CN107944101A - 一种基于Creo软件的三维零件模型版本比对系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Creo软件的三维零件模型版本比对系统，包括系统主控模块，源模型读取模块，比对模型读取模块，模型比对模块以及可视化模块。系统主控模块，用于提供比对信息类型、源模型和比对模型存储路径，并发送控制指令等；源模型和比对模型读取模块，读取源模型和比对模型相应的信息，并发送至模型比对模块；模型比对模块，根据比对信息类型，采用遍历的方法，逐个比对源模型和比对模型相应的信息；可视化模块，根据比对信息类型，采用逐行配对列表或者三维可视化的方式进行结果差异显示。该系统提高火箭三维零件模型不同设计版本的比对效率，降低了传统手工方式比对过程中人工操作负担及出错概率，缩短了产品研制周期。

Description

一种基于Creo软件的三维零件模型版本比对系统

技术领域

本发明涉及一种基于Creo软件的三维零件模型版本比对系统，属于航天 产品数字化设计与系统仿真领域。

背景技术

目前，设计人员在利用Creo软件开展运载火箭结构类型零件三维模型设 计时，往往需要对比当前版本三维模型(比对模型)信息与上一版本三维模型 (源模型)信息的更改情况，以确定更改信息及时通知下游制造厂商。由于火 箭结构件设计周期较长、更改内容较多，传统手工方式逐项进行比对查看，重 复性工作较多，需要花费大量的时间和精力，并且容易漏项，导致效率低下易 出错等问题，直接影响产品设计周期。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于Creo软件 的三维零件模型版本比对系统，用于提高火箭三维零件模型不同设计版本的比 对效率，降低了传统手工方式比对过程中人工操作负担及出错概率，缩短了产 品研制周期。

本发明的技术解决方案是：一种基于Creo软件的三维零件模型版本比对 系统，该系统包括系统主控模块、源模型读取模块、比对模型读取模块、模型 比对模块以及可视化模块，其中：

系统主控模块，为用户与系统交互模块，其将用户输入的源模型文件存储 路径信息、比对模型文件存储路径信息以及比对信息类型发送至源模型读取模 块、比对模型读取模块，同时，将用户输入的比对信息类型和比对控制指令发 送至模型比对模块，所述源模型文件和比对模型文件由Creo软件生成；

源模型读取模块，按照源模型文件存储路径和比对信息类型，读取源模型 相应的比对信息，并发送至模型比对模块；

比对模型读取模块，按照比对模型文件存储路径和比对信息类型，读取比 对模型相应的比对信息，并发送至模型比对模块；

模型比对模块，收到比对控制指令之后，根据比对信息类型，比对源模型 和比对模型比对信息，将比对结果输出至可视化模块；

可视化模块，接收比对结果，根据比对信息类型，采用逐行配对列表或者 三维可视化的方式进行结果差异显示。

所述比对信息类型包括几何外形信息、管路信息、电缆信息和三维注释信 息。

当比对信息类型为几何外形时，模型比对模块的具体实现为：

(1)、索引源模型文件中的外形曲面ID，读取源模型中该外形曲面ID所 对应的外形曲面的数学定义表达式及其系数；

(2)、根据源模型的外形曲面ID，遍历比对模型中所有外形曲面ID，如果 找到相同的外形曲面ID，则读取比对模型该外形曲面ID所对应的外形曲面的 数学定义表达式及其系数，进入步骤(3)；否则，进入步骤(4)；

(3)、比对源模型和比对模型相同外形曲面ID对应的外形曲面的数学定义 表达式中系数，如果相同，则认为该外形曲面没有任何更改，如果不同，则认 为该外形曲面存在更改，并将相应外形曲面ID作为比对结果发送至可视化模 块；

(4)、索引源模型的下一外形曲面的ID，读取源模型中该外形曲面ID所 对应的外形曲面的数学定义表达式及其系数，重复步骤(2)～(4)，直至遍历 所有源模型的外形曲面ID之后进入步骤(5)；

