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基于UG的工程图自动标注方法研究

2023-06-03 来源:乌哈旅游
模具工业2016年第42卷第l2期 2模具CAD/、 、 蛸 、 \CAM《惰 \ 与 1e f 彝 ; f 、 基于UG的工程图自动 标注 方法研究 丁康,李益兵,郭顺生,唐红涛,黄浪,李力 (武汉理工大学机电工程学院,湖北武汉430070) 摘要:介绍三维模型生成二维工程图过程中,存在标注繁琐以及尺寸标注不全、标注混乱等问题,研究 基于三维软件UG NX平台,建立了零件工艺信息数据库,通过特征识别方法提取模型特征信息,构造 零件特征邻接属性图,运用UG ̄;A开发技术,自动调用自定义工程图模版,实现了三维模型的自动标 注,实例分析表明:研究开发的工程图自动标注系统极大地减少了图纸设计工作量,有效提高了设计效 率。 关键词:工程图;自动标注;特征识别;UC二次开发;挤出模 中图分类号:TG76 文献标识码:B 文章编号:1001—2168(2016)12—0001—08 DOh l0.16787 ̄.enki.1001—2168.dmi.2016.12.001 Research on automatic dimensioning of the engineering drawing based on UG DING gang,LI Yi—bing,GUO Shun—sheng,TANG Hong—tao,HUANG Lang,LI Li (School of Mechanical and Electronic Engineering,Wuhan University of Technology,Wuhan, Hubei 430070,China) Abstract:In order to solve the problem that existing complicated and messed dimensioning nad lack of dimensioning in the process of the 3D models generate to 2D engineering draw- mgs.it developed an automatic dimensioning system for engineering drawing based on the UG NX platform.With establishing the parts processing information database,the model’S feature information Was extracted and the attributed a ̄acency graph Was built via feature recognition with the technology of UG secondary development,automatically calling the CUS— tom engineering drawing template to accomplish the automatically dimensioning of 3D mod- e1.An example analysis showed that the system greatly reduced the workload of drawing desing and improved the efifciency of drawing dimensioning. Key words:engineedng drawing;automatic dimensioning;feature recognition;UG secondary development;extrusion die 1引言 注,对设计人员的要求较高,并且工作量很大,在面 零件的2D工程图标注非常繁琐,在传统的零 对复杂零件时,该方法容易出现漏标、错标等问题; 件设计模式中,2D工程图的标注约占整个设计工作 二是使用现有的三维造型软件提供一些快速标注 量的30%左右。