Pro/E环境下零件MBD模型检测信息的获取*

方忆湘，高 婷，黄风山

(河北科技大学机械工程学院，石家庄 050018)

0 引言

零件检测信息的自动和高效获取，是实现CAD/CMM集成的重要组成内容。随着CAD技术的发展，零件三坐标检测所需的检测信息获取，逐渐由零件模型的二维表示向三维环境发展，但通常需要通过IGES、STEP等CAD中性文件获取，或针对采用三维标注的零件三维模型采用特征识别与公差匹配技术获取［1-5］，相关检测信息获取过程复杂且缺乏直观性。

基于模型的定义 (Model Based Definition，MBD)的产品全三维定义技术，代表了CAD技术的最新发展阶段和未来的应用方向［6］，其在航空制造领域的成功应用引起了业界的广泛重视，国内外相关国家和组织先后制定了相应技术标准和规范［7-9］，并逐渐将MBD模型作为产品生命周期中的唯一表示形式和数据源。基于零件模型的MBD表示，开展针对制造、分析、检测等的后续技术应用研究具有重要的技术发展意义，目前的MBD技术研究主要集中在不同产品设计规范的制定、工艺设计、工程分析等技术应用领域［10］。基于模型定义的零件定义和表示方法，提供了三维环境下零件测量信息的完备表示，使得零件信息获取更加直观与便捷［11］。同时，Pro/TOOLKIT作为Pro/E的二次开发工具，为用户提供了大量的C语言函数。通过调用库函数中包含的专门的尺寸操作函数和公差操作函数，用户能够方便而又安全的访问Pro/E数据库及内部应用程序，实现尺寸信息、公差项目等检测信息的获取［12］。

本文以Visual C++2008为开发平台，通过二次开发工具Pro/TOOLKIT，针对Pro/E环境下建立的零件MBD模型，进行了检测信息的获取，并将其存储在Access数据库中，作为后续检测规划的数据基础。

1 零件MBD模型检测信息的构成

依据ISO和我国在内的相关国际组织和国家制定的产品数字化定义标准或规范。在以模型为核心的零件定义中，零件MBD模型由基准和坐标系、三维实体模型、注释信息和属性信息构成。基于产品定义或设计角度，MBD模型给出了产品定义数据的完备表示，并成为获取测量信息的数据基础，如图1所示是零件MBD模型详细的构成内容［13］。

图1 零件MBD模型的内容构成

在Pro/E软件环境下，基于MBD技术构建的完整的零件模型定义表示，如图2所示。

图2 Pro/E软件环境下的零件MBD模型

2 MBD零件模型检测信息的获取

零件MBD模型检测信息主要包括两方面的内容：三维标注信息以及与其关联的零件几何信息。以通用三维CAD软件Pro/E为例，零件公差标注是以注释信息方式给出并记录的，其二次开发工具Pro/TOOLKIT提供了相应的访问函数，可以得到公差项目集合包含的所有公差信息。在此基础上进一步获取各公差项目的详细信息内容构成及其所依附几何元素，进而获取相关的几何信息。

2.1 检测信息获取流程

根据MBD零件模型检测信息的构成及其之间的关联关系以及Pro/TOOLKIT提供的相应访问函数，Pro/E环境下零件MBD模型检测信息获取流程如图3所示。

2.2 尺寸公差信息的获取及实现

尺寸公差信息的获取主要包括尺寸符号、尺寸类型、尺寸值、上下偏差以及尺寸公差注释信息依附元素，部分代码如下［14］：

图3 Pro/E环境下零件MBD模型检测信息获取流程status=SolidAnnotationGet(solid，＆p_data);

2.3 几何公差信息的获取及实现

几何公差包括形状公差、方向公差、位置公差和跳动公差，按照有无基准分为无基准要求的和有基准要求的。提取方法与尺寸公差的提取方法类似，但是涉及到的内容比较多而且复杂。利用 Pro/TOOLKIT提供的几何公差访问函数，其部分获取代码如下［14］：

2.4 几何特征信息获取及实现

尺寸公差和几何公差依附特征元素一般包括面特征和面的导出特征(如球心、轴线等特征元素)。依据上述获取的依附特征ID值，几何特征信息的获取主要包括点、线、面的获取。以几何公差依附特征获取为例，其部分获取代码如下［14］：

