淺談零件數(shù)據(jù)模型庫管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

(同煤集團(tuán)建材有限公司， 山西 大同 037003)

1 零件數(shù)據(jù)模型庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能需求

零件數(shù)據(jù)模型庫的設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮使用者當(dāng)前的和將來的需求。要在滿足用戶的當(dāng)前需要基礎(chǔ)上，具備一定的可擴(kuò)展性，可以方便的進(jìn)行功能擴(kuò)展，而滿足用戶要求。同時(shí)對(duì)這種系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供支持。

2 零件數(shù)據(jù)模型庫的體系結(jié)構(gòu)及其模塊功能

在設(shè)計(jì)過程中，由于手工建模繁瑣、重復(fù)、效率低，因而在設(shè)計(jì)過程中主要是通過選擇參數(shù)進(jìn)行尺寸驅(qū)動(dòng)而獲得目標(biāo)模型，系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如下圖1。

圖1 零件數(shù)據(jù)模型庫體系結(jié)構(gòu)

這種模型庫是基于CAD系統(tǒng)而建立的，其可以總體上劃分為建庫工具、零件圖形庫和控制單元等幾部分。按功能劃分模塊，確定出各部分的功能。

在模型庫建設(shè)過程中用到了建庫工具，通過這種工具將相應(yīng)的模板文件、族表等工具建立起來，然后入庫。

零件圖形庫可對(duì)各類型的標(biāo)準(zhǔn)件和模板文件進(jìn)行一定的保存處理，也可以通過其進(jìn)行調(diào)用處理。

模板文件可以看做為一個(gè)三維實(shí)體文檔，在其中應(yīng)該進(jìn)行各種定義，主要如給出相應(yīng)零件的形體，確定出對(duì)應(yīng)變量和相關(guān)性。用戶可以通手動(dòng)模式建立模板文件，而相應(yīng)的圖形庫可以根據(jù)用戶的需求進(jìn)行斷擴(kuò)充，對(duì)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行存儲(chǔ)，也可以進(jìn)行一定的修改操作。

零件數(shù)據(jù)庫中存放了各種零件的參數(shù)，利用可以為用戶的操作提供便利，在應(yīng)用過程中需要確定數(shù)據(jù)的組織方式，數(shù)據(jù)格式有很多種，其中常用的如，二進(jìn)制格式、文本格式等。

數(shù)據(jù)組織方式和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)于管理方式有關(guān)，應(yīng)該滿足一定的擴(kuò)展性要求，這種庫以數(shù)據(jù)為核心。

調(diào)用模塊主要是對(duì)相關(guān)零件圖形庫中的文件夾進(jìn)行調(diào)用，而滿足用戶的要求。，可以根據(jù)需要從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用的結(jié)構(gòu)參數(shù)實(shí)例，然后進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換而得到所需要的模型。用戶在應(yīng)用過程中，可以通過該模塊調(diào)用各種標(biāo)準(zhǔn)件的，同時(shí)也可以進(jìn)行相應(yīng)的管理操作。用戶還可以通過此模塊添加各種類型的標(biāo)準(zhǔn)件，而對(duì)其中的非標(biāo)準(zhǔn)件則可以根據(jù)用戶的需求而自行添加，可以為用戶提供便利。而用戶可以通過相關(guān)的接口進(jìn)行二次開發(fā)。

3 零件數(shù)據(jù)模型庫自助式建庫和維護(hù)功能模塊設(shè)計(jì)

3.1 自助式建庫的功能設(shè)計(jì)

這種系統(tǒng)的主要功能之一就是進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)。本零件數(shù)據(jù)模型庫系統(tǒng)的主要用戶之一為中小企業(yè)。而這類企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品有很多種，且表現(xiàn)出一定的差異性，可通過數(shù)據(jù)模型庫建立零件事物特性表，然后就可以對(duì)各類型的零件進(jìn)行高效管理，這些工作只有各自企業(yè)的專家才能完成。因而系統(tǒng)在運(yùn)行過程中應(yīng)該控制零件數(shù)據(jù)模型庫的功能可靠實(shí)現(xiàn)。同時(shí)具有完整和可靠的資源，且子啊具體的應(yīng)用過程中可以對(duì)這些資源進(jìn)行更新，而滿足一定的擴(kuò)展性要求。為了實(shí)現(xiàn)這種零件數(shù)掘模型庫的應(yīng)用目標(biāo)，就應(yīng)該提供用戶自助服務(wù)，比如一些和用戶密切相關(guān)的工作可以安排給用戶自己來完成，這樣有利于更好的滿足用戶要求，也有利于豐富模型庫的內(nèi)容，且可以為維護(hù)模型的正確性提供支持。這種應(yīng)用模式也可以有效的降低零件數(shù)據(jù)模型庫的運(yùn)行成本，為系統(tǒng)的管理和維護(hù)提供便利。

