汽車(chē)開(kāi)發(fā)主截面分析中的CATIA二次開(kāi)發(fā)技術(shù)

摘 要：基于CATIA Automation技術(shù)，對(duì)汽車(chē)開(kāi)發(fā)中的主截面分析進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)， 自動(dòng)獲取截面上對(duì)應(yīng)的各個(gè)零的屬性，統(tǒng)一各截面格式，方便查詢(xún)和比較。

關(guān)鍵詞：CATIA：VBA；主截面

1 引言

CATIA軟件在汽車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中廣泛采用，隨著CATIA軟件應(yīng)用領(lǐng)域的日益普及，用戶(hù)對(duì)軟件的功能和性能的要求不斷提高。為增加用戶(hù)對(duì)軟件個(gè)性化的服務(wù)要求，CATIA提供了開(kāi)放接口，便用用戶(hù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。CATIA二次開(kāi)發(fā)主要有兩種方式，一種是CAA C++，另一種是CAA Automation。其中CAA C++需要安裝CATIA RADE模塊，并單獨(dú)授權(quán)，用戶(hù)在VC++編程環(huán)境下完成與CATIA通信，需要專(zhuān)業(yè)的編程知識(shí)。

Automation是建立在com基礎(chǔ)上，可以通過(guò)Windows系統(tǒng)白帶的VBA技術(shù)完成和CATIA之間的信息處理，并不需要額外的軟件授權(quán)和專(zhuān)業(yè)的編程技巧。例如可以建立Excel表格和Catia之間的關(guān)系，將Excel中的參數(shù)數(shù)值傳遞到CATIA零件中，作為驅(qū)動(dòng)參數(shù)。但是利用CAA Automation對(duì)CATIA進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)會(huì)受到一些限制，不能實(shí)現(xiàn)一些高級(jí)或者個(gè)性功能。比如：對(duì)CATIA中Option的部分設(shè)置，利用Automation就不能對(duì)其進(jìn)行完全控制。

主截面技術(shù)是車(chē)型開(kāi)發(fā)過(guò)程中進(jìn)行技術(shù)分析的重要手段，用于保證在關(guān)鍵位置的功能和尺寸。在項(xiàng)目早期階段，主截面的結(jié)構(gòu)、尺寸、連接方式是進(jìn)行工程分析的基礎(chǔ)和依據(jù)，也是對(duì)造型評(píng)價(jià)的主要手段。主截面用來(lái)表達(dá)車(chē)身鈑金、內(nèi)飾件以及各種安裝零件或者零件特征在特定位置和方向上的尺寸大小、結(jié)構(gòu)形式和連接方法。主截面的運(yùn)用主要體現(xiàn)在以下方面：一是表達(dá)特定位置上的尺寸、結(jié)構(gòu)和連接方式；二是典型斷面在整車(chē)中的位置以及同其他典型斷面的關(guān)系；三是不同車(chē)型之間的主截面對(duì)比、參考，為開(kāi)發(fā)車(chē)型提供依據(jù)。各主機(jī)廠都根據(jù)自己的需求建立了一些列的主截面（比如通過(guò)整車(chē)原點(diǎn)Y平面，通過(guò)駕駛員R點(diǎn)位置的Y向截面等等），并對(duì)對(duì)這些主截面按照既定的規(guī)則進(jìn)行統(tǒng)一命名，以備查詢(xún)和比較。在整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中嚴(yán)格控制各個(gè)主截面，以確保開(kāi)發(fā)目標(biāo)。

在很多情況下需要對(duì)主截面進(jìn)行更改和優(yōu)化，這同時(shí)會(huì)涉及到很多不同位置的關(guān)聯(lián)主截面。因此，在對(duì)各個(gè)主截面上涉及到的各個(gè)不同零件進(jìn)行明確標(biāo)示就顯得尤為重要，確認(rèn)某個(gè)零件在不同主截面上的更改方向或者不同位置主截面涉及到的更改零件。所以最為有效的方法是，在進(jìn)行截面分析時(shí)，需要明確各個(gè)零件之間的關(guān)系，標(biāo)示主截面上各零件的屬性（比如：名稱(chēng)、材料、甚至模具方向等等）。

