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当ACIS几何平台及其开发应用

发布时间:2021-09-11 23:25:05 阅读: 来源:酚醛泡沫板厂家

ACIS几何平台及其开发应用

ACIS是美国Spatial Technology公司推出的面向对象的三维几何造型平台,是一个开放的、采用C++语言构造的三维造型开发系统,其特点是将线框、曲而和实体造型融于一体,并可以将这三种表示共存于一个数据结构中。ACIS提供从简单实体到复杂实体的造型功能,还提供了实体的数据存储功能和SAT文件的输入、输出功能。

1、ACIS几何平台的主要功能、结构及特点

(1) ACIS的主要功能

ACIS产品由曲部分构成:核心模块和多种可选模块。核心模块提供了基本、通用功能,而可选模块提供了一些更高级的和更专用的功能,其上要功能包括:曲而构造技术,求交、布尔运算和缝合,过渡,模型分析,显示与交互。同时,ACIS作为成熟的,商品化的几何平台,用户只要熟悉API(Application Procedural Interface)函数或C++类就可以进行二次造型开发。

(2) ACIS的结构

Spatial公司采用了软件组件技术开发ACIS,其结构如图1所示。ACIS核心是几何造型器。此外,ACIS还包括一些可与核心集成的组件,称为外壳。核心只提供5 E/ W2 m9 D! j3 c, F0 R一些基本的几何造型功能,其它高级功能在外壳中实现。外壳可以是Spatial公司提供的,也可以是用户开发。由于组件有其独特的技术优势和商业优势,因此,ACIS即便是装垃圾经过20年的不断发展,在功能、稳定性和性能办而得到了巨大的提升。

ACIS为每个拓扑和几何实体都定义了相应的类,并且根据这些类之间的相互关系,按一定层次结构组织在一起,其中类ENTITY被定义为所有其他拓扑或者。几何实体类的基类。基类ENTITY中定义的成员函数的功能,这些成员适 用攻克1批高端设备用特种合金、高性能纤维等关键战略材料于所有ENTITY的派生类。ENTITY成员函数的功能如图2所示。

(3) ACIS的特点

ACIS已推出了许多版本,在性能、功能和稳定性方面都有提高和发展。其主要特点如下:

(1)提供扫描、蒙面、放样、混合、无规则缩放、空间扭曲和薄而增厚等操作。此外,还提供强大的布尔运算和过渡功能。

(2)求交器。通过对二次曲而进行光线投射的办法计算交点或交线。

(3)容限造型。选择布尔运算允许多个体素以很强的灵活性组合在一起。通过指定造型弯曲的部位和限度,可对体素的某一部分进行弯曲操作。Healing Husk组件可自动设定容差并且防止几何失真。

(4)API函数。API函数融入了变量错误检查、日志处理和中继模型管理。

(5)造型分析。主要包括:对象关系、物理特性、单元拓扑、几何分析和光线测试。

(6)内存管理。内存管理组件可以控制ACIS调用或释放内存单元。

(7)造型管理。AC所以适用于直接打印牙科假体IS提供了曲种存储模型文件的格式:SAT和SAB。通过零件管理组件,可把实体组织成零件并进行操作。通过回溯功能可在ACIS造型的各状态问切换。支持线性或非线性的历史流。

2、基于ACIS的开发模式

(1)实体造型

实体造型涉及两个方面的问题: 一个是造型数据的管理功能,包括造型的表示,造型数据的存储和使用;另一个问题是造型的创建、和浏览功能。ACIS作为一个三维几何造型内核,对于造型数据管理功能提供了很完备的支持。

在造型的表示方面,ACIS采用B-rep表示法将造型的拓扑信息和几何信息分别表示,造型的表示精度非常高。同时,ACIS也提供了以标准的SAT格式存取造型的数据,使应用程序可以办便地读写造型数据,符合SAT标准的造型数据都可以被基于ACIS的应用所处理。在建模方面,ACIS提供了丰富的API函数可以用来生成各种复杂的造型。

对于通常的CAD应用,ACIS提供的建模功能是完备的。在造型和浏览方面,ACIS提供了图形交互组件GL、着色基础组件RBASE、着色组件GL等,可以使应用程序的设计更加方便。但是,ACIS只是一个三维几何造型内核,而不是一个CAD应用系统,它提供的只是基本的几何造型的表示、运算和数抿管理功能。