這種系統(tǒng)是面向零件族的，而在運(yùn)行過程中，用戶可以自己建立企業(yè)的零件族、且進(jìn)行一定的設(shè)置操作，然后向庫中依據(jù)一定的規(guī)則而添加零件資源。

3.2 自助式維護(hù)功能設(shè)計(jì)

自助式維護(hù)功能主要有：

(1)零用還可以提供其方便的進(jìn)行零件族的修改。這種族類相關(guān)的事物特性表存在一定的相關(guān)性，而在操作過程中存在子族的零件族是無法刪除，因而就應(yīng)該通過零件庫進(jìn)行這類處理。

(2)根據(jù)相關(guān)的要求熱批量的導(dǎo)入零件族、事物特性表。在系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，相應(yīng)的企業(yè)零件族大部分是固定的，可以不必進(jìn)行修改，而對(duì)比也可以發(fā)現(xiàn)其創(chuàng)建比較繁瑣，管理和維護(hù)的難度也較大，一般只有企業(yè)的專家才能完成。因而就很有必要進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)置。而在操作工作中，用戶可以一次完成的零件族和事物特性表，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行保運(yùn)之后，既可以根據(jù)需要進(jìn)行自動(dòng)導(dǎo)入功能，而提高操作效率。一次性恢復(fù)相關(guān)數(shù)據(jù)，而在應(yīng)用過程中，也可以通過導(dǎo)出功能進(jìn)行備份。企業(yè)用戶在應(yīng)用過程中可通過這種自動(dòng)導(dǎo)入導(dǎo)出功能，導(dǎo)進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)管理和維護(hù)，或者建立其相關(guān)的Schema文檔。而零件族的刪除、也屬于維護(hù)操作的一部分。

3.3 零部件3D掃描建模

三維掃描技術(shù)的出現(xiàn)，給工業(yè)零部件檢測(cè)帶來很大方便。它可在不對(duì)掃描工件造成磨損破壞的前提下提供可靠、真實(shí)的三維數(shù)據(jù)信息；可將得到的三維數(shù)據(jù)與三維圖紙進(jìn)行比對(duì)，快速準(zhǔn)確地獲取工件各個(gè)位置的偏差，從而基于比對(duì)結(jié)果給出修正方案；對(duì)于掃描死角少，復(fù)雜的曲面，同軸度，圓柱度等用傳統(tǒng)方法難以獲取檢測(cè)的數(shù)據(jù)，也都可以輕而易舉地獲取；同時(shí)，快捷的掃描也可以提高檢測(cè)的效率，減少時(shí)間和人力成本。

根據(jù)零部件特點(diǎn)、用戶精度要求及后續(xù)需求等實(shí)際情況，制定出以手持三維掃描儀、測(cè)量臂等為主要設(shè)備的掃描方案，結(jié)合后期專業(yè)軟件處理方式，數(shù)字化采集該工業(yè)零配件并創(chuàng)建具有相關(guān)結(jié)構(gòu)特征的精確3D模型。通過掃描，獲取到該零部件表面完整的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息，包括產(chǎn)品特征、紋理等，以及使用專業(yè)軟件將點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)化為可用的數(shù)字化結(jié)果。整個(gè)樣品的數(shù)據(jù)采集工作在幾分鐘內(nèi)即完成。通過處理得到的高質(zhì)量數(shù)字化模型可為用戶在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程分析、快速原型設(shè)計(jì)、制造和施工應(yīng)用等方面提供極大的便利和幫助。

零件數(shù)據(jù)模型庫的應(yīng)用是縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本的重要手段，是大規(guī)模定制生產(chǎn)成功實(shí)施的重要支持工具之一。

[1]丁志強(qiáng). 基于 Web的參數(shù)化跨平臺(tái)零件庫系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].同濟(jì)大學(xué),2006.

[2]王瑜濤. 基于 web的零件庫資源共享技術(shù)的研究[D].南京航空航天大學(xué),2002.