2 CATIA自身截面工具的缺陷

CATIA白帶截面工具僅能進(jìn)行簡(jiǎn)單的截面加工，不能對(duì)Product下不同零件進(jìn)行區(qū)分，不能添加截面上涉及零件的屬性（名稱(chēng)、材料等信息）。使用CATIA自身截面工具（ Section）得到的結(jié)果在CATIA目錄樹(shù)上始終顯示為一個(gè)Geometrical Set，如下圖1所示。這對(duì)后續(xù)的加工、展示都造成影響。

所以，需要對(duì)CATIA進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，已達(dá)到我們的使用要求。以更加簡(jiǎn)潔、高效的方式，抓取相應(yīng)主截面上的各零件信息，豐富主截面上的內(nèi)容，以便讓不同的人群隨時(shí)都可以了解、確認(rèn)主截面上的所有信息。

另外，一個(gè)全新車(chē)型的開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)（4年左右），在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)需要對(duì)一個(gè)車(chē)型的開(kāi)發(fā)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)的跟蹤和優(yōu)化。因此，在汽車(chē)主體尺寸確定完成以后，特定主截面的位置將保持不變。而CATIA自帶截面工具并不能保證截面位置的唯一性，只能通過(guò)截面位置的坐標(biāo)來(lái)確認(rèn)。如果每次都是手工輸入，將會(huì)帶來(lái)很大的工作量，同時(shí)也不能避免錯(cuò)誤的發(fā)生。因此，類(lèi)似的輸入或者信息盡量避免手工輸入，轉(zhuǎn)而通過(guò)程序或者在主截面文件中設(shè)置參數(shù)，然后控制參數(shù)傳遞，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)比較合理。

本文主要利用CATIA Automation完成相應(yīng)主截面的二次開(kāi)發(fā)，在主截面目錄樹(shù)上顯示Product中的對(duì)應(yīng)截面零件的截取結(jié)果和屬性（主要是名稱(chēng)），并對(duì)截取的零件結(jié)果按照設(shè)置要求進(jìn)行線性和顏色的優(yōu)化。

3 主截面工具二次開(kāi)發(fā)邏輯

3.1 定義截面位置和大小

在整車(chē)硬點(diǎn)確認(rèn)完成以后，我們需要生成一系列的主截面文件，（比如通過(guò)YO的汽車(chē)中央平面，通過(guò)駕駛員R點(diǎn)位置的Y向截面等等）以控制或者檢查整車(chē)尺寸以及其它要求。為了便于統(tǒng)一管理，并對(duì)這些主截面按照既定的規(guī)則進(jìn)行統(tǒng)一命名，以備查詢(xún)和比較。顯然，為了確保各主截面定義具有可追溯性，采用參數(shù)定義不失為一個(gè)比較有效的辦法。在主截面Part文件中，在目錄樹(shù)上添加一個(gè)幾何集（Geometrical set），并命名為Schnittdefinition，這個(gè)幾何集將作為主截面位置、大小的載體，并通過(guò)參數(shù)進(jìn)行定義。

CATIA中截面工具需要通過(guò)14個(gè)參數(shù)進(jìn)行定義。它們分別是定義截面所在平面X坐標(biāo)的X/Y/Z分量，平面Y坐標(biāo)的X/Y/Z分量，平面Z坐標(biāo)的X/Y/Z分量，截面所在平面的原點(diǎn)坐標(biāo)X/Y/Z，以及截面大小的控制參數(shù)，即截面的長(zhǎng)度和高度。

從圖1可以看出，CATIA白帶截面工具在外觀上顯示為一個(gè)矩形。因此，在主截面目錄樹(shù)Schnittdefinition集合下，建立一個(gè)主截面所在的平面（ Plane），并在這個(gè)平面上使用草圖（ Sketch）建立一個(gè)草圖矩形，以表征截面的大小或者范圍。這樣，草圖矩形的信息就將作為CATIA截面定義的信息，后續(xù)程序?qū)⒆詣?dòng)獲取。通過(guò)CATIA Automation中提供的命令GetAbsoluteAxisData獲取平面草圖上的坐標(biāo)軸方向向量，通過(guò)Getpoint得到草圖上矩形頂點(diǎn)的坐標(biāo)信息，通過(guò)Length命令獲取草圖中矩形的長(zhǎng)度和寬度。通道這樣的一個(gè)矩形草圖，我們就完全定義了我們所需主截面在Product中的位置，見(jiàn)圖2。

