CAD/CAPP/CAM集成环境下CAPP零件信息的提取

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2002.05.022 第24卷第5期 北京科技大学学报 VoL.24 No.5 2002年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2002 CAD/CAPP/CAM集成环境下 CAPP零件信息的提取 姚升棋韩蕴秋 北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要通过对螺旋孔型的钢球斜轧轧辊的结构分析，在ARX开发环境下，先利用MDT的 API开发工具，从零件的三维模型中提取零件的轮廊信息，确定零件的类型和基本形状、加工 特征和基本尺寸：再根据对应的二维工程图提取具体的工艺信息，最后根据二维图纸和三维模 型的对应关系，对信息进行分类整理和自动识别，在此基础上开发了一个斜轧轧辊的零件信息 系统，实现了在CAD/CAPP/CAM集成环境下，从CAD系统中直接提取零件信息，并转化为 CAPP系统的工艺信息.该方法也可以自动提取和识别一般的旋转类零件信息. 关键词 CAPP:信息提取；零件特征；MDT二次开发 分类号TH164:TH162.0 在CAD/CAPP/CAM集成环境下，从CAD 系统中直接提取CAPP系统所需的零件信息， 是CAD/CAPP集成的关键技术和难点，也是当 今CIMS前沿研究课题中的重要组成部分1，) 本文选取MDT3.0版本为开发平台，以冶 金行业的钢球斜轧辊为研究对象，研究在CAD/ CAPP/CAM集成环境下，如何从CAD系统中提 取零件信息，对其进行识别、整理最后转化为 CAPP系统所需的零件信息，并在此基础上开发 图1带孔轧辊 了一个斜轧辊的零件信息提取系统，为生成零 Fig.1 Sleeve type roller 件的加工工艺以及计算机辅助制造提供必要的 数据和系统集成的接口. 1 形状特征信息的提取和识别 11斜轧轧辊的结构特点 钢球斜轧辊结构可分为带孔轧辊（见图1） 和轴型轧辊（见图2）两种，均为外圆面带有变导 程、变截面螺旋槽的回转体零件，分别由外圆 关#个图2轴型轧辊空林 Fig.2 Ladder-shaft type roller 面、内孔、变导程螺旋槽等几何表面按一定位置 关系组合而成.在以MDT为平台的CAD系统 息的方法，可顺利提取出斜轧辊的CAD信息. 中，可以有多种方法和顺序来生成斜轧辊的三 1.2形状特征的分类和信息处理 维图形，这给零件信息的提取和识别造成困难. 在对轧辊零件分析归纳的基础上，应用成 根据MDT的特点，采用分类提取各形状特征信 组技术原理，根据特征的几何形状相似性或加 收稿日期20010420姚升棋男，28岁，硕士 工方法的相似性对特征进行分类和编码标识

第 2 4 卷 第 5 期 2 0 0 2 年 10 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n iv cr s i yt o f s e le n e e a n d r R c b n o 】o gy B e ij i n g 、 b L2 4 N o . 5 O C L 2 0 0 2 C A D /C A P P/ C A M 集成环境下 C A P P 零件信息 的提取 姚升棋 韩蕴 秋 北京科技大学机械工程学院 , 北京 10 0 0 83 摘 要 通过 对螺旋 孔型 的钢球 斜轧轧 辊 的结构 分析 , 在 A RX 开发环 境下 , 先利用 M D T 的 A PI 开发工 具 , 从零件 的三维 模型 中提取零件 的轮廓信息 , 确定 零件 的类型 和基本 形状 、 加工 特征 和基本 尺寸 ; 再根据对应 的二维 工程 图提取具 体的工 艺信息 , 最 后根 据二维 图纸和 三维模 型 的对应关系 , 对信息进行 分类整理 和 自动 识别 . 在此 基础上 开发 了一个 斜轧轧辊 的零件 信息 系 统 , 实现 了在 C A D /C A P PC/ A M 集成环境 下 , 从 C A D 系统 中直接提 取零件信息 , 并转 化为 C A P 系统 的工艺信息 . 该方 法也 可 以 自动提取 和 识别一 般 的旋转类 零件信息 . 关键词 C A P;P 信息 提取 ; 零件特征 ; M D T 二次 开发 分 类号 T H 1 6 4 ; T H 16 2 + 0 在 C A D /C A P P /C A M 集成环境下 , 从 C A D 系统 中直接提取 C妙P 系统所需 的零件信 息 , 是 C A D /C A P P 集成的关键技术和难点 , 也 是当 今 CI M S 前沿研究课题 中的重要组成部分 `, , ’ .] 本 文选 取 M D T 3 . 0 版本 〔3] 为开发平 台 , 以 冶 金行业 的钢球斜轧辊为研究对象 , 研究在 C A D/ C A P P /C A M 集成环境下 , 如何从 C A D 系统 中提 取零 件信息 , 对其进行识别 、 整理最后转化为 C A P P 系统所需的零件信息 , 并在此基础上开发 了一个斜轧辊 的零件信 息提取系统 , 为生成零 件的加工工艺 以及计算机辅助制造提供必要 的 数据和 系统集成 的接 口 . 图 1 带孔 轧辊 F ig . l S l e ve e yt P e or le r 1 形状特征信 息的提取和识别 1 . 