(5)、对源模型和比对模型中未进行数学表达式比对的剩余外形曲面分别 进行均匀采点，得到每个采样点的坐标，对源模型外形曲面采样点与对比模型 外形曲面采样点的坐标值进行比对，如果相应采样点的坐标值相同，则认为所 述外形曲面没有任何更改，如果不同，则认为该外形曲面存在更改，并将相应 外形曲面ID作为比对结果发送至可视化模块。

当比对信息类型为管路信息时，所述源模型和比对模型所述比对信息为： 源模型和比对模型中所有管路中心线的折弯点空间坐标、每个折弯处的折弯半 径、管路中心线长度、管路外径和管路壁厚。

当比对信息类型为电缆信息时，所述源模型和比对模型所述比对信息为： 源模型和比对模型中所有电缆的最小弯曲半径、电缆通过节点的坐标值、电缆 中心线长度和电缆外径。

当比对信息类型为三维注释信息时，源模型和比对模型所述比对信息包括 线性尺寸、线性公差、表面粗糙度、基准符号、形位公差、焊接符号中的一项 或者多项。

当比对信息类型为几何外形信息时，可视化模块将有差异的几何外形曲面 分别以模型线框化和差异面高亮的形式在Creo软件中源模型和比对模型上进 行三维展示；

当比对信息类型为管路信息、电缆信息时，可视化模块以逐行配对列表的 形式进行展示；

当比对信息类型为三维注释信息时，可视化模块以逐行配对列表的形式进 行展示，同时将有差异的三维注释分别以高亮的形式在Creo软件中源模型和 比对模型上进行三维展示。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)、本发明通过对三维零件模型的几何外形信息、管路信息、电缆信息 和三维注释信息分别进行快速、正确、完备地比对，确保了比对不漏项，并大 幅提高了设计人员的工作效率；

(2)、本发明对几何外形信息首先针对源模型和比对模型外形曲面的数学 定义表达式中系数进行比对，这种比对方法相比直接在几何外形曲面上进行均 匀采点的方法，先从几何外形的数学定义出发，比对速度快、效率高、正确性 有保证；

(3)、本发明通过可视化模块对三维零件模型的几何外形比对结果、三维 注释比对结果进行逐行配对列表或者三维可视化的展示，使得设计人员、标检 人员对模型更改结果的查验更加直观。

附图说明

图1为本发明基于Creo软件的三维零件模型版本比对系统组成图；

图2为本发明实施例的一种系统主控模块界面；

图3(a)为本发明实施例三维模型几何外形信息比对结果源模型三维可视 化展示；

图3(b)为本发明实施例三维模型几何外形信息比对结果比对模型三维可 视化展示；

图4为本发明实施例管路信息比对结果逐行配对列表展示界面；

图5为本发明实施例三维模型三维注释信息比对结果逐行配对列表展示界 面；

图6(a)为本发明实施例三维模型三维注释信息比对结果源模型三维可视 化展示；

图6(b)为本发明实施例三维模型三维注释信息比对结果比对模型三维可 视化展示。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，一种基于Creo软件的三维零件模型版本比对系统包括系统 主控模块、源模型读取模块、比对模型读取模块、模型比对模块以及可视化模 块。以下详细介绍各个模块：

(一)系统主控模块

系统主控模块为用户与系统交互模块，其将用户输入的源模型文件存储路 径信息、比对模型文件存储路径信息以及比对信息类型分别发送至源模型读取 模块、比对模型读取模块，同时，将用户输入的比对信息类型和比对控制指令 发送至模型比对模块。所述源模型文件和比对模型文件由Creo软件在创建模 型文件时生成。所述比对信息类型包括几何外形信息、管路信息、电缆信息和 三维注释信息等。图2所示，为系统主控模块操作界面。

(二)源模型读取模块

源模型读取模块，按照源模型文件存储路径和比对信息类型，读取源模型 相应的比对信息，读取成功，则发送读取的信息至模型比对模块，否则，提示 源模型信息读取失败，并终止和模型比对模块的数据传递。

