CN115358000A - 一种基于catia的轮胎侧板设计自动化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于CATIA的轮胎侧板设计自动化方法及系统，设置侧板信息的用户自定义特征；基于所述用户自定义特征建立侧板模型；其中，所述侧板信息包括侧板文字信息和侧板装饰线。本申请通过Type3软件实现文字在零件中的书写，创建侧板信息的用户自定义特征，并自动调用用户自定义特征，实现侧板绘图功能的标准化、自动化。用户可以通过填写侧板信息参数，实现侧板自动化建模。且侧板绘图效率大大提高，通过系统完成的侧板设计同时包含二维和三维图形。

Description

一种基于CATIA的轮胎侧板设计自动化方法及系统

技术领域

本申请涉及轮胎设计技术领域，更具体地，涉及一种基于CATIA的轮胎侧板设计自动化方法及系统。

背景技术

CATIA(Computer Aided Three-dimensional Interactive Application)是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分，它可以通过建模帮助制造厂商设计他们未来的产品，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。

目前诸多轮胎公司已经开始了CATIA在轮胎上应用，但应用场景主要为参数化建模、三维花纹建模，用来提升轮胎工程图的设计效率。均未涉及轮胎侧板设计，且只有二维图形，轮胎侧板模型生成的标准化、自动化差，工作效率低。

因此，如何提供一种自动化、标准化程度高的基于CATIA的轮胎侧板设计方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种基于CATIA的轮胎侧板设计自动化方法，用以解决现有技术中存在的没有标准化、自动化的轮胎侧板设计方法，仅存有二维图形的技术问题。该方法包括：