1 斜轧轧辊的结构特点 钢球斜 轧辊结构可 分为带孔轧辊 (见图 l) 和轴 型轧辊 (见 图 2) 两种 , 均 为外 圆面带有变导 程 、 变截面 螺旋槽 的 回转 体零件 , 分别 由外 圆 面 、 内孔 、 变导程螺旋槽等几何表面按一定位置 关 系组合 而 成 . 在 以 M D T 为平 台的 C A D 系统 中 , 可 以有多种方法和 顺序来 生成斜轧辊 的三 维 图形 , 这给零件信息的提取和 识别造成困难 . 根据 M D T 的 特点 , 采用分类提取各形状特征信 收 稿 日期 2 0 01 刁4 es 20 姚升 棋 男 , 28 岁 , 硕 士 图 2 轴 型轧 辊 F ig . 2 L a d d e -r s h a ft ty P e or le r 息 的方法 , 可顺 利提取 出斜轧辊 的 C A D 信息 . 1 . 2 形状特征的分类和信息处理 在对轧辊 零件分析归纳 的基础 上 , 应用 成 组技术 原理 , 根据特 征的几何 形状相似性或加 工方 法的相似性对 特征进行分类 和 编码标识 . DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2002. 05. 022

564· 北京科技大学学报 2002年第5期 按照形状特征的几何/拓扑结构以及MDT的绘 提取不同的特征信息并保存到数据库，如孔特 图特点，把形状特征分为拉伸类、旋转类、扫掠 征要保存该特征、特征所属的零件的关键字以 类和孔类；按照形状特征的加工特点，同时考虑 及孔径等 实际需要，将整理后的加工形状特征分为基体 1.4形状特征信息的识别及整理 类、轴段类、孔类、键槽类、孔型类和棱高类，见 系统提取出零件信息和特征信息并保存到 图3.每个类对应一个参数表，保存特征的参数 系统数据库，这些数据还需识别并整理后才能 和其他信息 为CAPP系统所用. (I)基体的识别.基体是MDT零件建模时第 零件的形状特征表 一个生成的基础特征，是通过拉伸一个圆形截 面生成的.每个零件只有一个基础特征，它的结 合类型在MDT中是用"0”来表示的.这样，在零 件的拉伸特征中，很容易把基础特征找出来，它 的特征参数共有三个：草图截面的尺寸，也就是 轧辊的直径；拉伸角度；拉伸距离，也就是轧辊 槽 孔型 的长度.其拉伸方向可以从拉伸的描述特征中 提取. 图3零件的形状特征表 Fig.3 Parts'figure features (2)孔和键槽的识别.MDT中可以直接根据 孔的描述特征，提取出所需的孔径.键槽也是通 采取与MDT的草图特征类似的形状特征 过拉伸生成的，不过它的结合类型是2”，即切 分类，主要是为了便于提取数据，保存零件的详 削.键槽的草图轮廓有三个参数，根据MDT中 细信息，对信息进行自动识别和整理计算，转化 键槽草图的一般约束规律，第三个参数为拉伸 为CAPP系统所需的加工工艺信息 角度；前两个参数为槽宽和槽深极易识别. 13形状特征信息的提取 (3)阶梯轴段的识别.阶梯轴段也是通过拉 在ARX开发环境1下，可以利用MCAD 伸生成的，它的结合类型是“1”，即“添加”.这 API函数，选择要提取信息的零件和特征，建立 样，在拉伸特征表中找出该零件中所有结合类 零件关键字和特征关键字，保存到MDT的命名 型等于1的拉伸特征，就可以找出各个轴段.它 对象辞典里；再利用MCAD API函数分别提取 的轴径和轴长的提取和识别方法与基体相同. 零件关键字和特征关键字中的零件信息，实现 为了判断轴段的相对位置，将每个轴段的拉伸 形状特征信息的提取， 方向分别与基体的拉伸方向比较，最后根据轴 建立零件关键字时，首先用API函数ami- 段的轴径对左右两端的轴段分别进行排序，确 GetActivePart取得当前零件的关键字，由用户 定各个轴段与基体的相对位置 命名，再将该关键字保存到用户辞典.建立特征 (4)孔型的识别.轧辊的孔型MDT对各导 关键字时，首先提取用户辞典里的零件关键字 程段依次进行螺旋扫掠来实现.每次扫掠所需 名称，再根据该关键字用API函数amiGetPart-- 的原始参数层次清楚，容易识别，再经必要的换 Feats提取零件的特征关键字数组，逐一亮显 算即可获得孔型的原始参数，如截面尺寸、导程 Desktop浏览器中零件的各个特征，并由用户命 及其起始角度等 名特征关键字，最后将零件的各个特征关键字 保存到用户辞典. 2工艺特征信息的提取和识别 特征关键字保存了每个特征（草图特征）的 CAPP系统所需的零件信息包括形状特征 约束参数，这些参数用于决定特征的形状和位 信息和工艺特征信息，后者用于描述零件的制 置等.另外，每个特征关键字还对应一个特征描 造信息，如零件的尺寸公差、表面粗糙度及形位 述关键字，用于保存特征的其他信息，例如特征 公差等.由于MDT没有标注这些信息的功能， 的类型、操作方式、终止方式以及该特征包含的 通常在零件图的二维工程图中标注，AutoCAD 子特征的有关信息.针对不同的特征类型，分别 系统在保存它们时将图形信息转化为文本格式