(三)比对模型读取模块

比对模型读取模块，按照比对模型文件存储路径和比对信息类型，读取比 对模型相应的比对信息，读取成功，则发送读取的信息至模型比对模块，否则， 提示比对模型信息读取失败，并终止和模型比对模块的数据传递。

(四)模型比对模块

模型比对模块，收到比对控制指令之后，根据比对信息类型，比对源模型 和比对模型相应的比对信息，将比对结果输出至可视化模块。

由于三维零件模型中设计信息类型不同，其在Creo软件中存储的形式也 不同，因此，其比对方式也不尽相同，下面详细介绍三维零件模型中不同设计 信息类型的比对方法。

(1)、当比对信息类型为几何外形信息时，源模型和比对模型相应的比对 信息主要为外形曲面的数学定义表达式及其系数。本发明三维模型几何外形信 息比对方法主要通过分别对源模型、比对模型的三维几何曲面外形进行数学定 义信息解析，进而通过逻辑判断等手段对特定的数学定义信息进行对比，从而 找出源模型和比对模型的几何外形差异，无法对外形曲面的数学定义表达式及 其系数进行比对时，再采用几何外形曲面上均匀采点的方法进行比对。

外形曲面的数学定义表达式及其系数由Creo软件根据外形曲面自动生成。 如当几何外形为圆柱面时，数学定义表达式为：

S(u,v)＝o+vlh+r(t₁cos(u2π)+t₂sin(u2π))。

其中u、v为曲面自变量，变化范围为[0,1]，S为u、v对应的空间坐标值。

在曲面上均匀采点的方法是选取不同的u、v值并计算出曲面上采点的空间 坐标值，该数学表达式的系数为：

1)圆柱面下底面的圆心坐标o；

2)圆柱面拉伸方向单位向量h；

3)圆柱面拉伸长度l；

4)圆柱面截面半径r；

t₁，t₂为圆柱面内部向量，上述表达式系数o和h确定之后，t₁，t₂也随之 确定，因此系数o、h、l、r可完整描述确定一个圆柱面，作为比对信息发送至 模型比对模块。模型比对模块接收到源模型读取模块和比对模型读取模块发送 的信息后，进行o、h、l、r的比对，并将比对结果输出至可视化模块。

模型比对模块的具体实现为：

(1)、索引源模型文件中的外形曲面ID，读取源模型中该外形曲面ID所 对应的外形曲面的数学定义表达式及其系数；

(2)、根据源模型的外形曲面ID，遍历比对模型中所有外形曲面ID，如果 找到相同的外形曲面ID，则读取比对模型该外形曲面ID所对应的外形曲面的 数学定义表达式及其系数，进入步骤(3),否则，进入步骤(4)；

(3)、比对源模型和比对模型相同外形曲面ID对应的外形曲面的数学定义 表达式中系数，如果相同，则认为该外形曲面没有任何更改，如果不同，则认 为该外形曲面存在更改，并将相应外形曲面ID作为比对结果发送至可视化模 块；

以三维模型圆柱面外形信息比对为例：

根据源模型和比对模型读取模块读取的圆柱面外形数学定义信息，具体为 圆柱面下底面的圆心坐标o、圆柱面拉伸方向单位向量h、圆柱面拉伸长度l以 及圆柱面截面半径r，进行信息比对，如果上述圆柱面外形数学定义信息相同， 则认为两圆柱面外形相同；否则，则认为两圆柱面外形不相同。

(4)、索引源模型的下一外形曲面的ID，读取源模型中该外形曲面ID所 对应的外形曲面的数学定义表达式及其系数，重复步骤(2)～(4)，直至遍历 所有源模型的外形曲面ID之后进入步骤(5)；

(5)、对源模型和比对模型中未进行数学表达式比对的剩余外形曲面分别 进行均匀采点，得到每个采样点的坐标，对源模型外形曲面采样点与对比模型 外形曲面采样点的坐标值进行比对，如果相应采样点的坐标值相同，则认为所 述外形曲面没有任何更改，如果不同，则认为该外形曲面存在更改，并将相应 外形曲面ID作为比对结果发送至可视化模块。