3.2 對(duì)涉及到的零部件進(jìn)行截面處理

為了加快運(yùn)行速度，首選根據(jù)截面定義的位置和大小，對(duì)Product中的零件進(jìn)行初步的篩選，過(guò)濾沒(méi)在截面范圍內(nèi)的零件。在CATIA Automation中使用Clash.Compute進(jìn)行邏輯判斷，僅對(duì)截面位置的相關(guān)零件進(jìn)行處理，自動(dòng)排除不在此范圍的零部件。然后，對(duì)涉及到的零件進(jìn)行截面加工處理，調(diào)用CATIA Automation提供的Section工具，按照3.1中定義的截面信息，對(duì)涉及到的每個(gè)零件進(jìn)行Section處理。

3.3 輸出涉及到的零件截面

單獨(dú)處理每個(gè)零件以后的截面以Section的形式保存在Product中，如圖3所示。采用Section.Export命令，將完成的截面輸出，并在后續(xù)批量處理這些Part文件。當(dāng)然，我們?cè)诮roduct下各個(gè)零部件的時(shí)候，就需要按照一定的規(guī)則，對(duì)零部件的各種屬性（比如：名稱(chēng)、材料等）進(jìn)行詳細(xì)、明確的定義，便于后續(xù)對(duì)這些信息進(jìn)行傳遞。

3.4 對(duì)相應(yīng)的輸出結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化處理（包括線性、顏色等等）

將每個(gè)文件截面的輸出結(jié)果（Part文件）復(fù)制到我們之前定義的主截面目錄樹(shù)上的特定位置，并使用CATIA.selection.VisProperties輸出的結(jié)果進(jìn)行線性和顏色進(jìn)行設(shè)置，優(yōu)化顯示效果。最終優(yōu)化完成的主截面效果如下圖4所示。

通過(guò)這樣的手段和方式，我們可以對(duì)主截面上的零件進(jìn)行很好的分類(lèi)和標(biāo)示，并提供給不同的人員使用。保證主截面位置上各零件信息的準(zhǔn)確性、一致性，避免錯(cuò)誤發(fā)生。

4 操作界面設(shè)計(jì)

VBA中也提供了窗體設(shè)置，為了簡(jiǎn)化操作，給終端用戶(hù)提供簡(jiǎn)明的界面，并結(jié)合目前的具體使用情況，設(shè)計(jì)圖示如下的窗體。只要用戶(hù)在CATIA中開(kāi)啟了所需要的Product和Part文件，相應(yīng)的文件就會(huì)自動(dòng)加載在圖示的分類(lèi)框中。

終端用戶(hù)只需要選擇需要的截面，設(shè)置目錄樹(shù)上放置截面結(jié)果的Geometrical Set名稱(chēng)，選擇我們希望的線型顏色和線型寬度，等待計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。系統(tǒng)相應(yīng)的提示信息完成以后，主截面的加工便完成。然后根據(jù)需要，對(duì)相應(yīng)的主截面進(jìn)行有目的的進(jìn)一步加工。

5 結(jié)論及探討

利用CATIA Automation完成了Product中各零部件信息的提取，并體現(xiàn)在主截面中，達(dá)到形式統(tǒng)一、共享。

CATIA提供了VB下的白動(dòng)化接口，我們根據(jù)需要，開(kāi)發(fā)各種不同的專(zhuān)項(xiàng)工具，提高工作效率。使用CATIA Automation進(jìn)行相關(guān)的二次開(kāi)發(fā)，并不需要特別專(zhuān)業(yè)的軟件知識(shí)。當(dāng)然，也可以利用VC/C++開(kāi)發(fā)更為專(zhuān)業(yè)的工具，同時(shí)優(yōu)化其中的算法，提高運(yùn)行速度。