. 5 6 4 - 北 京 科 技 大 学 学 报 年2 0第0 2 期5 按照形 状特征的几何 拓扑/结构 以及 M 的D绘T 图特点 , 把形状特征分为拉伸类 、 旋转类 、 扫掠 类和 孔类 ;按照 形状特征的加工特点 , 同时考虑 实际需要 , 将整理后 的加工形状 特征分为基体 类 、 轴段类 、 孔类 、 键槽类 、 孔 型类 和 棱高类 , 见 图 3 . 每个类 对应一个参数表 , 保 存特征 的参数 和其他信 息 . 零件的形状特征表 式 旋 转 丛 局 扫 掠 i 图 3 零件 的形 状特征 表 F啥 . 3 P a rt s , ifg u er fe a t u er s 采取 与 M D T 的草图 特征 砰〕类似的 形状特征 分类 , 主 要是为了便 于提取数据 , 保存零件 的详 细信息 , 对信息进行 自动识别和 整理计算 , 转化 为 C A P P 系统所需 的 加工工艺信息 . 1 . 3 形 状特征信息的提取 在 A RX 开发环境 ` ,5] 下 , 可 以利用 M C A D A IP 函数 , 选择要 提取信息的零件和 特征 , 建立 零件关键字 和特征关键字 , 保存到 M D T 的命名 对 象辞 典里 ; 再利用 M C A D A IP 函数分别提取 零件关键 字和 特征关键字 中的零件信息 , 实现 形状 特征信息的提取 . 建立零件关 键字时 , 首先用 A PI 函数 am i - G e tA ct iv e P art 取得 当前零件 的关键字 , 由用户 命名 , 再将该关键字保存到用户辞典 . 建立特征 关键 字时 , 首先提取用 户辞典 里 的零件关键字 名称 , 再根据该 关键字用 A IP 函数 am iG e tP art - eF at s 提取零件 的特征关键 字数组 , 逐 一亮显 D es 狱o p 浏览器 中零件 的各个特征 , 并 由用 户命 名 特征关键 字 , 最后将零件 的各 个特征关键字 保存 到用户辞典 . 特征关键 字保存 了每个特征 ( 草图特征 )的 约 束参 数 , 这些参数用 于决定特 征的形状和 位 置等 . 另外 , 每个 特征关键字还对应一个特征描 述关键字 , 用于 保存特征的其他信息 , 例如特征 的类型 、 操作方式 、 终止方式 以及该特征包含的 子特征 的有关信 息 . 针对不同的特征类型 , 分别 提取不 同的特征信息并保存 到数据库 , 如孔特 征要保存该特征 、 特征所属 的零件 的关 键字 以 及孔径等 . 1.4 形状特征信息 的识别 及整理 系统提取 出零 件信息 和特征信息并保存到 系统数据库 , 这些数据还需识别并 整理后才能 为 c A P P 系统所用 . ( 1) 基体 的识别 . 基体是 M D T 零件建模 时第 一个生成 的基础 特征 , 是通过拉伸 一个 圆形截 面生成的 . 每个零件只有一个基础特征 , 它的结 合类型 在 M D T 中是用 ` ’,0 来表示 的 . 这样 , 在零 件的拉伸特征 中 , 很容易把基础特征找 出来 , 它 的特征参数共有三个 : 草 图截面 的尺 寸 , 也 就是 轧辊 的直径 ; 拉 伸角度 ; 拉伸距 离 , 也就是轧辊 的长度 . 其拉伸方 向可 以从拉 伸的 描述特征 中 提取 . (2 )孔和键槽 的识别 . M D T 中可 以 直接根据 孔 的描述特征 , 提取出所需 的孔径 . 键槽也 是通 过拉伸生成 的 , 不过它 的结合 类型 是 ` T , 即切 削 . 键槽 的草 图轮廓有三个参数 , 根据 M D T 中 键槽草 图 的一般 约束 规律 , 第 三个参数为 拉伸 角度 ; 前两个参数 为槽 宽和 槽深极 易识 别 . ( 3 )阶梯轴段 的识别 . 阶梯轴段也是通 过拉 伸生成 的 , 它 的结合类型是 “ 1 ” , 即 “ 添加 ” . 这 样 , 在拉 伸特征表 中找 出该零 件 中所有结合类 型 等于 1 的拉伸特征 , 就可 以找 出各个轴段 . 它 的轴径 和 轴长 的提取 和识别方法 与基体相 同 . 为 了判 断轴段 的 相对位置 , 将 每个轴段 的拉 伸 方 向分别 与基体 的 拉伸方 向比较 , 最后根据 轴 段 的轴径对左 右两端的轴段分别进 行排序 , 确 定各个轴段 与基体的 相对位置 . (4 ) 孔型 的识别 . 轧辊的孔型 M D T 对各 导 程段依次进行 螺旋 扫掠来实现 . 每次扫掠所需 的原始参数层次清楚 , 容 易识别 , 再经必要 的换 算 即可 获得孔型 的原始参数 , 如截面尺寸 、 导程 及其起始角度 等 . 2 工艺特征信息的提取和识别 c A P P 系 统所需 的零件信 息包 括形状特征 信息和 工艺特 征信息 , 后者用 于描述零件 的制 造信息 , 如零件的尺寸公差 、 表面粗糙度及形位 公差等 . 由于 M D T 没有标 注 这些信息 的功 能 , 通常在零件 图 的二 维工程 图 中标 注 , A ut 0 C A D 系统在保存 它们时将图形信息转化 为文本格式

