CAD开发平台应用新探

2013-08-15范小鸥

吉林建筑大学学报 2013年2期

范小鸥

(吉林建筑工程学院计算机科学与工程学院，长春 130118)

0 引言

CAD技术从产生到现在已有近40年的时间，其间经过了二维绘图、自由曲面模型、特征造型等若干发展阶段，而且还融合了多种关键和标志性技术.经过多年的努力，CAD技术在理论和实践上已逐渐迈向较为成熟的发展阶段，在此期间也研制出多种产品与应用系统［1-2］.伴随着时代的进步，CAD系统的开发正紧跟计算机软硬件技术的快速发展，沿着更加纵深的方向进步.近几年来，基于CAD软件平台的开发与以往的开发方式相比更深入核心层，有着软件开发时间短、系统稳定程度高和软件功能强大等特点［3-4］.但该开发方式中用到的开发平台有关的阐述却少之又少，这就是本文将对该方式中CAD开发平台做进一步系统、深入探讨的原因所在.

1 CAS.CADE平台

CAS.CADE软件平台的开发由法国MDTV公司完成.该软件平台是CAD软件中的一个新生代力量，它也是MDTV公司十多年经验的积累.就近几年而言，CAS.CADE已广泛应用于地球科学、土木工程和机制设计与制造等领域.国外很多公司在此基础上完成了多项通用及专业软件的设计与开发任务.其中，较成功的作品如法国地球地调局B.R.G.M.开发的地理信息系统GIS等.

1.1 类库结构

CAS.CADE的软件结构主要有两方面:类库结构和软件开发工厂结构.类库结构是由C++类构成，其特点是可重用性高，并且面向对象，由它提供二维，三维几何造型和对象操作等功能.软件开发工厂应用了面向对象程序设计软件工程方法，提高了类库的使用效率，便于开发人员使用.

1.2 主要功能

(1)几何造型. CAS.CADE除了提供一些基本的二维，三维几何造型功能外，非常值得一提的是其对于二维对象可通过直接或约束的方式产生，而对于三维则提供特征造型方法.CAS.CADE通过BrepFeat类完成造型的构建，并使用BrepFeat完成子类的派生.Local Operation类能够完成对类型的局部特征进行修正;Make Cylindrical Hole类能够完成对圆孔特征的支撑;MakePrism类能够完成对拉伸类特征的支持;Gluer类能够完成两个实体之间的融合，例如，面与面之间、边与边之间;SplitShape类能够完成线框及边与面之间的分离.可见，BrepFeat类能够在系统在特征造型等方面的实现提供非常有力的支撑.

(2)可视化操作. 图形的显示方法包括常见的图形显示与可视化操作，包括线框、消隐、渲染，以及完成动态拾取图形对象的过程.可视化操作能在交互方面为图形赋予很强的功能，这是因为对话框中含有对话框生成器.相关模块包括很多种，具有代表性的有2 D Viewer，二维草图设计器等.

2 ACIS平台

ACIS是一种三维几何构建软件，它是美国Spatial Technology公司研制成功的，集线框、曲面和实体造型于一体.其将该三种表示共存于一个数据结构里面，它可为多种3维造型提供支持.

2.1 ACIS的应用接口

ACIS的应用接口有3个:API函数、DI函数和C++类.ACIS平台能够通过AMFC与Microsoft Windows完成消息传递，其传递过程通过API函数完成.

(1)API函数. API函数包括ACIS与应用程序间的应用接口.应用程序能够很好的完成API函数本身的构建、更新与数据恢复，不管ACIS底层的数据结构及方法实现何种更新方式，这些方法能够保证与每一版本兼容;

(2)DI函数. DI函数是一种接口实现机制，它独立于API但ACIS操作方法能够非间接访问，不过上述函数根据版本的不同略有差异.由于ACIS对于DI函数有权限访问限制，故DI函数并不能使用ACIS的所有功能，DI函数只能使用不改变模型的功能，如查询等操作;

(3)类. ACIS提供了C++的类，以用来定义和实现模型的开发接口.用户在应用时可通过使用类的成员函数及数据成员来完成与ACIS的交互，用户或开发者也可由ACIS的类派生新类，以满足实际需要，根据实际任务决定类的设计方法.

2.2 主要功能

ACIS平台的结构由要由两部分组成:核心模块和若干可选模块.核心模块为用户提供通用功能，可选模块提供更为高级和专用功能，具体如下:

(1)曲面的构造技术. 具体功能为通过一个线框或一组边生成工程设计中所需的曲面.可变形曲面是ACIS可选模块的一种特殊功能;曲面构造不仅仅是一种曲面的表达方式和技术，它基于智能优化策略和方法，能够使变形曲面造型交互定义更加合理;

(2)模型分析. ACIS的模型分析功能主要包括:能够完成对象关系分析、物理特性分析和光线测试结果分析等;

(3)求交、布尔运算和缝合. 求交器能够完成判断曲线和曲面是否相交并可求出交点.求交是通过底层的C++类实现的，用于完成模型的几何操作;布尔运算主要包括常见的多种逻辑运算;缝合能够完成共边或共顶点缝合两个体的操作.

3 PARASOLID平台

PARASOLID是由英国Shape Data公司研制开发，它是在该公司早期开发的一个应用系统基础上研制的.Shape Data公司在20世纪80年代中期推出了一个主要针对工程师使用的新产品，此项目的目标是在以复杂曲面为边界的实体造型领域提供通用的开发平台，并由此诞生了PARASOLID，许多知名软件系统都是以PARASOLID作为核心而进行的二次开发与研制.

PARASOLID有着非常强的造型能力，具体表现如下:

(1)容差造型. PARASOLID使用独创的容差造型技术，因此它从其它CAD系统导入数据时无须对其进行修补，这为工程设计人员在相关操作过程中提供了极大方便;

(2)复杂过渡. PARASOLID提供了丰富的边、面高级过渡及相关功能，在此基础上完成设计的过渡功能;

(3)抽壳、等距和变厚. 这是生成薄壁零件的三种操作，作为可靠的造型器，PARASOLID支持复杂几何操作，并允许结果模型与原始模型的拓扑之间有较大的差异，为工程设计提供方便.