随着零件造型的复杂化,工程图的 工具,如在Pro/E和UG中,可以在生成二维视图时 绘制难度也不断加大,目前零件尺寸标注主要有2 将模型的驱动尺寸标注出来,但是该工具只能自动 种方法:一是通过人机交互方式人工指定尺寸标 生成用于驱动模型的尺寸,并且自动标注的尺寸也 不能保证在合理的视图和位置上;而在UG中,只实 收稿日期:2016—09—01。 基金项目:湖北省科技支撑计划项目(2014BAA032);中央高校 现了各种简单孔的标注,并且在尺寸的放置与布局 基本科研业务费专项资金项目(2016一zy’.Ol7)。 上也需要人工交互操作,难以实现尺寸自动标注的 作者简介:丁康(1992一),男(汉族),湖北武汉人,硕士研究生, 目的。设计人员迫切希望有更快、更精确的工程图 主要研究方向为制造系统集成及信息化。 处理方法。 2 在对三维模型的研究上,CHEN K Z开发了一 种面边组合的特征提取方法,并基于特征分布进行 尺寸智能布局以实现尺寸的智能标注。HUANG LANG提出了一种基于特征识别的挤出模定型模自 模具工业2016年第42卷第l2期 动分型的方法,解决了定型模分型难的问题。 GUO QIAO通过对塑料异型材挤出定型模的三维 模型进行分析,提出挤出定型模的特征识别方法, 实现了定型模的自动装配。罗易彬在现有UG二次 开发模块的基础上,提出了一种基于UG宏与二次 开发相结合的工程图尺寸自动标注方法,但该方法 的通用性较低,且后期维护困难。欧阳世嘉基于三 维参数化模型,提出了一种工程图自动标注算法, 通过对视图区域进行网格划分,识别网格内元素来 判断是否存在标注尺寸,并将重叠尺寸移动到合适 位置解决标注过程中尺寸干涉问题,该方法只解决 了尺寸的干涉问题,对于工程图中的加工工艺等信 息并未标注,难以达到自动标注的目的。工程图标 注困难之处在于尺寸的错标、漏标等,如果将特征 识别技术运用于工程图标注中,将会很好地解决标 注信息遗漏等问题。. 现研究以某模具设计制造企业的工程图设计 规范为基础,在UG平台上建立了工程图模板文件, 使用VC编程语言进行二次开发,设计开发了工程 图自动标注系统,通过实例验证该系统能够完成工 程图标注中大部分工作任务,有效减少了工程图的 设计工作量,提高了设计效率。 2工程图自动标注模型 工程图的标注信息主要由描述零件尺寸和约 束信息及反应零件的设计和加工意图构成,如尺寸 链信息、配合尺寸信息、加工基准等。尺寸标注是 由若干元素组成,包括延伸线、箭头、尺寸线、尺寸 文本和几何公差等,尺寸标注如图1所示。 在工程图标注过程中,不同标注类型的尺寸标 注元素并不相同,即使对于同种类型的尺寸,对于 不同的应用场合,其标注要求也可能存在不同。以 线性尺寸标注延伸线为例,对于不同的标注场合, 可能有2条、只有1条或者没有。尺寸标注分类如 表1所示。 在尺寸标注过程中,受所在视图中对象的影 响,尺寸可以标注于包络线内、几何包络线外或者 两者之间,视图包络线和尺寸包络线如图2所示。 图1尺寸标注 表1尺寸标注分类 分类特点 名称 标注对象 线性尺寸、半径尺寸、加工基准、粗糙度 与几何包络线位置关系 内部尺寸、外部尺寸 与视图包络线位置关系 水平尺寸或竖直尺寸、倾斜尺寸 一 3O 一 l1二 / /l一一 、 / J 视图包络线 L,/ { 尺寸包络线 \、 0 I 一n \ /,卜、 > )、  1 图2视图包络线和尺寸包络线 零件的尺寸标注包括定形尺寸、定位尺寸以及 工艺信息,对应的约束为零件的定形约束和定位约 束。定形尺寸和定位尺寸是在建立模型的过程中 生成的,是零件最基本的信息特征,一个复杂的零 件可以看作由多个基本单元体特征组成。对于一 个基本特征,定形尺寸标注时只需将特征最基本形 状信息表达清楚即可,如圆柱体/孔类圆柱体等在标 注定形尺寸时只需标注出其直径和高度信息即可; 长方体/孔类长方体等基本特征在标注定形尺寸时 只需标注出其长、宽、高信息即可。定位尺寸主要 表示零件中各基本特征在三维空间中的相对位置 关系,标注时需要能够清楚地表达特征单元体相对 于零件的准确位置信息。 