Vol.24 姚升棋等：CAD/CAPP/CAM集成环境下CAPP零件信息的提取 565◆ 保存到内部数据库中.要提取和识别这些工 度块的信息，如插入点的坐标、旋转方向和比例 艺信息，必须熟悉AutoCAD(MDT)的图形数据 系数以及插入块的句柄等.根据这些特点和机 存储格式，借助其开发工具来实现.对工艺特征 械加工的实际需要，可以将粗糙度信息分为两 信息的提取是在ObjectARX开发环境下实现 类：粗糙度块类和粗糙度值类 的，信息提取后根据二维图形、零件的结构以及 2.2工艺特征信息的提取 整理后的零件形状特征信息加以识别 工艺信息的提取主要对AutoCAD图形数 2.1工艺特征信息在AutoCAD图形文件中的存 据库的块表进行操作.首先打开当前图形的块 储形式及处理 表，建立一个块表浏览器遍历每个块表，然后 AutoCAD的图形数据存储了构成AutoCAD 为每个块表建立块表记录浏览器遍历所有块表 图形的对象及实体.AutoCAD图形实际上是一 记录，逐一获取块表记录的实体，判断实体的类 系列存储在一个数据库中的AcDb类的对象.m, 型，最后根据不同的实体类型分别提取其中的 用来标识某个对象.数据库包含块表、层表和尺 相关信息，保存到数据库 寸标注样式表等9个符号表，在每一个符号表 ()尺寸公差的提取.尺寸公差信息保存在 中保存着特定类的记录句柄，尺寸标注和粗糙 块表的尺寸文字实体记录中.尺寸文字实体属 度块等都保存在块表中 于AcDbMText类，该类的contents属性保存实 (1)尺寸公差的存储和信息处理.尺寸标注 体的字符串内容.标注字符串的前面有特殊的 样式表记录了图形数据库尺寸标注格式的定 标记A1;”,可以根据它将标注字符串与其他 义.每一个尺寸标注实体都含有一个指向尺寸 文字区别开来.只要对这个字符串进行处理就 标注样式的关联指针，可以根据该样式的内部 可以得到需要的尺寸和公差信息 变量的值查询尺寸公差.但在实际操作中，根 (2)粗糙度的提取.AutoCAD系统将所有的 据尺寸样式来提取偏差值并不可靠，而是通过 插入块保存到块表记录中，其中就有粗糙度的 查询块表记录中的实体信息，如从尺寸文字实 信息.粗糙度块属于AcDbBlockReference类，该 体中提取公差信息，可以保证正确地提取和识 类的position属性保存插入点的三维坐标值，ro- 别工艺信息. tation属性保存插人块的旋转方向，blockTable- 根据AutoCAD图形数据库保存尺寸标注 Record属性保存插人块对应的原始模块的句 信息的特点，同时为了提取信息时方便，将尺寸 柄.可以根据这些属性的内容得到识别粗糙度 公差信息分为公差类和标注点类.公差类主要 时所需的信息，将它们保存到粗糙度块类表中 保存尺寸文字和坐标信息，包括尺寸文字所属 表面粗糙度值也属于AcDbMText类，同样 的零件名称和尺寸标注句柄、尺寸类型（如用0 可以提取出字符串的内容，也就是粗糙度值，另 代表直线标注，1代表直径标注，2代表半径标 外再由该实体记录的所有者句柄得到它所属的 注等)、基本尺寸、上下偏差值、尺寸文字的位 粗糙度块句柄即可.提取出这些信息后要保存 置、尺寸的方向等 到粗糙度值类表中， 标注点类主要保存两个界线起始点的位置 2.3工艺特征信息的识别 信息，包括起始点所属的零件名称和尺寸标注 工艺特征信息提取出来后，需要根据零件 句柄、点的位置坐标、尺寸方向的y坐标(0代表 的结构和工艺信息之间的相互联系，同时借助 水平，1代表垂直)等 零件的三维模型，对它们进行定位和识别.无论 (2)粗糙度的存储和信息处理.为了方便用 从理论上还是从实际操作来讲，信息的识别都 户绘制工程图，同时也为了便于提取表面粗糙 要比信息的提取困难的多，这正是设计CAPP 度信息，本文开发了粗糙度模块.用户在绘制粗 系统的瓶颈，也是实现CAD/CAPP/CAM数据共 糙度符号时，只需插入定义好的粗糙度模块即 享和集成的难点和关键所在.在研究过程中 可.AutoCAD图形数据库在将这些模块保存到 对此进行了深入的探讨，实现了斜轧轧辊和一 块表中时，一方面存贮原始模块的信息，如组成 般旋转类零件信息的自动识别 块的直线、圆、文字、插入基点以及模块在该文 (1)尺寸公差的识别，尺寸公差识别前要将 件中的句柄；另一方面存储用户插入后的粗糙 标注点类表中有关的标注对象位置信息，如水

姚 升棋 等 : CA D /C A P P /C A M 集成 环境 「 C A P P 零件 信息 的提 取 . 5 6 5 . 保存到 内部数据 库 「,6] 中 . 要提取 和识 别这些工 艺信息 , 必须熟悉 A u t o C A D ( M D T )的 图形数据 存储格式 , 借助其开发工具来实现 . 对工艺特征 信息 的 提取 是在 O bj ec tA R X 开发 环境下 实现 的 , 信息提取后根据二维 图形 、 零件的 结构 以及 整 理后 的零件形 状特征信息加 以识别 . .2 1 工 艺特征信息 在 A ut o C A D 图形 文件中的存 储形式及处理 A ut 0 C A D 的图形数据存储 了构成 A ut o C A D 图形的对 象及 实体 . A u t o C A D 图 形实 际上是 一 系列 存储在一个数据库 中的A c D b 类 的对象 l6,7] , 用 来标识某个 对象 . 数据库包 含块表 、 层表和 尺 寸标 注样 式表等 9 个符号表 , 在每一个符 号表 中保存 着特定类 的记 录句柄 , 尺寸标 注和 粗糙 度块等都保存 在块表 中 . ( l) 尺 寸公差的 存储和 信 息处 理 . 尺 寸标 注 样 式表 记 录 了 图 形数 据库 尺 寸标 注格 式 的 定 义 . 每一个尺 寸标 注 实体都含有一个指 向尺寸 标注样式的关联指针 , 可 以根据该样 式的 内部 变量 f 6] 的值查询 尺寸公差 . 但在 实际操 作 中 , 根 据尺 寸样式来提取偏 差值 并不可 靠 , 而是通过 查询块表记 录 中的实 体信息 , 如从 尺 寸文字实 体 中提取公差信息 , 可 以保证正 确地提取和 识 别工艺信息 . 