫(kù)，SQL Server和Oracle的舊版本以及Sybase甚至只支持ODBC這種數(shù)據(jù)訪問數(shù)據(jù)庫(kù)。OLEDB則適合于所有新版本的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行一般訪問時(shí)，最好選擇OLE DB方式。ODBC和OLE DB兩者有各自的命名空間，分別為System.Data.Odbc和System.Data.OleDb，在使用之前必須導(dǎo)入相應(yīng)的命名空間。本文使用的是OLE DB數(shù)據(jù)提供程序動(dòng)態(tài)連接數(shù)據(jù)庫(kù)［5］。主要功能代碼如下：

'打開數(shù)據(jù)庫(kù)

Dim connstr As String="Provider=Microsoft.ACE.OLEDB.12.0；Data Source=CASC.accdb"

Dim conn As New OleDbConnection（connstr）

conn.Open（）

Dim mycom As New OleDbCommand

Dim AccStr As String="SELECT*FROM*"

mycom=New OleDbCommand（AccStr，conn）

cmd.ExecuteNonQuery（）’執(zhí)行操作

conn.Close（）’關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)連接

其中connstr中定義的Source由操作的對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)決定，AccStr根據(jù)操作內(nèi)容編寫語句代碼。系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)果如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行結(jié)果

運(yùn)行程序后，進(jìn)行相應(yīng)的底盤、前板樣式選擇以及輸入相應(yīng)的參數(shù)后，點(diǎn)擊三維模型設(shè)計(jì)按鈕后，就會(huì)在Creo軟件中自動(dòng)建立自卸車與車廂相關(guān)三維模型。圖6為本快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行后得到的自卸車車廂設(shè)計(jì)模型。

圖6 自卸車車廂設(shè)計(jì)模型

5 結(jié) 論

本文通過PTC Creo提供的API接口，利用VB.NET和Creo完成了自卸車車廂的二次開發(fā)工作，使自卸車車廂這一原本復(fù)雜、重復(fù)、工作量大、易出錯(cuò)的工作變得簡(jiǎn)單、高效、準(zhǔn)確，極大地提高了設(shè)計(jì)效率，縮短了設(shè)計(jì)周期，從而使得公司競(jìng)爭(zhēng)力得到了較大的提高。利用Creo二次開發(fā)技術(shù)，可以使機(jī)械制造等領(lǐng)域提高效率，具有很多實(shí)際意義。

［1］賈禮鳳，趙高暉，仲梁維.基于模塊化的余熱鍋爐快速設(shè)計(jì)研究［J］.機(jī)械工程與自動(dòng)化，2015，02：34-36.

［2］Parametric Technology Corporation.PTC Creo Parametric 3.0 VB API User’s Guide［M］.USA：PTC，2014.

［3］劉 龍，朱林波.基于VB的Pro／E二次開發(fā)方法的再探討［J］.金屬加工冷加工，2009，（13）：65-67.

［4］鄺杰靈，仲梁維.基于Pro／E二次開發(fā)的微型行星齒輪快速設(shè)計(jì)系［J］.機(jī)械工程與自動(dòng)化，2015，03：31-32+34.

［5］甘淑娟.基于VB.NET與Access的題庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.軟件導(dǎo)刊，2013，12（7）：117-119.