基于Pro/TOOLKIT的日用陶瓷数字化设计研究

刘文广，冯景华，徐 珈

（景德镇陶瓷学院，江西 景德镇 333403）

基于Pro/TOOLKIT的日用陶瓷数字化设计研究

刘文广，冯景华，徐 珈

（景德镇陶瓷学院，江西 景德镇 333403）

日用陶瓷的数字化设计是实现设计过程的重要手段和必然趋势。本文论述了一种日用陶瓷的数字化设计方法，首先采用Pro/ENGINEER建立基本的三维模型，然后设置相应尺寸参数，再利用二次开发工具Pro/TOOLKIT和Visual Studio完成一个外部应用程序，通过这个程序获得和修改其参数，从而实现数字化设计过程。

日用陶瓷；Pro/TOOLKIT；数字化设计

0 引 言

日用陶瓷在是人们生活当中必备的器具，它不仅是要求具有能盛食物等功能，还要求具有美观、耐用、易清洁等特点。而在重视工艺、装饰而忽视功能创新的固有设计观念的影响下，日用陶瓷产品造型得不到有效改进，产品往往是千篇一律，缺乏创新，这需要改进设计过程和思想，而数字化设计将是一种有效的解决手段。数字化设计是当今设计的一种非常重要的设计方法，已经被成功的应用到了现代社会的许多领域。日用陶瓷数字化设计，是对传统日用陶瓷设计的继承，是现代陶瓷设计发展的一个必然趋势[1]。日用陶瓷的数字化设计，有效提高了工作效率，最大可能的避免项目存在的风险和设计的误区，缩短设计周期；丰富了设计手法，创意空间更加灵活，有利于设计思想的交流，设计的变更与修改简捷快速，尤其是系列作品的设计更为方便；设计表达简易且表现品质高，图纸的生成精确；对现实充分的模拟，提供真实的设计预想图及可视预期效果。

Pro/ENGINEER是美国Parametric Technology Corporation公司的主要产品，它的一个突出特点就是参数化设计。用户或第三方应用其二次开发工具Pro/TOOLKIT，结合相应的编程软件，通过程序代码可以扩充Pro/ENGINEER系统的功能，设计出独特且方便实用的人机交互界面，开发出基于Pro/ ENGINEER系统的外部应用程序模块，实现对Pro/ ENGINEER系统安全地控制、访问，以及无缝集成，从而满足用户的特殊要求，并大大提高系统的效率[2]。

1 基本原理

作为Pro/ENGINEER突出特点的参数化设计，参数是其核心，在一个模型中，参数是通过“尺寸”的形式来体现的，可以通过变更参数的方法来方便的修改设计意图。为实现Pro/ENGINEER平台下的日用陶瓷数字化设计，可以利用其二次开发工具Pro/TOOLKIT，通过构建的外部应用程序去访问并控制模型的参数。外部应用程序在VS2008中建立，这个程序在Pro/ENGINEER中启动，生成日用陶瓷数字化设计的菜单，并通过调用的对应对话框来进行相关陶瓷产品设计，主要是实现各设计参数的检索和修改，完成新产品模型的数字化过程[3]。其基本原理如图1。

2 实现数字化设计的主要过程

2.1 日用陶瓷模型模板的建立

日用陶瓷三维模型模板是实现数字化设计的基础，其建立过程中有一个非常重要的问题---参数的选择，这也是整个日用陶瓷数字化设计的一个难点。应用Pro/ENGINEER的零件设计模块，可以很容易交互地实现模型模板的设计，模型易修改。模型参数的选择由所设计的模型来决定，一方面合理选择参数，保证数量不多的参数能够对模型进行有效的控制和修改；另一方面，还应该进行参数间相互关系的设置以及参数值范围的设定，以保证设计的合理性和新模型的再生成功。根据日用陶瓷数宇化设计的需求，按照碗、盘等类型，设计出对应的模型模板，然后再分别设置其模型参数。

2.2 外部应用程序设计

图1 基本原理图Fig.1 The basic principle

应用VS2008编辑生成的Pro/ENGINEER外部应用程序，能够很容易实现模型参数的控制和改变，这是数字化设计最重要的部分。生成外部应用程序时有几个方面的工作需要完成：首先是应用程序界面设计，为了能让用户能够很容易地进行日用陶瓷的设计及修改，一个简单易用的程序界面必不可少。其次是外部应用程序的接口，这是为了实现程序与Pro/ENGINEER进行沟通的功能。最后是核心部分---模型参数的获取和改变，这是实现数字化设计的关键，通过在外部应用程序的界面中来进行参数的控制和改变，以实现数字化设计进程。

2.2.1 应用程序界面

Pro/ENGINEER的外部应用程序界面要完成两个部分的设计，即程序菜单和对话框。

首先在Pro/ENGINEER的主菜单中添加一个下拉菜单项作为外部应用程序的程序菜单，再往这个下拉菜单中添加各个子菜单项，将各种日用陶瓷设计模块分别设置为一个子菜单项，并设置动作。外部应用程序的菜单形式如图3。为了实现这一过程，还需要在程序中调用函数ProMenubarMenuAdd()，来实现在Pro/ ENGINEER主菜单中的添加【日用陶瓷数字化设计】这一菜单项。同时，还需要添加子菜单项，这一过程是通过调用ProMenubarmenuPushbuttonAdd()函数来实现的，并将ProCmdActionAdd()函数加入按钮动作，实现外部应用程序设定的功能。