根据 A ut o C A D 图形数据库 保存尺 寸标 注 信息的特点 , 同时为了 提取信息时方便 , 将 尺寸 公差信息分 为公 差类 和 标注点类 . 公差类 主 要 保存尺寸文 字和 坐 标信息 , 包括 尺 寸文字所 属 的零件名称 和尺寸标 注 句柄 、 尺 寸类型 ( 如用 。 代表直线标 注 , 1 代 表直径标注 , 2 代表半径 标 注 等 ) 、 基本尺 寸 、 上下偏 差值 、 尺寸文字 的位 置 、 尺 寸 的方 向等 . 标注点类主要保存两个界线起始点的位置 信 息 , 包括起始点所属 的零 件名称和 尺 寸标注 句柄 、 点的 位置坐标 、 尺 寸方 向的 y 坐标 (0 代表 水平 , 1 代表垂直 )等 . (2 )粗糙度 的存储 和信 息处理 . 为 了方便用 户绘制工程 图 , 同时也为 了便于 提取 表面粗糙 度信息 , 本文开发了粗糙度模块 . 用户在绘制粗 糙度符号 时 , 只 需插人定义好 的粗糙 度模块 即 可 . A ut o C A D 图形数据库在将这 些模 块保存 到 块表 中时 , 一方面存贮原始模块 的信息 , 如组成 块 的直线 、 圆 、 文字 、 插入基 点以 及模块在该 文 件 中的句柄 ; 另一 方 面存储 用户插人后 的粗糙 度块 的信息 , 如插人 点的坐标 、 旋转方 向和比例 系数以 及插人块 的句柄等 . 根据 这些特点和 机 械加工 的实 际需要 , 可 以将粗糙 度信息分为两 类 : 粗糙度块类 和粗糙 度值类 . .2 2 工艺 特征信息的提取 工艺信息 的提 取主要对 A ut o c A D 图形数 据库 的块表进 行操 作 . 首 先打开 当前 图形 的块 表 , 建立一 个块 表浏览器 {3] 遍 历每个块表 , 然后 为每个块表建立块表记 录浏 览器遍历所有 块表 记录 , 逐一获取块表记录 的实体 , 判断实体的 类 型 , 最后根据不 同的 实体 类型 分别提取其 中的 相关信 息 , 保 存到数据库 . ( l) 尺寸公差 的提取 . 尺 寸公 差信 息保 存在 块表 的尺 寸文字实体记 录中 . 尺 寸文字 实体属 于 A c D bM eT xt 类 , 该类 的 co nt e nt s 属 性保存 实 体 的字 符 串 内容 . 标 注 字符 串的前面有特 殊的 标记 ` 认 ;l’ ’ , 可 以 根据它将标注 字符 串与其他 文字 区 别开来 . 只要 对这个字符 串进行处 理就 可 以得 到需要 的尺 寸 和公 差信息 . (2 )粗糙度 的提取 . A ut 0 C A D 系统将 所有的 插 人块 保存到块表记 录 中 , 其 中就有粗糙度 的 信 息 . 粗 糙度块属 于 A c D b lB co 妞 e fe r e cn e 类 , 该 类 的 p os it on 属性保存插人 点的 三维 坐标值 , r o - at io n 属 性保存 插人块 的旋转 方向 , bl co k aT b l e - eR co dr 属 性保存 插 人块对 应 的 原始 模块 的 句 柄 . 可 以根 据这些属性 的 内容得到识别粗糙度 时所需 的 信息 , 将它们保存到粗糙度块类表中 . 表面 粗糙度值 也属于 A c D b M eT xt 类 , 同样 可 以提取出 字符 串的内容 , 也 就是粗糙度值 , 另 外再 由该实体记 录 的所有者句柄得到它所属 的 粗糙度块句 柄 即可 . 提 取 出这些信息后要保存 到粗糙度值 类表 中 . .2 3 工 艺特征信息 的识别 工艺特 征 信息提取 出来后 , 需要根据零 件 的结构 和 工艺信息之 间的 相互联系 , 同时借 助 零件 的三 维模型 , 对它们进行定位和识别 . 无论 从理论 上还是从实 际操作 来讲 , 信息 的识 别都 要 比信息 的提取 困难 的 多 , 这正是设计 C A P P 系统 的 瓶颈 , 也是实现 C A D/ C A P P/ C A M 数据共 享和 集成 的难 点和 关键所在 〔, , ’ ] . 在研究过程 中 对此进行 了深 人的探讨 , 实现 了斜轧轧辊和 一 般旋转类零件 信息的 自动识别 . ( l) 尺寸公差 的识别 . 尺寸公差识别前要将 标注 点类表 中有关 的 标注对象位置 信息 , 如水

·566 北京科技大学学报 2002年第5期 平尺寸标注添加两个界线起始点的y坐标，垂直直线或尺寸标注.垂直标注的粗糙度的识别方 尺寸标注添加界线起始点的x坐标等，添加到公法与水平标注的相同，仅是识别的坐标不同而 差类表中，作为识别公差的依据之一.识别的总已. 体原则是根据尺寸标注的类型、基本尺寸的大 考虑到绘图精度问题，以及绘图者有时没 小、标注点和尺寸文字的位置以及对应的三维有将粗糙度块准确地标注到相应的表面上等实 模型的特征信息等综合考虑，将基本尺寸和公际情况，对坐标相等给出了一定的误差范围，当 差以及他们对应的标注对象正确地对应起来，两个点的坐标的差的绝对值小于某个值时就认 达到自动识别尺寸公差的目的 为他们具有相等的坐标 带孔轧辊和轴型轧辊的零件工艺信息识别 将粗糙度与它所属的表面一一对应后，再 原理相同，但具体操作有所不同，这是由他们的根据粗糙度块的句柄在粗糙度值类表中查找相 零件结构决定的.以带孔轧辊的零件图（图4）为应的表面粗糙度值，就完成了粗糙度的识别.