(2)特征造型

特征造型是在二维草图的基础上通过特征造型操作生成三维实体,ACIS平台支持特征造型功能的实现。特征是由一定的几何、拓扑信息与一定的功能和工程语义信息组成的集合,是定义产品模型的基本单元。基本特征的属性包括尺寸。属性、精度属性、装配属性、功能属性、工艺属性、管理属性等。

为了解决实体造型转化为特征造型以及由一个领域的特征造型转化为另一个领域的特征造型的过程中存在的困难,特征造型的相关概念被提了出来。相应的上述两种转化分别称为特征识别和特征转换。特征造型系统采用了工业界的标准件的概念,人们使用具有一定工程意义的设计单位(比如螺栓、键槽等)进行设计,而不是从头开始设计一个零件的所有几何外形。

特征造型系统在应用程序中直接提供对特征造型的支持,在同一个应用系统内部可以方便的完成由实体造型向特征造型以及相反方向的转换;也可以为特征识别和特征转换提供尽量足够的信息,从而方便不同的应用程序之间的结合和应用系统的集成。

ACIS不是一个基于特征的几何造型内核,但可以对基于特征的三维CAD系统提供支持。ACIS提供的表示功能和建模功能可以对构建基本特征库和特定的应用领域的特征库提供有力的支持,应用可以将特征作为设计的起点构建特征造型系统。

(3)装配设计

装配设计要完成从零件H和装配过程到装配图的转化,其中要处理的基本问题是各个零件之间的相对位置关系的确定和各种装配的属性的计算和反馈。

由于一个零件的世界坐标系可以唯一地确定它在空间中的位置,所以装配位置的确定问题归根结底是在。定约束下的零件坐标变换的问题。ACIS内核提供了坐标变换功能和实体问的距离计算功能,可以用于装配图中的零件的位置关系的确定和零件之间的碰撞检测,从而可以确定各个零件之间是否满足联结关系、配合关系以及运动关系等装配关系。反馈结果可以对进一步的零件修改、设计提供信息。当然,ACIS对于装配设计的直接支持是非常有关的,大部分功能由应用程序本身来完成。

(4)应用接口

应用接口完成用户和系统进行交互建模的功能。其主要实现造型数据的标准化,并提供各种标准的造型数据类型的接口。另外,还要提供基于本系统的二次开发接口,以适应具体的应用领域的不同特点。

3、 ACIS的开发应用

通常来说3D软件开发途径土要有:

(1)在成熟商业软件上进行二次开发,其优点是开发难度相对较低;

(2)使用现有的3D软件组件(如几何造型、数据接口、可视化等)进行开发;

(3)从底层开始自行研发。

第一种办法行业应用范围狭窄,自由度小,且对最终用户来说须事先购买该商业软件,增加了成本;第二种办法可以充分利用可信赖的商业3D组件所提供的强大功能,因此拥有更大的自由度,可大大降低开发成本和加速产品上市;对于第三种办法从商业的角度来说不值得提倡。因此,使用可信赖的3D组件技术是开发自土版权3D商品化软件产品的最佳选择。

ACIS同时也为各种3D造型的应用与开发和数控加工编程提供了一个很好的平台。是虚拟产品设计集成系统的根本基础,通过ACIS的API层获取和翻泽STEP中性文件来达到对实体进行细化和分面,为构建在ACIS工具软件上的虚拟产品设计集成系统打下坚实的基础。应用ACIS进行系统的建模和仿真,能够很好的模拟实际运行情况,降低和减少实际系统运行的缺陷和不足,也因其开发周期短、见效快、系统稳定性高和开放性好以及容易“即插即用”等优势而备受青眯。

学术界对ACIS几何引擎备受关注,特别是制造界,绝大多数论文是关于数控加工方面的,特别是曲面加工;而在设计方面,仅仅是构造三维模型的c++的程序办法,在此基础上进行虚拟装配、虚拟检测,运动学和动力学仿真以及有限元分析,以及虚拟性能仿真和虚拟加工等方面几乎为零。将来基于ACIS的支持概念设计系统的研究以及基于ACIS的最高级别的优化设计——类型优化设计的研究将成为焦点。

4 、结束语

ACIS为各种3D造型应用系统的开发提供了几何造型平台,集成了如今先进的造型办法和技术。基于ACIS几何平台开发CADP CAM软件,具有开发周期短、见效快、系统稳性好和功能强等特点。因此,这种开发方式被广泛应用于CAD、CAM、CMM、AEC、自动化技术和船舶制造等技术领域。

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