UG NX平臺模型質量檢查應用與擴展技術研究

蘇媛媛，毛宏圖

UG NX平臺模型質量檢查應用與擴展技術研究

蘇媛媛，毛宏圖

（中航工業沈陽發動機設計研究所，沈陽110015）

CAD模型質量檢查是通過有效的機制檢查數據模型發現不符合標準、規范的問題，并及時地處理解決以提高產品的設計制造質量。詳細研究了主流CAD平臺的模型檢查模塊，針對NX平臺具體分析其模型質量檢查Check-Mate機制，發掘應用Check-Mate基于知識工程進行知識獲取、封裝和擴展的功能。結果表明：基于Teamcenter PDM平臺實現的應用和擴展技術方案可有效提高模型質量，保證模型知識數據的有效性。

模型質量檢查；UGNX平臺；產品數據管理；知識融解；數字化設計；制造

0 引言

在企業產品數字化設計制造過程中，產品CAD模型已成為產品數據的載體，直接傳遞產品的設計信息，表達產品的設計意圖。CAD模型貫穿于整個產品的設計、分析、制造和改進過程，其作為企業知識載體直接影響和關系到企業產品的質量，針對CAD模型數據的重要性，如何運用現有的規范和經驗從源頭載體保證CAD模型的規范、標準已成為具有實際意義的非常重要的問題。隨著CAD軟件的廣泛應用和發展，現今企業需要快速開發出高質量的產品，針對這一問題，各大主流CAD軟件制造商都大力發展并提供了相應的模型質量檢查機制和功能模塊[1-2]。如CATIA用于CAD模型質量檢查的Free Style模塊、Pro/E中的Model CHECK功能和對裝配過程中的干涉檢查、UG NX提供的功能強大全面的Check-Mate模塊用于產品模型的質量檢查[3-5]。以上軟件的質量檢查在設計制造企業有著廣泛的應用，并取得了顯著的效果。UG NX平臺是1套數字化產品開發的完整解決方案，基于Teamcenter PDM平臺高效合理地將CAD、CAE、CAM集成為1個有機整體完成產品設計的全生命周期管理，其功能強大、市場應用廣泛，在中國航空發動機、汽車制造[6]等行業已成為主流CAD軟件。

本文針對UG NX平臺，結合實際應用背景，研究CAD模型檢查機制，詳細分析Check-Mate模塊并提出行之有效的應用和擴展方案。

1 UG NX平臺模型質量檢查機制

針對CAD模型質量檢查的迫切需求，UG NX平臺從NX 3.0版本開始提供全英文環境的Check-Mate模塊，并逐步發展完善功能，并在NX 7.0版本中提供了具有中文環境的Check-Mate模塊。

UG NX平臺合理的規劃檢查流程提出了Check-Mate機制，并將其封裝為1個功能模塊集成于NX環境中，提供強大豐富的CAD模型質量檢查功能，并考慮到檢查信息的查看以及模型的復查審批，提供多種查看審批方式完成NX平臺環境下和非NX平臺情況下的檢查信息查看。同時，Check-Mate機制可以有效地集成于Teamcenter PDM環境中，在產品的生命周期內保證CAD模型的質量。

1.1 Check-Mate機制檢查模型

Check-Mate模塊從方便執行、高效檢查角度出發，主要包括運行測試（Run Tests）和編創測試（Author Tests）子模塊，其中運行測試模塊包括部件（Parts）、測試（Tests）和運行選項（Run Options），通過部件功能可以選擇檢查部件的3種加載方式，即當前部件、所有已加載部件和目錄中的所有部件，靈活高效的檢查部件。測試功能是Check-Mate的核心，提供200多種檢查項滿足用戶的需求。運行選項功能主要設置檢查信息的存儲方式，并生產相應的檢查信息文件（XML格式）用于保存被檢查部件的信息，此XML格式文件將用于模型檢查信息的查看，是NX環境、非NX環境以及Teamcenter PDM平臺查看模型檢查信息的數據載體文件。

Check-Mate機制模型質量檢查模型的執行流程如圖1所示。

圖1 Check-Mate質量檢查執行流程

1.2 Check-Mate機制查看檢查信息

CAD模型設計人員、模型復查審批人員要根據檢查信息確定模型的質量狀態，為了方便使用，Check-Mate模塊提供2種查看機制，即NX平臺下查看和非NX平臺查看，如圖2所示。在每種環境下，NX都提供豐富的檢查信息，如出錯部件、解決建議等，可幫助用戶定位性質、解決問題。

圖2 NX平臺、非NX平臺查看檢查信息

（1）NX平臺下查看檢查信息

在NX平臺下可以方便調用Check-Mate模塊的查看功能檢查信息，并且每次執行檢查項目后都會實時地提供檢查狀態信息。

與此同時，NX7.5版本提供了可視報告（Visual Reporting），其有別于其他文字方式的信息查看，將問題通過圖示直接定位于UG 3D模型中，實現圖形用戶方式地交互查看，草圖全約束檢查如圖3所示。這種方式簡單直觀，可顯著提高檢查模型質量狀態信息的效率。

（2）非NX平臺查看檢查信息

在不調用NX平臺的情況下依據檢查信息XML數據文件，可以簡單地使用IE查看，也可使用NX提供的非NX平臺檢查信息工具質量儀表盤（Quality Dashboard）進行查看，如圖4所示。質量儀表盤工具提供了功能相似但使用方式不同的2種具體工具來滿足不同習慣用戶的需求，這2種工具是Check-Mate Viewer和 Quality Dashboard Report Generator。