模具工业2()l6年第42卷第12期 2.1基于UG的工程图模板建立 刈 UG默认模扳进行修改,然后将修L 的l 他川UG矬、 .1 , 允 茄婴建、 :I 扳史什以.p九的格式保存住文什必…LOCALIZA. 卡I!扳,通过对 寸标 样 、十lj父 编辑以及字 TlON\prc\simpl chinese\startup L}J,以 Ii成 定义的 体格式 做统一哎 , ● 符合 、 设计‘要求的标 I. 卡Il扳。 1 I 模板[]定义殴汁乜拈对制【划 准化I 卡Il板,以便 次制 时 接惆川门定 怀浊 以及 纸格式的设置, 体义也 J’{ 多参数 义的模扳,叮以提高I. 的砹汁效率。UG二维 J『『.Ii性改 ,如 3所示。 软什仃默认n勺1 干;{扳,JtJ J’,LJ'『以根据实际需要 制 标准是依据国家标准或 、l 改汁要求设 3 I 阳模板参数 rI 川成 ‘ 的,迎常/f 会仃较人 化,将设 的制 标准 I I划模板设汁完成 ,住 创 I 时 保仔为.Drt格-=r 的白定义 准史什。 建立不同的 就¨JI以通过UG软什阑 白定义的l=61板隆l纸丈什, I 【 II,J呵 接力l】载,避纪制I 标准的吐复设置。 如 5所示,通过 fLI定义模扳义什的 式,不仅 I I 模扳『I勺绘甫1j 骤一般为: 能够满 企业对I 文什的要求,I ¨{.能句{;减少 (1)打开UG捉供的l 模极艾仆,根据实际 哎汁人 埘丁 I冬J纸属性设 的l‘f1一-I L, J‘效地提 求埘 纸I划 进行修改,也拈 纸边 、标题栏、 零仆设计效率。 , 线J 以及投影视I , 刈‘视l刳约 定侮。 (2) 据实际要求n定义标题栏lf1的配 属 性,包括DESIGNER(砹汁行),PARTNAME(部什名 称),MATERIALS()f ̄] 料)曾, 性设 如 4所示。 5 纸模扳洲I}J 2.2基于UG的二次开发技术 UG/Open API足UG 0其他川:发软什进{J:变儿 的接【J,赴UG 次开发最常_L}j的 发I ,川户可 4 题 rl 以通过C语高。编 米悯川这些 数实现:①刨建 UG模 、遍历和 询模) 信息、刨建I 等:② (3)装载制 标准丈什或手动殴 相l父参数, UG卞 面建 人机交且式 :⑧创建 : 嫂‘ 完成 ,保 为l 板义什。 管 川』’一[J定义对象。 4 运川UG 次 发技术实现尺寸标注的API函 数及』 体功能如丧2所,J 。 表2应用API函数及具体功能 J 用API 数 U F DRF模具工业2016年第42卷第12期 据上卜 尺寸标注线的多少米确定具体标住一}:疗 还是卜方,通常标注住较少的…方。 3基于特征识别的标注关键技术 零什的特征以别流 如l割6所永。 先通过特 征识别获取UG改计模) 的B—Rep模 ,刚时十勾建 函数的具体功能 create vertical dina 创建峰 标 尺寸 创建水、I"bji ̄i 尺 。 创建 } 机 注尺寸 UF DRFcreatehorizontaldirn 模 的属性邻接 。然肝对比模7 的B.Rep模 , 提取模, 的加l 面,识别棚邻面之fHJ的过波特 , 生成零什的特征 。最后利川特祉r jJj零什 制造信息数 特}lE。 进行对比,识别f【I特 对应的1 艺 UF DRF create diameter dina 创建 寸标注n勺完禚彤式为: —UFDRFcreateverticaldim(objectl,object2,drf—text, —dimension3d origin[3],dimensiontag),其参数di- mension 3d origin[3]为标注点的中心 标,闪此只 衙确定 标注I 动排 的化 即可实现尺寸标注的 2.3尺寸标注布局模型 埘J l 中柴个}见 的, 』‘标注,可以通过 特iltIJ 3 0的 ‘式扶取视I 【fJ所l仃元素特 ,得剑陔 视I劁所需标注的』 ‘信息,记D={d。,d… d d } 为所仃需要标注尺、J 的集合,其中d.表示第i个需 要标注fFJ 寸。研究所涉及剑的 寸标注土要仃: 。 