2007PLM征文之44：使用CATIA V5 AUTOMATION开发曲面分析软件

一、DS CAA（Component Application Architecture）组件应用架构简介：

DS的CAA组件应用架构（Component Application Architecture）组件应用架构，是Dassault Systemes产品及二次开发的基础架构。所有的DS产品均构建之上。并通过PPR HUB 将其它不同用途的DS产品如ENOVIA、DELMIA等连接起来。PPR HUB是CAA的基础，是一种“软件总线标准”，凡是架构其上的产品均可互通信息，方便用户构建从方案设计、工程设计、工艺分析、知识工程、模拟分析到PLM、SCM、ERP的全生命周期、全方面的应用。

CAA 面向对象和基于组件的体系结构很好地实现了面向对象（OO）设计原则中的Abstraction（抽象）、Encapsulation（封装）、Modularity（模块化）Hierarchy（分层），为CATIA V5日后的发展和伙伴及专用应用程序的开发奠定了良好的基础。

CAA支持C++，automation，java 接口，方便用户进行从简单到复杂的二次开发工作。

CAA C++ RADE 产品是CAA开发工具中功能最为强大，但需使用昂贵的专用开发工具，开发费用昂贵难度大，对开发者的技术水平要求高。

CAA AUTOMATION 使用标准的COM/DCOM开发技术，支持从脚本到VB、VC、DELPHI等通用开发工具。无需专用开发工具和专门技术，开发技术简单。CAA AUTOMATION提供了强大的开发接口，并且还在加强中。与CAA C++相比其功能覆盖超过80%，且都是最常用的功能。实际上除几何接口和某些应用外绝大部分CAA C++二次开发应用均可由CAA AUTOMATION开发且运行效率相当。是目前最常用的开发方法。

二、应用软件的功能和要求：

国内飞机制造的具体工程应用问题中。弯边斜角是国内飞机制造早期模拟量传递中，是见于模线、样板制造中最主要的数据参数。

作为模拟量传递到数值量传递的过度，曲面数据信息形式综合为七个数（P{Px,Py,pz},N{Nx,Ny,Nz},α），其中P是型值点坐标值，N是型值点法矢量值，α就是弯边斜角值。

弯边斜角值是飞机外形曲面与飞机结构零件平面相交曲线上特定点上与曲面法矢量相关的数值（又与飞机的航向，即飞机结构零件平面的方向决定其正、负值）。根据国内航空工业制造方面的计算机软硬件、数控加工以及加工工艺习惯等诸多原因所限制，弯边斜角在国内的飞机制造中仍会一直应用很长时间。

弯边斜角值计算方法采用的是传统的割线法(又称为二切面法)。

软件的主要用途：

弯边斜角值计算：主要用于国内飞机制造(如模线、样板制造)，这是比较专业的应用。

提供数控测量机检验数据：将原始曲面数据信息中的型值点P{Px,Py,pz}和法矢量N{Nx,Ny,Nz}，提供给数控测量机，直接用于对数控加工零件的校验。

曲面质量校验：曲面数据信息中的型值点P{Px,Py,pz}和法矢量N{Nx,Ny,Nz}，作为异构CAD/CAM系统之间数据交换时的曲面质量检验依据。典型的例子，就是国内麦道干线飞机的转包生产中，麦道提供的外形曲面是由UG系统转换到CATIA的曲面，同时给出对应曲面上的一批型值点P{Px,Py,pz}和法矢量N{Nx,Ny,Nz}值，作为对CATIA曲面质量的校验依据。

异构CAD/CAM系统数据交换：曲面数据信息中的型值点P{Px,Py,pz}和法矢量N{Nx,Ny,Nz}，可作为原始数据提供给异构CAD/CAM系统的曲面构型数据，并作为校验依据。

其具体设计要求如下：

输入：曲线,框平面。

输出：为排好序的点在CATIA中和点坐标文件（Execel或txt格式）

参考算法为：

1：计算法为固定间距（如：50mm）按弧长或弦长，可产生一些点。

2：计算分析相邻两点间的弓高和弦长比，若超过一固定值（如：0.01），则两点间增加一中点，再重新计算分析，直至所有相邻两点间的弓高和玄长比都小于固定值（如：0.01）。

3．按固定格式输出曲面上点的坐标(X\Y\Z)和法失(I/J/K)

4．按固定格式输出局部坐标系点坐标，计算局部坐标系切矢分量。

5．按割线法计算弯边斜角值程序，缺省计算距离为20mm,设置入口，可修改（可以负值）。

6．将所有数据输入到EXCEL中。

算法示意图如下：

三、基本设计方法与思路

3.1开发工具的选择：

根据实际需要选定VB 6主开发工具，结合MS EXCEL VBA开发方法。通过VB主程序使用COM编程技术调用CATIA V5和EXCEL并执行相关的AUTOMATION操作。CATIA V5 的AUTOMATION操作主要完成要求数据的计算和提取，是软件的主体部分。EXCEL的AUTOMATION操作主要完成数据的排序和格式输出等操作。但在实际的设计过程中发现部分CATIA V5的AUTOMATION操作不支持远程调用，后改为使用VB调用CATIA V5的MICRO子程序来解决。

3.2主要设计技术路线：

使用VB开发主操作界面。操作界面可以方便的让用户与交互CATIA V5选取需要CATIA V5的特征元素和相关参数并完成相关操作。通过COM编程手法调用CATIA V5和 MS EXCEL传递相关数据。

界面如下：

将交互界面取得的参数传到相关计算程序，根据需要作出局部坐标系辅助平面，原点为机身对称中心线与框平面的交点。并作出各点。并按曲线的方向排序。

由于需要满足小于给定的弓高/弦长比的分布要求，因此必须取得每个线段的弓高和弦长，如果不符合给定的弓高/弦长比，需反复插入点，直到满足要求。具体设计方法是先根据点的初始分布将曲线分割成线段，利用测量和计算极值点取得线段的的弓高和弦长，如弓高弦长比大于要求值，调用一递归子程序反复反复插入点，直到满足要求。

利用AUTIMATION操作将曲线和点投影到局部坐标参考平面，取得局部坐标参考平面的2D坐标值和2D切矢值。

利用AUTIMATION操作将局部坐标参考平面按要求偏置，做垂直投影线，计算斜角值。

计算过程如下所示：