完 例来说明 成工艺特征信息的提取和识别后，将零件的形 状和工艺特征数据都保存到系统数据库，既方 φ1508a 其余 408 便用户查找和显示零件的有关信息，同时也便 于后续环节如生成加工工艺、生成数控加工程 序等调用这些数据 3 结论 在ObjectARX开发环境下，利用MCAD API 23584 函数，分别提取三维模型中零件关键字和特征 图4带孔槽轧辊的零件图 关键字中的零件参数信息和几何信息；然后从 Fig.4 Drawing of semiproduct of the sleeve type roller AutoCAD图形数据库的块表中提取二维工程图 图4中主要包括轧辊的轴径、轴长、孔径、的工艺信息.在信息识别时，综合考虑零件的三 槽宽以及槽深等尺寸的标注.在提取形状特征维模型和对应的二维工程图中零件的结构特点 信息时，已经知道这些尺寸标注对应的实体的以及CAD系统的建模方法及内部存储方式，对 基本尺寸.同时，这些尺寸标注的类型和基本尺提取出的几何和工艺信息进行必要的整理计 寸以及它们的公差信息等都已经保存在公差类算，直接转化为设计CAPP系统所需的数据. 表中.这种类型的轧辊的结构决定了同类型尺 通过这种方法，实现了从CAD系统中直接 寸中不可能有相同大小的尺寸.因此，只需将三提取零件信息，并开发了一个斜轧轧辊的零件 维模型中的形状特征信息与公差类表中相应尺信息系统.该系统主要分信息的提取、信息的识 寸类型和大小的尺寸一一对应，就可以实现尺别及辅助功能三大模块，可以完成从读取零件 寸公差的自动识别 图、提取信息、识别信息、显示信息到数据库维 (2)粗糙度的识别.可通过判断粗糙度符号护的完整过程.该系统不仅能提取斜轧轧辊的 的插入点位于某表面的x,y的坐标区间以及符零件信息，对一般的旋转类零件也可以自动提 号的旋转方向来确定该符号隶属的表面.如水取和识别信息. 平粗糙度（旋转方向是0°或者180°）标注的是垂 通过对斜轧轧辊的三维模型和二维工程图 直标注尺寸的表面（如外圆面）的加工精度，先以及MDT系统内部数据库等深入细致地分析， 根据y坐标查找，也就是说查找与粗糙度插入在ARX开发环境下，采用特征的面向对象技 点具有相同y坐标的水平直线或者垂直尺寸标术，可以实现从CAD(以MDT为设计平台)系统 注的第1,2界线起始点.如果找到惟一对应的直中直接提取零件信息，直接转化为设计CAPP 线或尺寸标注，直接根据找到的对象判断粗糙系统和进行零件的数控加工所需的加工特征和 度所属的表面.如果找到两个以上对象时，再比工艺参数.这是解决CAD/CAPP/CAM集成环境 较它们的x坐标，查找与插入点x坐标最接近的下的数据传递问题的一条可行的解决办法

. 56 6 · 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 2 年 第 5 期 平尺寸标注添加两个界线起始点的 y 坐标 , 垂直 尺 寸标 注添加界线起始点的 x 坐标等 , 添加到公 差类 表中 , 作为识别公差 的依据之一 识别的总 体原则是根据尺寸标 注的类 型 、 基本尺 寸 的大 小 、 标注 点 和 尺寸文字的位置 以及对应 的三维 模型 的特征信息等综 合考 虑 , 将基本 尺寸和公 差 以及他们 对应 的标注 对 象正确地对应起来 , 达到 自动识别尺寸公 差的 目的 . 带孔轧辊 和轴 型轧辊 的零件工艺信息识别 原理相 同 , 但具体操作有所不 同 , 这是 由他们 的 零件结构决定 的 . 以带孔轧辊 的零件图 (图 4) 为 例来说 明 . 中15 0铭欲 40 铭监 沙 其余 吵 l垄毯彭拢 日0 0 甲〔 C =C 沙 一 忙f 麟瀚燕 直线 或尺 寸标注 . 垂 直标 注的 粗糙度 的识 别方 法与水平标注 的相 同 , 仅是识别 的坐标 不同而 已 . 考虑 到绘 图精度问题 , 以及绘 图者有 时没 有将粗糙度块准确地标注 到相应 的表面上等实 际情况 , 对坐标相等给 出 了一定的误差范围 , 当 两个点 的坐 标 的差的绝对值小 于某个值时就认 为他 们具有相等 的坐标 . 将粗糙 度与它所属 的表 面一一对应后 , 再 根据粗糙度块的句柄 在粗糙度值类表 中查找相 应的表 面粗糙度值 , 就完成 了粗糙度的识别 . 完 成工艺特征信息 的提取 和识 别后 , 将 零件 的形 状和 工艺特征数据都保存 到系统数据库 , 既方 便用 户查找和 显示零件 的有关信息 , 同时也便 于 后续环节如生成 加工工艺 、 生成 数控加工程 序等调用这些数据 . 加 . ,礼6 . 哟工 2 3 5粼盆 图 4 带孔槽 轧辊 的零件 图 F i g · 4 D r a w i n g o f s e m i Por d u e t o f t h e s le ve e yt P e or l l e r 图 4 中主要包括轧辊 的轴径 、 轴长 、 孔径 、 槽宽 以及槽深等 尺寸的 标注 . 在 提取 形状特征 信息时 , 已 经知道这些尺寸标注对应 的实体的 基本尺寸 . 同时 , 这些尺寸标注的类型 和 基本尺 寸 以及 它们 的公差信息等都已 经保存在公差类 表 中 . 这种类 型 的 轧辊 的结构决定 了 同类 型 尺 寸 中不可能有相 同大小的尺寸 . 因此 , 只需将三 维模型 中的形状特征信息与公差类表 中相应尺 寸类型 和 大小 的 尺 寸一一对应 , 就可 以 实现尺 寸公差 的 自动识别 . (2 )粗糙度 的识别 . 可 通过判 断粗糙度符号 的插人点位 于某 表面 的 x , y 的坐 标 区 间以及 符 号 的旋转方 向来确定 该符号隶属 的表面 . 