圖3 NX平臺查看檢查信息

圖4 非NX平臺查看檢查信息

1.3 Check-Mate機制與PDM平臺的集成

高效的企業產品數字化設計制造過程是依托強大的PDM平臺進行管理運行，脫離PDM平臺的模型質量檢查將失去應用意義。UG NX依托其Teamcenter平臺實現CAD模型產品數據管理，并且通過2種方式完成Check-Mate機制與Teamcenter PDM平臺的有效集成。

集成方式1為使用NX管理器（NX Manager）。該方式通過在Teamcenter環境中使用NX，再調用NX中的Check-Mate模塊運行與非Teamcenter環境下完全相同的模塊功能完成相應的質量檢查工作，這種方式與UG結合密切。

集成方式2為使用檢測管理器（Validation Manager）。檢查管理器是 1種新式的集成方式（Teamcenter 8提供），有些情況下模型的質量檢查無需啟動UG NX，因此檢測管理器完成了從Teamcenter環境直接調用Check-Mate模塊，使模型的質量檢查任務從PDM環境直接獨立出來，有利于責任工作的明確。

2 UG NX平臺模型質量檢查擴展技術

NX UG平臺的Check-Mate機制并不是1個封閉環境，它使用知識融解（Knowledge Fusion-KF）封裝了用于模型質量檢查的API接口，開放了Check-Mate模塊全面的檢查功能，方便用戶根據需要定制擴展Check-Mate，使得此模塊可以開發擴展包含具體行業或者企業內部的模型質量檢查規范要求。

同時，Check-Mate機制不符合中國工程設計人員的使用習慣，檢查項的劃分和使用不方便，并且NX 7.0版本前的Check-Mate模塊無中文使用環境，即使NX 7.0中提供了Check-Mate的中文環境，但其底層如界面輸入、數據顯示仍然是英文，因此使用Check-Mate的開放接口可視擴展定制符合中國工程設計人員使用習慣的Check-Mate模塊。

Check-Mate模塊使用基于知識工程（Knowledge Based Engineering-KBE）的KF開發封裝，可以基于知識進行擴展。Check-Mate模塊本身就是工程規則知識在標準化檢查過程中的體現，是對知識的1種把握和功能體現。KF語言簡單高效，使用其開發封裝的檢查規則可以合理地表現知識，同時KF是1種面向對象語言，體現面向對象的思想高效的重用知識。

Check-Mate模塊的子功能模塊編創測試（Author Tests）用于完成基于知識的KF擴展，具體擴展步驟如下：

STEP1為知識表示。針對模型質量檢查的需求，從知識工程角度完成檢查需求到檢查規則知識的提煉表示。

STEP2為知識集成?；贙F集成知識并使用Check-Mate編創測試（Author Tests）子模塊完成知識獲取的封裝擴展。Check-Mate的知識集成應按照編創測試的知識規則來定義知識片，如圖5所示。

圖5 NX Check-Mate模塊KF規則知識片

按照以上步驟針對航標擴展的Check-Mate模塊運行的實例如圖6所示。圖左側部分為3維模型質量檢查信息，中間部分為被檢查的渦輪葉片3維模型，右側部分為基于KF擴展的模型質量檢查系統。

圖6 NX平臺基于KF擴展的模型質量檢查系統

KF基于知識擴展Check-Mate模塊，實現了知識的高效利用。從圖6中可見，能將開發的檢查規則完全集成于Check-Mate模塊、NX UG平臺和Teamcenter PDM系統，嵌入Check-Mate模塊中繼承了其合理的操作執行流程，具備了與系統本身完全相同的檢查和查看功能，實現了與Check-Mate結構和功能的無縫連接。

3 結束語

NX平臺的Check-Mate機制及其封裝的功能模塊提供了完善的CAD模型檢查功能，并基于知識工程使用KF技術從知識提取、知識重用方面著手開發封裝檢查項表達知識和應用知識，同時Check-Mate能有效地與Teamcenter PDM平臺集成，方便從整個產品的生命周期來控制CAD模型的質量和標準。Check-Mate是完成CAD模型質量檢查的有效手段，對提高產品質量具有重要意義。

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Application of UG NX Platform Model Quality Inspection and Research on Extension Technology

SU Yuan-yuan,MAO Hong-tu
（AVIC Shenyang Engine Design and Research Institute,Shengyang 110015,China）

Data model does not conform to the standards and specifications could be found by CAD model quality inspection method with a effective examination mechanism.Problem could be solved timely,and quality of product design and manufacturing could be improved.Checking module of the main CADplatform was studied detaily.Check-Mate mechanism was analyzed according to NX platform,and knowledge acquisition,packaging and extended function based on knowledge engineering were developed.The results show that application and extension technology scheme based on Teamcenter PDM platform can improve the quality of the model effectively,and ensure the effectiveness of the model knowledge data.

modelqualityinspection；UGNXplatform；Product DataManagement(PDM)；knowledgefusion;digitized design;manufacture

V221.92

A

10.13477/j.cnki.aeroengine.2015.01.012

2013-12-19

蘇媛媛（1984），女，碩士，工程師，從事航空發動機機械系統設計研究工作；E-mail：ianleelj@qq.com。

蘇媛媛，毛宏圖.UGNX平臺模型質量檢查應用與擴展技術研究[J].航空發動機，2015，41（1）；62-65.SU Yuanyuan，MAOHongtu.Application of UGNX platformmodel quality inspection and research on extension technology[J].Aeroengine，2015，41（1）：62-65.

（編輯：沈廣祥）