特征彳图 f簿 下妒嗤.f I廖教据厣f 1 r ㈣ 水、 尺寸、・ 尺寸以及 尺、j‘的标注,将尺、』‘ 集合叶Ij安水 、t 干¨卣 的方式划分, 0集合D l-J‘以农示为D={D ,D D ,},其叶I D { ,D …, 一, D _}为f 标沣水甲尺寸的集合,式中,) _农示第i个 要标汁的水 f尺寸,同理,D { 一D ,…一D∥--, D ,:表示待标注竖卣尺寸的集合,D_尸{D ,D …, ,) ,….D }表 待标注直 尺寸的集合。对T 与 ,) {j的标注尺寸D , ,为使视I_{}=l清晰栏沾,减少 』 、J 重香,可以通过其尺、r线引山点的坐标值( ,y) 3.1属性邻接图构建 属性邻接 (attributed adjacency graph,AAG) 是一种基丁 的特 识 0办法,可以Jl}j米表示以 B.Rep法描述的面边拓扑JLfq父系。 UG的二维改计‘系统足采川以 为核心数据结 视 中心点的坐标值(0,0)相比较的方法,合理 分 各 、 线标注相对J 视 的何 。以水半尺 、J‘标注为例说明尺寸的排和办式。 (1)遍历所仃待标汴水平尺寸引Ⅲ点的 },J 构的B—Rep模,l 米农示的。 丁B.Rep的一I维模7 是以边界为基础米定义币II描述儿何形体,f{j这种 ’ 法表示的儿何形体完 求_r 维模7 的儿fIl』架 构及其拓扑信息,比较 易分辨儿ff1J元素之 的父 值,斤按j!I{从小剑人的顺序排列 .. 一,0,… Y 、]。 (2)将 依次排 。 (3)将(0,… 、l的尺寸排布‘J 视 上方, 按 …,0)的尺、j1排布_J 视 卜办,行按 照从小剑人的川页』 根据标注信息的人小为排布间 系。通过提取二维模7 的B.Rep信息,建 模 的 属性邻接 , 属性邻接 … , 的每一个’ 点刈 府二维模7 L}J的‘个 ,面的属性(如 的类 法 J{({从小剑人的顺序根据标注文字的人小为排布间 依}欠排佃。 向向 :、面的内外环信息等)作为邻接l 的类 和凸凹性作为边的属性。 的属 性,2个阿之问的邻接火系作为 的一条连接边,边 (4)『』I 尺、1j 标汴线纵 标的 均值为0,可根 模具工业2016年第42巷第l2期 在UG 次开发中,模型的B—Rep信息可以通 过UG/Open APl中的函数UF BREP ask topology 5 特征能否被系统止确识别,取决_】 艺信息数据库 是否包含这类特征,冈此 艺信息库应尽可能详 细,最人限度包含可能山现的所有特征。将该数据 库没计为开放式,以便Hj户在使,L}j时可以添加新的 特征,保证了系统的通用性。研究以挤山模为例, ()获取,同时将模 的B—Rep信息以 BodV.Face.Loop.Edge—Vertex层次关系保存在函数 输山的UF BREP topology S结构中。由UG模型 构建属性邻接幽的一般步骤如卜: topology(1)遍历UF BREP ._其一般特征土要有方形凸台、 柱通孔、阶梯孔、盲 结构中的每一S 孔、方形槽等,将这些特征信息定义为面边属性,供 模型匹配识别。表3列举了塑料异 材挤出模中 L 种典型的 艺特征。 4实例分析 基丁上述方法,在UG8.5平台上开发了I 个Body属性,将所有的面信息添加到面集合 F={ }(1≤ ≤m)中,其中m为模型中面的个数; 对丁每个面l住AAG 中创建一个顶点,并提取面的 儿何信息作为其对应AAG顶点的属性。 (2)以面集合中任意一个面厂为基础,穷举F 集合中的其他面厂,识别两者之间的迮接关系。若 它们为邻接关系,则在属性邻接 中相应的2个节 白动标注系统,该系统界面如 9所示,以该系统对 图1O所示零f,{:的l 图进行[1动标注操作为例,对 白动标注系统进行介 {。 点之间构建l条迮接线,同时提取两面连接边的儿 何信息作为迕接线的属性,该连接线的属性由两面 之间的空间 L何关系及夹角大小决定。 图7所示为由5个面组成的矩形凹槽模型,对 该模型进行特征识别处理,可以抽象为面边关系的 属性邻接 ,如 8所示。 