如水 平粗糙度 ( 旋转方向是 o0 或者 1 8 0 )标注的是垂 直标注尺寸 的表 面( 如外 圆面 ) 的加工精度 , 先 根据 y 坐标查找 , 也就是说查找 与粗糙 度插人 点具有相 同y 坐标 的水平直线或者垂 直尺寸标 注的第 1 , 2 界线起始 点 . 如果找到惟一对应的 直 线或尺 寸标注 , 直接根据找到 的对象判 断粗糙 度所属的表面 . 如果 找到两个 以上对象 时 , 再 比 较它们 的 x 坐标 , 查找与插人点 x 坐标最接近 的 3 结论 在 O bj e c tA RX 开发环境下 , 利 用 M C A D AP I 函 数 , 分别 提取 三维模型 中零件关 键字和 特 征 关键字 中的零件参数信 息和 几何信 息 ; 然后从 A uot C A D 图形数据库 的块表 中提取二维工程 图 的工 艺信息 . 在信息识别时 , 综合考虑零件 的三 维模 型 和对应 的二维工程 图中零件的结构特 点 以及 C A D 系统 的建模方 法及 内部存储方式 , 对 提取 出 的几何 和 工 艺信 息进 行 必要 的 整 理计 算 , 直 接转化为设计 C A P P 系统所需 的数据 . 通过这种方法 , 实现 了从 C A D 系统 中直接 提取零件信息 , 并开发 了一个斜 轧轧辊 的零件 信息系统 . 该系统主要 分信息 的提取 、 信息 的识 别及辅助功能三 大模块 , 可 以完成从 读取零件 图 、 提取信息 、 识 别信息 、 显示信息 到数据库维 护的完整过程 . 该系统不 仅能提取 斜轧轧辊 的 零件信息 , 对一 般的旋转类零件也 可 以 自动 提 取和 识别信息 . 通过对斜轧轧辊 的三维模型 和 二维工程 图 以及 M D T 系统 内部数据库等深人细致地分析 , 在 A R X 开 发环境下 , 采用特征 的面 向对象技 术 , 可 以 实现从 C A D (以 M D T 为设计平 台 )系统 中直接提取零件信息 , 直接转化 为设计 C A P P 系统 和进行零件 的数控加工所需 的加工特征和 工艺参数 . 这是解决 C A D /C A P P C/ A M 集成环境 下的数据传递 问题 的一条可 行 的解决 办法

Vol.24 姚升棋等：CAD/CAPP/CAM集成环境下CAPP零件信息的提取 ·567· 参考文献 4孙江宏，AutoCAD ObjectARX开发工具及应用[M. 北京：清华大学出版社，1999 】褚学宁，王冶森.解决零件信息输人的根本办法[]， 5陈永亮.ARX开发环境下基于MDT API的二次开发 机械工业自动化，1999,141)：1 技术).计算机辅助设计与制造，1999(6)：59 2孙玉金，史海波.CMS实施过程中存在的问题及几 6郭朝勇.AutoCAD R14中文版)二次开发技术M) 点经验[】.信息与控制，1999,28(6)：446 北京：清华大学出版社，1999 3窦忠强，陈豫生.MDT3.0(中文版)应用与开发教程 7孙春华.ARX开发环境下提取AutoCAD实体模型信 M.北京：北京理工大学出版社，2000 息)，计算机辅助设计与制造，1996)：41 Parts Information Extracting for CAPP System in CAD/CAPP/CAM Integrated Circumstance YAO Shengqi,HAN Yungiu Mechanical Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT Based on the structural analyse of the steel ball rollers of skew rolling,the profile data of parts such as type,basic figure,manufacturing feature and size was extracted from the 3-dimention model in the ARX exploiting circumstance using MCAD APL,the developing tools of MDT.The manufacturing feature data was extracted according to the corresponding 2-dimention drawings.At last,parts information was put in order and recognized automatically on the basis of the relations between the model and drawings.A extracting information system for the rollers was developed,directly from the CAD system then turned it into the CAPP system in the CAD/CAPP/CAM integrated circumstance.The method can be used in extracting the informa- tion of general rolling parts also. KEY WORDS CAPP;extracting of information;part features;application development of MDT

