劉文廣，馮景華，徐 珈

（景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院，江西 景德鎮(zhèn) 333403）

基于Pro/TOOLKIT的日用陶瓷數(shù)字化設(shè)計研究

劉文廣，馮景華，徐 珈

（景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院，江西 景德鎮(zhèn) 333403）

日用陶瓷的數(shù)字化設(shè)計是實現(xiàn)設(shè)計過程的重要手段和必然趨勢。本文論述了一種日用陶瓷的數(shù)字化設(shè)計方法，首先采用Pro/ENGINEER建立基本的三維模型，然后設(shè)置相應(yīng)尺寸參數(shù)，再利用二次開發(fā)工具Pro/TOOLKIT和Visual Studio完成一個外部應(yīng)用程序，通過這個程序獲得和修改其參數(shù)，從而實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計過程。

日用陶瓷；Pro/TOOLKIT；數(shù)字化設(shè)計

0 引 言

日用陶瓷在是人們生活當(dāng)中必備的器具，它不僅是要求具有能盛食物等功能，還要求具有美觀、耐用、易清潔等特點。而在重視工藝、裝飾而忽視功能創(chuàng)新的固有設(shè)計觀念的影響下，日用陶瓷產(chǎn)品造型得不到有效改進，產(chǎn)品往往是千篇一律，缺乏創(chuàng)新，這需要改進設(shè)計過程和思想，而數(shù)字化設(shè)計將是一種有效的解決手段。數(shù)字化設(shè)計是當(dāng)今設(shè)計的一種非常重要的設(shè)計方法，已經(jīng)被成功的應(yīng)用到了現(xiàn)代社會的許多領(lǐng)域。日用陶瓷數(shù)字化設(shè)計，是對傳統(tǒng)日用陶瓷設(shè)計的繼承，是現(xiàn)代陶瓷設(shè)計發(fā)展的一個必然趨勢[1]。日用陶瓷的數(shù)字化設(shè)計，有效提高了工作效率，最大可能的避免項目存在的風(fēng)險和設(shè)計的誤區(qū)，縮短設(shè)計周期；豐富了設(shè)計手法，創(chuàng)意空間更加靈活，有利于設(shè)計思想的交流，設(shè)計的變更與修改簡捷快速，尤其是系列作品的設(shè)計更為方便；設(shè)計表達簡易且表現(xiàn)品質(zhì)高，圖紙的生成精確；對現(xiàn)實充分的模擬，提供真實的設(shè)計預(yù)想圖及可視預(yù)期效果。

Pro/ENGINEER是美國Parametric Technology Corporation公司的主要產(chǎn)品，它的一個突出特點就是參數(shù)化設(shè)計。用戶或第三方應(yīng)用其二次開發(fā)工具Pro/TOOLKIT，結(jié)合相應(yīng)的編程軟件，通過程序代碼可以擴充Pro/ENGINEER系統(tǒng)的功能，設(shè)計出獨特且方便實用的人機交互界面，開發(fā)出基于Pro/ ENGINEER系統(tǒng)的外部應(yīng)用程序模塊，實現(xiàn)對Pro/ ENGINEER系統(tǒng)安全地控制、訪問，以及無縫集成，從而滿足用戶的特殊要求，并大大提高系統(tǒng)的效率[2]。

1 基本原理

作為Pro/ENGINEER突出特點的參數(shù)化設(shè)計，參數(shù)是其核心，在一個模型中，參數(shù)是通過“尺寸”的形式來體現(xiàn)的，可以通過變更參數(shù)的方法來方便的修改設(shè)計意圖。為實現(xiàn)Pro/ENGINEER平臺下的日用陶瓷數(shù)字化設(shè)計，可以利用其二次開發(fā)工具Pro/TOOLKIT，通過構(gòu)建的外部應(yīng)用程序去訪問并控制模型的參數(shù)。外部應(yīng)用程序在VS2008中建立，這個程序在Pro/ENGINEER中啟動，生成日用陶瓷數(shù)字化設(shè)計的菜單，并通過調(diào)用的對應(yīng)對話框來進行相關(guān)陶瓷產(chǎn)品設(shè)計，主要是實現(xiàn)各設(shè)計參數(shù)的檢索和修改，完成新產(chǎn)品模型的數(shù)字化過程[3]。其基本原理如圖1。

