CAD在货架参数化中的运用探讨

    引言
　　货架设备是配送中心内最为重要的存储设施，随着物流配送中心在国内的迅速发展，货架的设计与制造越来越受到人们的重视了，货架设备的设计好坏直接影响到配送中心的空间利用率和存货效率。目前，国内的货架设计行业在技术创新和设计思想上明显滞后于当今科学技术的发展水平，主要存在问题有：①货架设计仍以手工类比设计为主，计算机仅仅作为一个绘图工具，没有充分发挥计算机辅助设计的功能。②货架设计过程是一个系列化、参数化的过程，国内的货架设计还不具有参数化数据驱动的效果，造成大量重复性的劳动，影响设计效率和速度。③货架设计结果几乎全为工程二维平面图，虽然不影响设计和生产，但是不能更好地体现货架的三维设计效果，造成销售人员和客户的沟通困难。
　　为了解决上述问题，需要对现有的通用CAD软件进行二次开发，编制出面向货架设计的专业设计软件。本文以一个货架参数化三维造型系统的开发为例，介绍了基于InventorAPI的二次开发技术在货架参数化设计和三维造型上的应用。
　　1InventorAPI技术Inventor是Autodesk推出的一款非常优秀的三维CAD设计软件，使用者可以利用InventorAPI的开发接口在Inventor系统平台基础上进行二次开发，满足专业设计领域的要求。
　　InventorAPI（ApplicationProgrammingInterface）的技术基础是微软的自动化（Automation）技术，这类自动化接口在以Windows为平台的应用程序当中是相当普遍的，用户通过InventorAPI可以用支持Automation（OLEAutomation）技术的高级语言开发出需要的应用程序。与别的三维造型软件二次开发技术相比较，InventorAPI技术具有显著的特点：①可以用大多数当前流行的高级编程语言来写自己的程序，例如用VisualBasic、VisualC  、Delphi、Perl和Java等；②InventorAPI是一种以面向对象的方式揭示应用程序对象功能的应用程序编程接口技术，一旦理解和掌握面向对象程序设计的一般概念，再结合具体的API对象结构模型就可以进行二次程序开发。
　　InventorAPI揭示了Inventor的各种对象的内在功能，例如：通过API可以获得SketchArc对象，进而对其属性如Radius、StartAngle和SweepAngle等进行赋值。InventorAPI对象层次结构模型图显示了各个对象之间的关联，并且描述了怎样通过遍历找到一个特定的对象。InventorAPI的各个对象是一种相互继承的关系，这种继承关系的关键是应用程序（Application）对象，通过获取一个应用程序对象的访问权，就可以得到API中的任何其它的对象。
　　Inventor提供了三种API开发途径：Add-In、StandaloneEXE和ApprenticeServer.
　　在实际应用当中，出于应用程序用户界面的考虑，通常选择以StandaloneEXE的方式开发应用程序的情况较多。
　　2货架三维造型系统框架
　　货架三维造型系统采用先进的特征参数化技术，并结合了数据库驱动技术，货架的设计主要分为以下两大功能模块：货架参数的设计模块和货架的计算机辅助三维造型模块。对于货架参数化设计模块，又可以分为以下几个子模块：托盘单元设计模块、立柱截面选型模块、支臂选型模块和货架总体参数设计模块。
　　对于货架三维参数化造型系统来说，其参数化设计和货架三维造型两个主模块就相当于整个系统的输入和输出，其间起连接作用的是数据库技术。数据库的数据和货架参数化几何模型共同实现了对一个具体货架结构的参数化描述，通过InventorAPI二次开发实现了货架数据驱动三维造型。
　　3货架三维造型系统开发
　　311基于数据驱动的参数化货架设计技术
　　将参数化设计算法应用于货架系统设计中，根据参数化设计算法流程，要对货架系统建立层次化模型，分析模型参数，确定货架的主参数，建立货架模型的基础库，基础库中的主参数既包括尺寸参数，也包括结构参数，各种货架模型均有其独特的结构特点，这些结构特点在参数化过程中就是我们所说的约束关系。我们可以在分析结构过程中寻找货架设备的结构特点，驱动基础库中的参数，获得货架方案数据库，实现对货架设备的参数化描述。
　　数据驱动是参数化计算机辅助设计的基础。它使得图形能够自动随着参数值的变化而变化。针对常规图形不能按比例变化的缺陷，将其进行参数化，则每个参数都成为一个变量，进而由参数对应生成的也是―个动态的图形，实现了货架柔性设计的目的。
　　以数据驱动生成货架主要部件――槽钢立柱为例，简要说明数据驱动三维造型一般过程。通过分析，槽钢的结构尺寸参数为草图轮廓参数a、b、c、d和拉伸参数e，　通过参数a、b、c、d和e的约束可以实现对槽钢的参数化数据驱动设计及三维造型。
　　（1）建立并返回Inventor连接对象：DimoInventorasInventor.ApplicationSetoInventor=GetObject（，“inventor.application”）DimoComdefAsPartComponentDefinitionSetoComdef=oInventor.ActiveDocument.ComponentDefinition
　　（2）建立槽钢轮廓草图：DimoPoint（1To8）AsPoint2d
　　DimoLine（1To8）AsSketchLine
　　DimoSketchAsPlanarSketch
　　SetoSketch=oComdef.Sketches.Add（oComdef.WorkPlanes.