图9 I:科图杯注系统交互界皿 图7通孔模型 图8属 邻接图 图t0示例零什 3.2工艺信息数据库 创建模 的属性邻接图后,利用子图同构算法 使.Hj图9所示的l 程图臼动标注系统界面生成 对属性邻接 中的特征信息与I 艺特征信息库进 行~比较,能够得剑模型的I:艺特征信息。零件 图纸人机交互功能按钮,首先对零什的特征信息进 行识别,识别过科如图11所示。然后根据零什特征 6 表3几种典型的工艺特征 顶点数 特征名称 零仆模型 属讹邻接图 模具工业2016年第42卷第l2期 属一 邻接矩 : 邻接关系 圆柱通扎 ① 『十 J.................J..........J ’ 圆形I J柏 \ 一一 \ ① ② O 1 1 O LuJ ① ) 0 ② ③ l 0 ④ ⑤ l 0 5 形[u1槽 ② ③ l O O l l O O 1 l l ④ ⑤ l l O l l l O l l 0 ① ② l ③ O 【川 3 阶梯通孔 ①一 一 ① O ② ③ 1 O 0 1 l 0 ① ① 5 腰形槽 ② l ③ ④ O l ⑤ O 0 ② ③ ④ ⑤ l O l l O 1 O 1 l 0 1 l O 1 O 1 l l l 0 ① ② ③ ④ ① 4 普通通 O l O l 1 O l l 0 l O l 1 O 1 O ② ③ ④ 模具工业2016年第42卷第l2期 7 黛ii  ∥ “ j 属性邻接 l 1 l■ ■匿 待标注 I  i溷l ■l圈 毫一 0 零件 l l _ 征 ;识 t l l 黼嘲嘲 燧卿疆 i } .0 0 别一 零件 特征 信息 识别 圈 姑l 豁 。| 一 羹 。 誊_| 0 嚣 一 图11零件特征识别 信息,导入与之匹配的I 程 图纸模板,生成jI程 图文件,如 l2所示。使用上程 自动标注系统对 图12所示的 圜0 进行标注,标注结果如图13所 ~一^,Z一~● I .0,~¨ 一“. 、‘. J,』4j~、 示, 左边为零件的左视 ,对零1,I=的以下信息进 行了标注:①零件的形状精度,如图13中所示零件 加] 基准A面以及与加工基准A面的平行度要求 0.02 mm、难直度要求0.02 him以及平面度要求 0.015 mm等信息;②零件的尺寸精度,如板厚为20 mm的允许加.I 误差为0—0.05 mm;③注解信息标 注,如A基准面的一侧为进料端等注解信息;④定形 定位尺寸标注,如MIO mm的螺纹孔与_4面的距离 为10 mlYl等。 图l3中 边为零件的俯视图,根据企业要求以 图l2使用图纸模板生成E程图 零什中心绘制中心线并对零件进行标注,标注了零 什的整体尺寸,孔类零件的定形定位尺寸以及孔类 零件的加I: 艺要求等信息。 5结束语 针对塑料异型材挤出模r 图标注效率低的 问题,构建了基于UG的工 图臼动标注系统。基 8 93-94. 模具工业2016年第42卷第12期 [2]杨利欢.基于标准件的2D工程图自动标注方法的研究 [D].武汉:华中科技大学,201 1:10—12. [3]CHEN K z,FENG X,LU Q.Intelligent dimensioning for mechanical parts based on feature extraction[J].Comput— er—Aided Design,2001,33(13):949—965. [4]CHEN K Z,FENG X,LU Q.Intelligent location—dimen— sioning of cylindrical su ̄aces in mechanical pa.s0]. Computer-Aided Design,2002,34(3):1 85—1 94. 『5]HUANG LANG,GUO SHUN.SHENG,TANG HONG.TAO。 et a1.Design of automatic parting in calibrator CAD for plastic profile extrusion dies via feature recognitions[J]. 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