2 實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計的主要過程

2.1 日用陶瓷模型模板的建立

日用陶瓷三維模型模板是實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計的基礎(chǔ)，其建立過程中有一個非常重要的問題---參數(shù)的選擇，這也是整個日用陶瓷數(shù)字化設(shè)計的一個難點。應(yīng)用Pro/ENGINEER的零件設(shè)計模塊，可以很容易交互地實現(xiàn)模型模板的設(shè)計，模型易修改。模型參數(shù)的選擇由所設(shè)計的模型來決定，一方面合理選擇參數(shù)，保證數(shù)量不多的參數(shù)能夠?qū)δＰ瓦M行有效的控制和修改；另一方面，還應(yīng)該進行參數(shù)間相互關(guān)系的設(shè)置以及參數(shù)值范圍的設(shè)定，以保證設(shè)計的合理性和新模型的再生成功。根據(jù)日用陶瓷數(shù)宇化設(shè)計的需求，按照碗、盤等類型，設(shè)計出對應(yīng)的模型模板，然后再分別設(shè)置其模型參數(shù)。

2.2 外部應(yīng)用程序設(shè)計

圖1 基本原理圖Fig.1 The basic principle

應(yīng)用VS2008編輯生成的Pro/ENGINEER外部應(yīng)用程序，能夠很容易實現(xiàn)模型參數(shù)的控制和改變，這是數(shù)字化設(shè)計最重要的部分。生成外部應(yīng)用程序時有幾個方面的工作需要完成：首先是應(yīng)用程序界面設(shè)計，為了能讓用戶能夠很容易地進行日用陶瓷的設(shè)計及修改，一個簡單易用的程序界面必不可少。其次是外部應(yīng)用程序的接口，這是為了實現(xiàn)程序與Pro/ENGINEER進行溝通的功能。最后是核心部分---模型參數(shù)的獲取和改變，這是實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計的關(guān)鍵，通過在外部應(yīng)用程序的界面中來進行參數(shù)的控制和改變，以實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計進程。

2.2.1 應(yīng)用程序界面

Pro/ENGINEER的外部應(yīng)用程序界面要完成兩個部分的設(shè)計，即程序菜單和對話框。

首先在Pro/ENGINEER的主菜單中添加一個下拉菜單項作為外部應(yīng)用程序的程序菜單，再往這個下拉菜單中添加各個子菜單項，將各種日用陶瓷設(shè)計模塊分別設(shè)置為一個子菜單項，并設(shè)置動作。外部應(yīng)用程序的菜單形式如圖3。為了實現(xiàn)這一過程，還需要在程序中調(diào)用函數(shù)ProMenubarMenuAdd()，來實現(xiàn)在Pro/ ENGINEER主菜單中的添加【日用陶瓷數(shù)字化設(shè)計】這一菜單項。同時，還需要添加子菜單項，這一過程是通過調(diào)用ProMenubarmenuPushbuttonAdd()函數(shù)來實現(xiàn)的，并將ProCmdActionAdd()函數(shù)加入按鈕動作，實現(xiàn)外部應(yīng)用程序設(shè)定的功能。

圖2 三維模型模板Fig.2 Three dimensional template

圖3 日用陶瓷數(shù)字化設(shè)計菜單Fig.3 The menu of digital design for domestic ceramics

Pro/ENGINEER外部應(yīng)用程序通過調(diào)用對話框資源來實現(xiàn)對話框。對話框資源有兩種構(gòu)建技術(shù)，第一種是利用Pro/TOOLKIT提供的UI對話框技術(shù)，其設(shè)計思路和方法與AutoCAD的DCL對話框類似，用語句來構(gòu)建對話框；第二種是采用VS的MFC(Mircrosoft Fundermental Class)設(shè)計對話框資源，它采用可視化的圖形界面來實現(xiàn)對話框。對比兩種方式，后一種由于采用的可視化技術(shù)---所見即所得，對話框設(shè)計、修改和調(diào)試都非常方便。本文采用了就是這一種方式。

對話框資源創(chuàng)建之后，再在菜單中設(shè)置相應(yīng)動作，而動作函數(shù)中加入DoModel()函數(shù)調(diào)用對話框資源，然后在出現(xiàn)的對話框中做日用陶瓷數(shù)字化設(shè)計相應(yīng)工作。因為外部應(yīng)用程序為動態(tài)鏈接庫(DLL)，所以在使用對話框資源時，首先要明確指定所使用的DLL資源，這需要先加入宏語句AFX_ MANAGE_STATE()以正確切換MFC模塊狀態(tài)。這部分程序如圖4所示。

圖4 程序語句Fig.4 Program statements

2.2.2 外部應(yīng)用程序接口

由于采用MFC來實現(xiàn)對話框，要使MFC和Pro/ ENGINEER之間能夠順利的溝通，就需要相應(yīng)的接口來實現(xiàn)。從本質(zhì)上講，Pro/ENGINEER與MFC的接口，就是Pro/ENGINEER其中系統(tǒng)調(diào)用MFC應(yīng)用程序的途徑[4]。實現(xiàn)接口有兩個必備的函數(shù)，一個是用來初始化外部應(yīng)用程序以及創(chuàng)建圖形窗口的函數(shù)——user_initialize()：完成程序的初始化，如增減菜單、初始化窗口信息等。另一個是用來作為結(jié)束應(yīng)用程序執(zhí)行功能的終止函數(shù)——user_ terminate()。