当外形曲面为圆柱面，并且其数学表达式的系数为：

1)圆柱面下底面的圆心坐标o＝[0,0,0]；

2)圆柱面拉伸方向单位向量h＝[0,0,1]；

3)圆柱面拉伸长度l＝2；

4)圆柱面截面半径r＝1；

采点步长为{3,2}(采点个数为3×2＝6)时，采点过程如下：

分别取u为{0，0.5，1}，取v为{0，1},基于式

S(u,v)＝o+vlh+r(t₁cos(u2π)+t₂sin(u2π))进行采点计算。

(2)、当比对设计信息类型为管路信息时，源模型读取模块和比对模型读 取模块发送至模型比对模块的信息为管路中心线的折弯点空间坐标、每个折弯 处的折弯半径、管路中心线长度、管路外径和管路壁厚。模型比对模块接收到 源模型读取模块和比对模型读取模块发送的比对信息后，进行信息值的比对， 并将比对结果输出至可视化模块。

(3)、当比对信息类型为三维注释信息时，源模型和比对模型所述比对信 息属性包括线性尺寸、线性公差、表面粗糙度、基准符号、形位公差或者焊接 符号。如当三维注释为线性公差时，发送三维注释信息类型为长度(或圆径、 角度)线性公差，发送的三维标注值为上偏差0.5和下偏差0.5，发送的参考信 息为空；当三维注释为形位公差时，发送三维注释类型为平面度(或圆度、平 行度、跳动、位置度、对称度等)形位公差，发送的三维标注值为0.01，发送 的注释参考信息为基准A。模型比对模块接收到源模型读取模块和比对模型读 取模块发送的信息后，进行三维注释类型、三维标注值及注释参考信息的比对， 并将比对结果输出至可视化模块。

三维模型三维注释信息是影响下游制造厂商进行生产的关键设计信息。对 这些符号型、数值型等注释信息进行正确、完备地识别、提取和比对，有助于 工艺人员快速发现模型的更改。

(4)、当比对信息类型为电缆信息时，所述源模型和比对模型所述比对信 息为：所有电缆的最小弯曲半径、电缆通过节点的坐标值、电缆中心线长度和 电缆外径。

(五)可视化模块

可视化模块，接收比对结果，根据比对信息类型，采用逐行配对列表或者 三维可视化的方式进行结果差异显示。

当比对信息类型为几何外形信息时，可视化模块将有差异的几何外形曲面 分别以模型线框化和差异面高亮的形式在Creo软件中源模型和比对模型上进 行三维展示。图3(a)和图3(b)为外形几何比对结果信息的三维展示。

当比对信息类型为管路信息、电缆信息时，可视化模块以逐行配对列表的 形式进行展示；图4为比对信息为管路信息时，可视化模块进行比对结果展示 的界面。

当比对结果信息为三维注释时，可视化模块以逐行配对列表的形式进行展 示，同时将有差异的三维注释分别以高亮的形式在Creo软件中源模型和比对 模型上进行三维展示。图5、图6(a)、图6(b)分别为三维注释比对结果信 息的界面展示和三维可视化展示。

本发明通过对三维零件模型的几何外形信息、管路信息、电缆信息和三维 注释信息分别进行快速、正确、完备地比对，确保了比对不漏项，并大幅提高 了设计人员的工作效率；并且通过可视化模块对三维零件模型的几何外形比对 结果、三维注释比对结果进行逐行配对列表或者三维可视化的展示，使得设计 人员、标检人员对模型更改结果的查验更加直观。

本说明书中未进行详细描述部分属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (7)

1.一种基于Creo软件的三维零件模型版本比对系统，其特征在于包括系统主控模块、源模型读取模块、比对模型读取模块、模型比对模块以及可视化模块，其中：

系统主控模块，为用户与系统交互模块，其将用户输入的源模型文件存储路径信息、比对模型文件存储路径信息以及比对信息类型发送至源模型读取模块、比对模型读取模块，同时，将用户输入的比对信息类型和比对控制指令发送至模型比对模块，所述源模型文件和比对模型文件由Creo软件生成；