Pro/TOOLKIT中特征元素信息访问函数大部分都采用这种形式，正确使用并理解该类函数是成功进行Pro/E二次开发的关键。具体数据结构可以参考文献［8］。

2.5 检测信息存储及使用

检测信息涉及的内容比较多，根据三坐标测量机测量要求，用Access关系数据库建立DIM、GTOL和FEAT数据表，分别存储尺寸公差信息、几何公差信息和几何特征信息，其字段内容如图4、5、6所示。信息存储采用ADO方式连接Access数据库和应用程序，配置数据源，指定数据库存储路径。由Pro/TOOLKIT应用程序从Pro/E内部环境中将提取相关信息写入表中。

图4 DIM数据表定义

图5 GTOL数据表定义

图6 FEAT数据表定义

获取的检测信息分别存储在DIM表、GTOL表和FEAT表中，是位姿识别、路径规划、碰撞检查等后续检测规划的数据基础。同时检测信息的获取遵循PC-DMIS CAD++等三坐标测量机专用测量软件的测量要求建立，目的是为检测规划的确定和测量软件DMIS语句的生成提供数据源。

3 应用实例

以Pro/E环境下建立的零件MBD模型为例，利用二次开发工具Pro/TOOLKIT，以Visual C++2008为平台按照上述方法进行检测信息的获取，最后将获取的检测信息存储到相应的数据表中，作为检测规划的数据基础。

在Pro/E环境下针对零件MBD模型，利用本文所提出的检测信息获取程序，进行检测信息获取，其部分信息提取界面如图7所示。如图所示是尺寸公差信息对话框，获取的信息主要包括尺寸符号、尺寸值、尺寸类型、上下偏差和依附特征ID值。几何公差对话框获取的信息，主要包括几何公差及基准信息。相关几何特征信息获取对话框中的向量对于平面来讲指的是平面法向量，对于轴线来讲是指轴线的方向向量。向量信息直接影响测针的测量方向和回退方向，同时内外属性也是保证测针正确位置和回退方向的重要数据。检测信息获取的部分详细信息如表1、表2、表3所示。

图7 零件MBD模型检测信息获取示例

表1 零件MBD模型尺寸公差信息

表2 零件MBD模型几何公差信息

表3 零件MBD模型相关几何特征信息

与现有零件三坐标测量检测信息获取技术研究相比［1-5］，上述零件检测信息的获取，充分利用了零件MBD模型在信息表示上与传统三维建模技术相比所具有的无可比拟的直观性和信息获取的便捷性［15］，实现了针对零件模型的直接检测信息获取，无需使用CAD中性文件作为中间获取介质或重构零件模型。同时，信息获取思路与新一代产品几何技术规范(Geometrical Product Specifications，GPS)构建的基本思想相吻合［16］，可为进一步的研究提供借鉴。

4 结束语

本文针对Pro/E环境下建立的零件MBD模型，基于Visual C++2008开发平台，利用Pro/TOOLKIT提供的二次开发工具，对其进行了检测信息的获取，并将其信息存储到数据库中，作为后续检测规划的信息源。通过实例验证，基于零件MBD模型获取检测信息的方法是实现零件CMM测量信息获取的一种较为有效的途径。

［1］张国雄.坐标测量技术发展方向［J］.红外与激光工程，2008(37)：1－5.

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［5］刘达新.基于三维CAD的智能三坐标测量机检测规划系统的研究与开发［D］.安徽：合肥工业大学，2009.

［6］周秋忠，范玉青.MBD技术在飞机制造中的应用［J］.航空维修与工程，2008(3)：55－57.

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［8］Digital product definition data practices［S］.ASME Y14.41－2003.

［9］技术产品文件数字化产品定义数据通则［S］.GB/T 24734.1－24734.11：2009.

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［13］张魁，范玉青，卢鹄，等.基于MBD制造体系的装配工艺数据集成［J］.机械工程师，2009(1)：55－58.

［14］Parametric Technology Corporation.Pro/ENGINEER Wildfire 5.0-Pro/TOOLKIT User＇s Guide［CP/DK］.US America：Parametric Technology Corporation，2010.

［15］卢鹄，韩爽，范玉青.基于模型的数字化定义技术［J］.航空制造技术，2008(3)：78－81.

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