2.2.3 控制模型參數(shù)

日用陶瓷數(shù)字化設(shè)計的關(guān)鍵在于對于模型參數(shù)的控制，而模型參數(shù)在構(gòu)建模板時就已經(jīng)創(chuàng)建好了。如何控制這些參數(shù)，這就需要用到Pro/TOOLKIT。Pro/TOOLKIT相當(dāng)于是在外部應(yīng)用程序和Pro/ENGINEER系統(tǒng)間搭建起一個橋梁，它為外部應(yīng)用程序提供了很多函數(shù)來訪問Pro/ENGINEER系統(tǒng)?？刂颇Ｐ蛥?shù)用到ProParameterVisit、ProParameterValueGet、ProParameterValueSet等幾個函數(shù)。外部應(yīng)用程序利用這些函數(shù)可以訪問并控制模型參數(shù)，通過改變參數(shù)值得到新的產(chǎn)品模型。

2.3 程序的運行

外部應(yīng)用程序需要進行注冊之后才能在Pro/ ENGINEER系統(tǒng)中運行。注冊的過程，就是向系統(tǒng)提供這一外部應(yīng)用程序的相關(guān)信息，如可執(zhí)行文件的磁盤位置等[5]。日用陶瓷數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)注冊文件的內(nèi)容大致如圖5。

圖5 注冊文件Fig.5 Register fle

圖6 盤的設(shè)計及完成三維圖Fig.6 Plate Design and 3D image

本文采用的手動注冊Pro/ENGINEER外部應(yīng)用程序的方式較常見，也更靈活。具體操作過程如下：在Pro/ENGINEER系統(tǒng)中，點擊菜單中【工具】的【輔助應(yīng)用程序】，單擊“注冊”按鈕，找到注冊文件CeraPara_reg.dat，再單擊“啟動”按鈕，注冊就完成了。成功注冊后，在Pro/ ENGINEER菜單中將會出現(xiàn)【日用陶瓷數(shù)字化設(shè)計】菜單項，點擊進入不同類型的日用陶瓷產(chǎn)品的設(shè)計當(dāng)中(對話框形式)。通過修改相關(guān)部分的數(shù)據(jù)，即可完成一個新的設(shè)計。圖6所示為盤的設(shè)計對話框界面及完成的淺盤三維圖。

3 結(jié) 論

本文使用VS2008結(jié)合Pro/TOOLKIT實現(xiàn)外部應(yīng)用程序--日用陶瓷數(shù)字化設(shè)計，它能夠很好地與Pro/ENGINEER溝通，控制并改變原模型的參數(shù)值，來獲得新的設(shè)計，實現(xiàn)日用陶瓷的數(shù)字化設(shè)計。研究表明，這種數(shù)字化設(shè)計的實現(xiàn)方法是可行的，能夠讓設(shè)計師從復(fù)雜的操作和命令中解脫出來，縮短了設(shè)計周期，輕松實現(xiàn)日用陶瓷數(shù)字化設(shè)計。

此外，與傳統(tǒng)的基于AutoCAD軟件的造型設(shè)計方法和基于Photoshop或3DMAX等軟件的圖案設(shè)計方法不同的是，本文采用的這種方法是基于Pro/ ENGINEER這一集設(shè)計、制造、模具等多功能為一體的軟件，它既實現(xiàn)了日用陶瓷的數(shù)字化設(shè)計，同時又為日用陶瓷數(shù)字化集成，如陶瓷成形過程仿真、陶瓷數(shù)字化制造(石膏模加工、快速成形等)、陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量在線檢測和控制等的實現(xiàn)，提供了數(shù)字化的依據(jù)。

[1] 康修機, 毛宏萍. 景德鎮(zhèn)日用陶瓷設(shè)計的發(fā)展和數(shù)字化技術(shù)[J]. 中國陶瓷, 2005, 02: 25-27+24.

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

[2] 李世國. Pro/TOOLKIT程序設(shè)計[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2003: 1-312.

[3] 馮景華, 劉文廣, 胡偉文. 陶瓷真空練泥機參數(shù)化模塊設(shè)計研究 [J]. 科技信息, 2011, 26: 386-387.

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

[4] 賴朝安, 李振南, 孫延明, 等. Pro/ E二次開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)[J].機械設(shè)計與制造工程, 2001, 01: 43-45.

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

[5] 張繼春. Pro/ENGINEER二次開發(fā)實用教程[M]. 北京: 電子工業(yè)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。

江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目(編號：GJJ13644)；江西省景德鎮(zhèn)市科技項目(編號：2012JGY-1-63)。

馮景華(1964-)，男，碩士，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