源模型读取模块，按照源模型文件存储路径和比对信息类型，读取源模型相应的比对信息，并发送至模型比对模块；

比对模型读取模块，按照比对模型文件存储路径和比对信息类型，读取比对模型相应的比对信息，并发送至模型比对模块；

模型比对模块，收到比对控制指令之后，根据比对信息类型，比对源模型和比对模型比对信息，将比对结果输出至可视化模块；

可视化模块，接收比对结果，根据比对信息类型，采用逐行配对列表或者三维可视化的方式进行结果差异显示。

2.根据权利要求1所述的一种基于Creo软件的三维零件模型版本比对系统，其特征在于所述比对信息类型包括几何外形信息、管路信息、电缆信息和三维注释信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于Creo软件的三维零件模型版本比对系统，其特征在于当比对信息类型为几何外形时，模型比对模块的具体实现为：

(1)、索引源模型文件中的外形曲面ID，读取源模型中该外形曲面ID所对应的外形曲面的数学定义表达式及其系数；

(2)、根据源模型的外形曲面ID，遍历比对模型中所有外形曲面ID，如果找到相同的外形曲面ID，则读取比对模型该外形曲面ID所对应的外形曲面的数学定义表达式及其系数，进入步骤(3)；否则，进入步骤(4)；

(3)、比对源模型和比对模型相同外形曲面ID对应的外形曲面的数学定义表达式中系数，如果相同，则认为该外形曲面没有任何更改，如果不同，则认为该外形曲面存在更改，并将相应外形曲面ID作为比对结果发送至可视化模块；

(4)、索引源模型的下一外形曲面的ID，读取源模型中该外形曲面ID所对应的外形曲面的数学定义表达式及其系数，重复步骤(2)～(4)，直至遍历所有源模型的外形曲面ID之后进入步骤(5)；

(5)、对源模型和比对模型中未进行数学表达式比对的剩余外形曲面分别进行均匀采点，得到每个采样点的坐标，对源模型外形曲面采样点与对比模型外形曲面采样点的坐标值进行比对，如果相应采样点的坐标值相同，则认为所述外形曲面没有任何更改，如果不同，则认为该外形曲面存在更改，并将相应外形曲面ID作为比对结果发送至可视化模块。

4.根据权利要求1所述的一种基于Creo软件的三维零件模型版本比对系统，其特征在于当比对信息类型为管路信息时，所述源模型和比对模型所述比对信息为：源模型和比对模型中所有管路中心线的折弯点空间坐标、每个折弯处的折弯半径、管路中心线长度、管路外径和管路壁厚。

5.根据权利要求1所述的一种基于Creo软件的三维零件模型版本比对系统，其特征在于当比对信息类型为电缆信息时，所述源模型和比对模型所述比对信息为：源模型和比对模型中所有电缆的最小弯曲半径、电缆通过节点的坐标值、电缆中心线长度和电缆外径。

6.根据权利要求1所述的一种基于Creo软件的三维零件模型版本比对系统，其特征在于当比对信息类型为三维注释信息时，源模型和比对模型所述比对信息包括线性尺寸、线性公差、表面粗糙度、基准符号、形位公差、焊接符号中的一项或者多项。

7.根据权利要求1所述的一种基于Creo软件的三维零件模型版本比对系统，其特征在于：

当比对信息类型为几何外形信息时，可视化模块将有差异的几何外形曲面分别以模型线框化和差异面高亮的形式在Creo软件中源模型和比对模型上进行三维展示；

当比对信息类型为管路信息、电缆信息时，可视化模块以逐行配对列表的形式进行展示；

当比对信息类型为三维注释信息时，可视化模块以逐行配对列表的形式进行展示，同时将有差异的三维注释分别以高亮的形式在Creo软件中源模型和比对模型上进行三维展示。