图2 三维模型模板Fig.2 Three dimensional template

图3 日用陶瓷数字化设计菜单Fig.3 The menu of digital design for domestic ceramics

Pro/ENGINEER外部应用程序通过调用对话框资源来实现对话框。对话框资源有两种构建技术，第一种是利用Pro/TOOLKIT提供的UI对话框技术，其设计思路和方法与AutoCAD的DCL对话框类似，用语句来构建对话框；第二种是采用VS的MFC(Mircrosoft Fundermental Class)设计对话框资源，它采用可视化的图形界面来实现对话框。对比两种方式，后一种由于采用的可视化技术---所见即所得，对话框设计、修改和调试都非常方便。本文采用了就是这一种方式。

对话框资源创建之后，再在菜单中设置相应动作，而动作函数中加入DoModel()函数调用对话框资源，然后在出现的对话框中做日用陶瓷数字化设计相应工作。因为外部应用程序为动态链接库(DLL)，所以在使用对话框资源时，首先要明确指定所使用的DLL资源，这需要先加入宏语句AFX_ MANAGE_STATE()以正确切换MFC模块状态。这部分程序如图4所示。

图4 程序语句Fig.4 Program statements

2.2.2 外部应用程序接口

由于采用MFC来实现对话框，要使MFC和Pro/ ENGINEER之间能够顺利的沟通，就需要相应的接口来实现。从本质上讲，Pro/ENGINEER与MFC的接口，就是Pro/ENGINEER其中系统调用MFC应用程序的途径[4]。实现接口有两个必备的函数，一个是用来初始化外部应用程序以及创建图形窗口的函数——user_initialize()：完成程序的初始化，如增减菜单、初始化窗口信息等。另一个是用来作为结束应用程序执行功能的终止函数——user_ terminate()。

2.2.3 控制模型参数

日用陶瓷数字化设计的关键在于对于模型参数的控制，而模型参数在构建模板时就已经创建好了。如何控制这些参数，这就需要用到Pro/TOOLKIT。Pro/TOOLKIT相当于是在外部应用程序和Pro/ENGINEER系统间搭建起一个桥梁，它为外部应用程序提供了很多函数来访问Pro/ENGINEER系统。控制模型参数用到ProParameterVisit、ProParameterValueGet、ProParameterValueSet等几个函数。外部应用程序利用这些函数可以访问并控制模型参数，通过改变参数值得到新的产品模型。

2.3 程序的运行

外部应用程序需要进行注册之后才能在Pro/ ENGINEER系统中运行。注册的过程，就是向系统提供这一外部应用程序的相关信息，如可执行文件的磁盘位置等[5]。日用陶瓷数字化设计系统注册文件的内容大致如图5。

图5 注册文件Fig.5 Register fle

图6 盘的设计及完成三维图Fig.6 Plate Design and 3D image

本文采用的手动注册Pro/ENGINEER外部应用程序的方式较常见，也更灵活。具体操作过程如下：在Pro/ENGINEER系统中，点击菜单中【工具】的【辅助应用程序】，单击“注册”按钮，找到注册文件CeraPara_reg.dat，再单击“启动”按钮，注册就完成了。成功注册后，在Pro/ ENGINEER菜单中将会出现【日用陶瓷数字化设计】菜单项，点击进入不同类型的日用陶瓷产品的设计当中(对话框形式)。通过修改相关部分的数据，即可完成一个新的设计。图6所示为盘的设计对话框界面及完成的浅盘三维图。

3 结 论

本文使用VS2008结合Pro/TOOLKIT实现外部应用程序--日用陶瓷数字化设计，它能够很好地与Pro/ENGINEER沟通，控制并改变原模型的参数值，来获得新的设计，实现日用陶瓷的数字化设计。研究表明，这种数字化设计的实现方法是可行的，能够让设计师从复杂的操作和命令中解脱出来，缩短了设计周期，轻松实现日用陶瓷数字化设计。

此外，与传统的基于AutoCAD软件的造型设计方法和基于Photoshop或3DMAX等软件的图案设计方法不同的是，本文采用的这种方法是基于Pro/ ENGINEER这一集设计、制造、模具等多功能为一体的软件，它既实现了日用陶瓷的数字化设计，同时又为日用陶瓷数字化集成，如陶瓷成形过程仿真、陶瓷数字化制造(石膏模加工、快速成形等)、陶瓷产品质量在线检测和控制等的实现，提供了数字化的依据。

[1] 康修机, 毛宏萍. 景德镇日用陶瓷设计的发展和数字化技术[J]. 中国陶瓷, 2005, 02: 25-27+24.

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

[2] 李世国. Pro/TOOLKIT程序设计[M]. 北京: 机械工业出版社, 2003: 1-312.

[3] 冯景华, 刘文广, 胡伟文. 陶瓷真空练泥机参数化模块设计研究 [J]. 科技信息, 2011, 26: 386-387.

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

[4] 赖朝安, 李振南, 孙延明, 等. Pro/ E二次开发的关键技术[J].机械设计与制造工程, 2001, 01: 43-45.

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

[5] 张继春. Pro/ENGINEER二次开发实用教程[M]. 北京: 电子工业出版社, 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。

江西省教育厅科学技术研究项目(编号：GJJ13644)；江西省景德镇市科技项目(编号：2012JGY-1-63)。

冯景华(1964-)，男，硕士，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