范小鷗

(吉林建筑工程學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，長(zhǎng)春 130118)

0 引言

CAD技術(shù)從產(chǎn)生到現(xiàn)在已有近40年的時(shí)間，其間經(jīng)過(guò)了二維繪圖、自由曲面模型、特征造型等若干發(fā)展階段，而且還融合了多種關(guān)鍵和標(biāo)志性技術(shù).經(jīng)過(guò)多年的努力，CAD技術(shù)在理論和實(shí)踐上已逐漸邁向較為成熟的發(fā)展階段，在此期間也研制出多種產(chǎn)品與應(yīng)用系統(tǒng)［1-2］.伴隨著時(shí)代的進(jìn)步，CAD系統(tǒng)的開發(fā)正緊跟計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的快速發(fā)展，沿著更加縱深的方向進(jìn)步.近幾年來(lái)，基于CAD軟件平臺(tái)的開發(fā)與以往的開發(fā)方式相比更深入核心層，有著軟件開發(fā)時(shí)間短、系統(tǒng)穩(wěn)定程度高和軟件功能強(qiáng)大等特點(diǎn)［3-4］.但該開發(fā)方式中用到的開發(fā)平臺(tái)有關(guān)的闡述卻少之又少，這就是本文將對(duì)該方式中CAD開發(fā)平臺(tái)做進(jìn)一步系統(tǒng)、深入探討的原因所在.

1 CAS.CADE平臺(tái)

CAS.CADE軟件平臺(tái)的開發(fā)由法國(guó)MDTV公司完成.該軟件平臺(tái)是CAD軟件中的一個(gè)新生代力量，它也是MDTV公司十多年經(jīng)驗(yàn)的積累.就近幾年而言，CAS.CADE已廣泛應(yīng)用于地球科學(xué)、土木工程和機(jī)制設(shè)計(jì)與制造等領(lǐng)域.國(guó)外很多公司在此基礎(chǔ)上完成了多項(xiàng)通用及專業(yè)軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)任務(wù).其中，較成功的作品如法國(guó)地球地調(diào)局B.R.G.M.開發(fā)的地理信息系統(tǒng)GIS等.

1.1 類庫(kù)結(jié)構(gòu)

CAS.CADE的軟件結(jié)構(gòu)主要有兩方面:類庫(kù)結(jié)構(gòu)和軟件開發(fā)工廠結(jié)構(gòu).類庫(kù)結(jié)構(gòu)是由C++類構(gòu)成，其特點(diǎn)是可重用性高，并且面向?qū)ο?，由它提供二維，三維幾何造型和對(duì)象操作等功能.軟件開發(fā)工廠應(yīng)用了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)軟件工程方法，提高了類庫(kù)的使用效率，便于開發(fā)人員使用.

1.2 主要功能

(1)幾何造型. CAS.CADE除了提供一些基本的二維，三維幾何造型功能外，非常值得一提的是其對(duì)于二維對(duì)象可通過(guò)直接或約束的方式產(chǎn)生，而對(duì)于三維則提供特征造型方法.CAS.CADE通過(guò)BrepFeat類完成造型的構(gòu)建，并使用BrepFeat完成子類的派生.Local Operation類能夠完成對(duì)類型的局部特征進(jìn)行修正;Make Cylindrical Hole類能夠完成對(duì)圓孔特征的支撐;MakePrism類能夠完成對(duì)拉伸類特征的支持;Gluer類能夠完成兩個(gè)實(shí)體之間的融合，例如，面與面之間、邊與邊之間;SplitShape類能夠完成線框及邊與面之間的分離.可見，BrepFeat類能夠在系統(tǒng)在特征造型等方面的實(shí)現(xiàn)提供非常有力的支撐.

(2)可視化操作. 圖形的顯示方法包括常見的圖形顯示與可視化操作，包括線框、消隱、渲染，以及完成動(dòng)態(tài)拾取圖形對(duì)象的過(guò)程.可視化操作能在交互方面為圖形賦予很強(qiáng)的功能，這是因?yàn)閷?duì)話框中含有對(duì)話框生成器.相關(guān)模塊包括很多種，具有代表性的有2 D Viewer，二維草圖設(shè)計(jì)器等.

2 ACIS平臺(tái)

ACIS是一種三維幾何構(gòu)建軟件，它是美國(guó)Spatial Technology公司研制成功的，集線框、曲面和實(shí)體造型于一體.其將該三種表示共存于一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里面，它可為多種3維造型提供支持.

2.1 ACIS的應(yīng)用接口

ACIS的應(yīng)用接口有3個(gè):API函數(shù)、DI函數(shù)和C++類.ACIS平臺(tái)能夠通過(guò)AMFC與Microsoft Windows完成消息傳遞，其傳遞過(guò)程通過(guò)API函數(shù)完成.