、 b L2 4 姚升 棋等 : C A D /C A P/P C A M 集成 环境 下 C A P P 零件信 息的提 取 . 5 6 7 . 参 考 文 献 l 褚学 宁 , 王冶 森 . 解决零 件信息输 人 的根本 办法 IJ] , 机械 工业 自动化 , 19 99 , 1 4 ( l ) : 1 2 孙 玉金 , 史海 波 . CI M S 实施过程 中存 在 的问题及 几 点 经验 [J ] . 信息 与控制 , 19 9 9 , 2 8 ( 6 ) : 4 4 6 3 窦 忠强 , 陈豫 生 . M D T 3 . 0( 中文版 )应用 与 开发 教程 M[ ] . 北京 : 北京理工大 学 出版社 , 2 0 0 孙 江宏 . A ut 0 C A D O bj ec tA R x 开发 工具 及应用 [M .] 北 京 : 清华大学 出版社 , 1 9 9 9 陈 永亮 . A R X 开 发环境 下 基于 M D T A IP 的二 次开 发 技 术 J[] . 计算机 辅助 设计与制造 , 19 9 (6 ) : 59 郭 朝 勇 . A ut o c A D R 14 (中文 版 )二 次开 发技术 [M」 . 北 京 : 清华 大学 出版社 , 19 9 孙 春华 . A R X 开发 环境 下提 取 A ut o C A D 实体模 型信 息 [ J ] ,计算 机辅 助设计与 制造 , 1 9 9 9 ( 6 ) : 4 1 P art s I n of rm a t i o n E x tr a e t i n g of r C A P P S y s t e m i n C A D /C A P P / C A M I n t e g r a t e d C i r c u m s tan c e YA O hS e 刀g 呀1, 1丈刁N uY n q i u M e c h an i e a l E n g in e e r i n g S c h o o l , U S T B e ij in g , B e ij i n g 10 0 0 8 3 , C h in a A B S T R A C T B as e d o n ht e s t r u c tur a l an ly s e o f t h e s te e l b a ll r o ll e r s o f s k e w r o llin g , 山e rP o if l e d a t a o f Part s s u e h a s yt P e , b a s i e if g ur e , m aun fa e trIJ i n g fe a trU e an d s i z e w a s e x atr e t e d fr o m ht e 3 一 d im e nt i o n m o d e l i n ht e A RX e xP l o it ign e ir e tn s t a n e e u s i n g M C A D A P I , t h e d e v e l o Pi n g t o o l s o f M D.T hT e m an u fa e t u r i n g fe a t ur e d a t a w a s e x atr e et d a c e o r d ign t o ht e e o r e s Po n d i n g Z 一 d im e in i o n dr aw i n g s . A t l a s t , Part s i n fo mr at i o n w a s Put i n o dr e r an d r e e o gn i z e d a t l t o m at i e a ll y o n t h e b a s i s o f ht e r e l at i o n s b e wt e e n ht e m o de l a n d dr aw i n g s . A e x tr a c t ign i n fo r m iat on sy st em for ht e r o ll er s w a s d e v e l o P e d , d i er e lt y fr o m ht e C A D s y s t e m het n t u rn e d it int o ht e C A P s y s t e m i n ht e C A D /C A p p /C A M int e g at e d e i r e um s t a n e e . T h e m e ht o d c a n b e u s e d i n e x t r a e t i n g ht e i n fo mr a - t i o n o f g e en r a l r o lli n g P art s a l s o . K E Y W O R D S C A P P: e x t r a e t ign o f i n fo mr at i o n : P a rt fe a t u r e s : ap Pli e a ti o n d e v e l o Pm e n t o f M D T