　　Item（3））
　　SetoP（1）=oInventor.TransientGeometry.CreatePoint2d（0，0）
　　SetoP（2）=oInventor.TransientGeometry.CreatePoint2d（a，0）
　　SetoP（3）=oInventor.TransientGeometry.CreatePoint2d（a，b）
　　SetoP（4）=oInventor.TransientGeometry.CreatePoint2d（a-d，b）
　　SetoP（5）=oInventor.TransientGeometry.CreatePoint2d（a-d，b-c）
　　SetoP（6）=oInventor.TransientGeometry.CreatePoint2d（d，b-c）
　　SetoP（7）=oInventor.TransientGeometry.CreatePoint2d（d，b）
　　SetoP（8）=oInventor.TransientGeometry.CreatePoint2d（0，b）
　　SetoLine（1）=oSketch.SketchLines.AddByTwoPoints（（oP（1），oP（2））
　　ForI=2to7
　　SetoLine（i）=oSketch.SketchLines.AddByTwoPoints（oLine（i-1）。EndSketchPoint，oP（i 1））
　　NextI
　　SetoLine（8）=oSketch.SketchLines.AddByTwoPoints（oLine（7）。
　　EndSketchPoint，oLine（1）。StartSketchPoint）
　　（3）槽钢三维实体造型：
　　DimoProfileAsProfile
　　SetoProfile=oSketch.Profiles.AddForSolid
　　CalloComdef.Features.ExtrudeFeatures.AddByDistanceExtent
　　（oProfile，e，kPositiveExtentDirection，kJoinOperation）
　　通过参数化数据驱动可以方便快捷地进行各种货架结构的设计和三维造型，对结构相同而尺寸有所变化的货架只需对驱动数据进行适当修改就可以由计算机自动生成，大大提高了货架的开发设计效率。
　　312货架三维造型系统流程
　　货架参数化三维造型系统应用程序开发的主要步骤为：
　　（1）建立货架的参数化几何原型。根据参数化约束思想，建立几何体的形状约束和尺寸约束等，并用数据库等形式存储相关的驱动数据。
　　（2）用高级语言如VisualBasic编制应用程序。通过应用程序，在数据库中提取对应的形状约束数据和尺寸约束数据，然后调用InventorAPI函数，根据货架原型，利用提取的几何参数进行数据驱动，在Inventor系统环境中绘制所需的平面草图进而进行三维造型。
　　313货架三维造型系统实例
　　InventorAPI使得二次开发Inventor成为现实，利用InventorAPI，结合高级程序语言的强大功能，可以开发出面向企业的更专业的计算机辅助设计软件。
　　近期根据货架三维造型系统流程为驶入式（DriveIn）货架设计开发的一个参数化货架三维造型软件及设计案例结果，利用该系统进行货架三维参数化造型设计，省去了设计人员大量的体力劳动，最为重要的是该软件突破了货架的传统设计方法，实现了设计方案三维可视化造型，缩小了设计方案和产品之间的差距。
　　4结束语
　　（1）货架参数化三维设计造型软件的开发实现，使得货架设计在系列化、参数化和标准化方面得到提高，三维造型技术的引入实现了货架产品的数字化虚拟设计。
　　（2）利用InventorAPI，结合企业自身产品的设计及工艺特点，能够开发出极具使用价值和经济效益的个性化、专业化应用程序，从而提高企业信息化、自动化水平。