(1)API函數(shù). API函數(shù)包括ACIS與應(yīng)用程序間的應(yīng)用接口.應(yīng)用程序能夠很好的完成API函數(shù)本身的構(gòu)建、更新與數(shù)據(jù)恢復(fù)，不管ACIS底層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及方法實(shí)現(xiàn)何種更新方式，這些方法能夠保證與每一版本兼容;

(2)DI函數(shù). DI函數(shù)是一種接口實(shí)現(xiàn)機(jī)制，它獨(dú)立于API但ACIS操作方法能夠非間接訪問(wèn)，不過(guò)上述函數(shù)根據(jù)版本的不同略有差異.由于ACIS對(duì)于DI函數(shù)有權(quán)限訪問(wèn)限制，故DI函數(shù)并不能使用ACIS的所有功能，DI函數(shù)只能使用不改變模型的功能，如查詢等操作;

(3)類. ACIS提供了C++的類，以用來(lái)定義和實(shí)現(xiàn)模型的開發(fā)接口.用戶在應(yīng)用時(shí)可通過(guò)使用類的成員函數(shù)及數(shù)據(jù)成員來(lái)完成與ACIS的交互，用戶或開發(fā)者也可由ACIS的類派生新類，以滿足實(shí)際需要，根據(jù)實(shí)際任務(wù)決定類的設(shè)計(jì)方法.

2.2 主要功能

ACIS平臺(tái)的結(jié)構(gòu)由要由兩部分組成:核心模塊和若干可選模塊.核心模塊為用戶提供通用功能，可選模塊提供更為高級(jí)和專用功能，具體如下:

(1)曲面的構(gòu)造技術(shù). 具體功能為通過(guò)一個(gè)線框或一組邊生成工程設(shè)計(jì)中所需的曲面.可變形曲面是ACIS可選模塊的一種特殊功能;曲面構(gòu)造不僅僅是一種曲面的表達(dá)方式和技術(shù)，它基于智能優(yōu)化策略和方法，能夠使變形曲面造型交互定義更加合理;

(2)模型分析. ACIS的模型分析功能主要包括:能夠完成對(duì)象關(guān)系分析、物理特性分析和光線測(cè)試結(jié)果分析等;

(3)求交、布爾運(yùn)算和縫合. 求交器能夠完成判斷曲線和曲面是否相交并可求出交點(diǎn).求交是通過(guò)底層的C++類實(shí)現(xiàn)的，用于完成模型的幾何操作;布爾運(yùn)算主要包括常見的多種邏輯運(yùn)算;縫合能夠完成共邊或共頂點(diǎn)縫合兩個(gè)體的操作.

3 PARASOLID平臺(tái)

PARASOLID是由英國(guó)Shape Data公司研制開發(fā)，它是在該公司早期開發(fā)的一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)基礎(chǔ)上研制的.Shape Data公司在20世紀(jì)80年代中期推出了一個(gè)主要針對(duì)工程師使用的新產(chǎn)品，此項(xiàng)目的目標(biāo)是在以復(fù)雜曲面為邊界的實(shí)體造型領(lǐng)域提供通用的開發(fā)平臺(tái)，并由此誕生了PARASOLID，許多知名軟件系統(tǒng)都是以PARASOLID作為核心而進(jìn)行的二次開發(fā)與研制.

PARASOLID有著非常強(qiáng)的造型能力，具體表現(xiàn)如下:

(1)容差造型. PARASOLID使用獨(dú)創(chuàng)的容差造型技術(shù)，因此它從其它CAD系統(tǒng)導(dǎo)入數(shù)據(jù)時(shí)無(wú)須對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)，這為工程設(shè)計(jì)人員在相關(guān)操作過(guò)程中提供了極大方便;

(2)復(fù)雜過(guò)渡. PARASOLID提供了豐富的邊、面高級(jí)過(guò)渡及相關(guān)功能，在此基礎(chǔ)上完成設(shè)計(jì)的過(guò)渡功能;

(3)抽殼、等距和變厚. 這是生成薄壁零件的三種操作，作為可靠的造型器，PARASOLID支持復(fù)雜幾何操作，并允許結(jié)果模型與原始模型的拓?fù)渲g有較大的差異，為工程設(shè)計(jì)提供方便.

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，近年來(lái)，CAD開發(fā)平臺(tái)正不斷地沿著更深、更高層次的方向發(fā)展.由于計(jì)算機(jī)軟件新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，CAD開發(fā)平臺(tái)呈現(xiàn)出進(jìn)一步的開放化、多元化發(fā)展趨勢(shì).盡管CAD技術(shù)尚且存在諸多方面不足，但其發(fā)展和進(jìn)步必將進(jìn)一步為我們提供更多的便利.

［1］蔣金云.國(guó)產(chǎn)CAD/CAM軟件的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.科技資訊，2006(3):155-156.

［2］馬金英.數(shù)字化CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)展望［J］.機(jī)床與液壓，2009，37(4):165-166.

［3］黃松波，雷 毅.CAD應(yīng)用框架配置技術(shù)研究［J］.程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2011(4):18-20.

［4］田建立，何留杰.基于ACIS幾何平臺(tái)的CAD軟件開發(fā)的研究［J］.制造業(yè)自動(dòng)化，2010(7):49-51.