设置侧板信息的用户自定义特征；

基于所述用户自定义特征建立侧板模型；

其中，所述侧板信息包括侧板文字信息和侧板装饰线。

本申请一些实施例中，设置侧板信息的用户自定义特征，具体为：

定义所述侧板文字信息和所述侧板装饰线；

根据坐标创建图形节点，基于所述图形节点建立所述侧板装饰线的模型。

本申请一些实施例中，基于所述用户自定义特征建立侧板模型，具体为：

基于布尔型参数判断是否调用所述侧板信息的用户自定义特征；

若是，填写输入的元素，并给参数添加公式；

对所述侧板信息进行编号，根据编号得出排布角度，根据排布角度建立侧板模型。

本申请一些实施例中，所述方法还包括：

基于布尔型参数判断是否调用所述侧板信息的用户自定义特征；

若否，根据布尔型参数控制侧板元素活块的隐藏与显示。

本申请一些实施例中，在基于布尔型参数判断是否调用所述侧板信息的用户自定义特征之前，所述方法还包括：

在设计界面录入参数，将所述参数存入数据库；

若需要制作轮胎侧板视图，从所述数据库中提取所述参数，基于设计表导入。

对应的，本申请还提供了一种基于CATIA的轮胎侧板设计自动化系统，应用于CATIA中，所述系统包括：

设置模块，用于设置侧板信息的用户自定义特征；

建立模块，用于基于所述用户自定义特征建立侧板模型；

其中，所述侧板信息包括侧板文字信息和侧板装饰线。

本申请一些实施例中，所述设置模块具体用于：

定义所述侧板文字信息和所述侧板装饰线；

根据坐标创建图形节点，基于所述图形节点建立所述侧板装饰线的模型。

本申请一些实施例中，所述建立模块具体用于：

基于布尔型参数判断是否调用所述侧板信息的用户自定义特征；

若是，填写输入的元素，并给参数添加公式；

对所述侧板信息进行编号，根据编号得出排布角度，根据排布角度建立侧板模型。

本申请一些实施例中，所述系统还包括：

控制模块，用于基于布尔型参数判断是否调用所述侧板信息的用户自定义特征，若否，根据布尔型参数控制侧板元素活块的隐藏与显示。

本申请一些实施例中，所述系统还包括：

录入模块，用于在设计界面录入参数，将所述参数存入数据库；若需要制作轮胎侧板视图，从所述数据库中提取所述参数，基于设计表导入。

通过应用以上技术方案，设置侧板信息的用户自定义特征；基于所述用户自定义特征建立侧板模型；其中，所述侧板信息包括侧板文字信息和侧板装饰线。本申请通过Type3软件实现文字在零件中的书写，创建侧板信息的用户自定义特征，并自动调用用户自定义特征，实现侧板绘图功能的标准化、自动化。用户可以通过填写侧板信息参数，实现侧板自动化建模。且侧板绘图效率大大提高，通过系统完成的侧板设计同时包含二维和三维图形。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例提出的一种基于CATIA的轮胎侧板设计自动化方法流程图；

图2示出了本发明实施例提出的一种基于CATIA的轮胎侧板设计自动化系统的结构示意图；

图3示出了本发明另一实施例中侧板文字信息图；

图4示出了本发明另一实施例中结构树示意图；

图5示出了本发明另一实施例中侧板文字信息输入项和参数项的示意图；

图6示出了本发明另一实施例中侧板文字信息UDF图；

图7示出了本发明另一实施例中轮胎侧板节点示例图；

图8示出了本发明另一实施例中侧板装饰线UDF示例图；

图9示出了本发明另一实施例中侧板装饰线三维样式图；

图10示出了本发明另一实施例中设计参数录入界面图；

图11示出了本发明另一实施例中侧板信息参数图；

图12示出了本发明另一实施例中侧板排布示例图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

CAA(Component Application Architecture)C++是CATIA的一整套C++函数库,该函数库在CATIA运行时加载。是CATIA二次开发工具。模块化的CATIA系列产品提供产品的风格和外型设计、机械设计、设备与系统工程、管理数字样机、机械加工、分析和模拟。CATIA产品基于开放式可扩展的V5架构。通过使企业能够重用产品设计知识，缩短开发周期，CATIA解决方案加快企业对市场的需求的反应。自1999年以来，市场上广泛采用它的数字样机流程，从而使之成为世界上最常用的产品开发系统。目前，在此系统上主要有三维花纹模型构建，并未涉及到轮胎侧板，需要一种自动化、标准化的轮胎侧板设计方法。

本申请提出一种基于CATIA的轮胎侧板设计自动化方法，如图1所示，应用于CATIA中，该方法包括：

设置侧板信息的用户自定义特征；

基于所述用户自定义特征建立侧板模型；

其中，所述侧板信息包括侧板文字信息和侧板装饰线。

步骤S101，设置侧板信息的用户自定义特征。

为了保证自动化的可靠性，本申请一些实施例中，设置侧板信息的用户自定义特征，具体为：

定义所述侧板文字信息和所述侧板装饰线；根据坐标创建图形节点，基于所述图形节点建立所述侧板装饰线的模型。

本实施例中，侧板信息包括侧板文字信息和侧板装饰线。

在本申请的一些实施例中，定义所述侧板文字信息；

所述侧板文字信息的用户自定义特征包括输入、参数和输出；

所述输出是基于所述输入和所述参数，设置所述侧板文字信息。

对侧板文字信息的相关内容进行定义，侧板文字信息的用户自定义特征包括输入项、参数项和输出项。输出项是根据输入项和参数项，设置侧板文字信息的。所述侧板装饰线的用户自定义特征包括输入、参数和输出；通过坐标创建图形节点，基于所述节点建立所述侧板装饰线的模型；定义所述输出，生成三维侧板装饰线的用户自定义特征。侧板装饰线的用户自定义特征包括输入项、参数项和输出项。通过坐标的方式建立图形的节点，根据图形节点，建立侧板装饰线的模型。定义不同区域作为输出项，模型完成后，生成三维侧板装饰线的用户自定义特征。

步骤S102，基于所述用户自定义特征建立侧板模型。

为了保证自动化的准确性，本申请一些实施例中，基于所述用户自定义特征建立侧板模型，具体为：

基于布尔型参数判断是否调用所述侧板信息的用户自定义特征；

若是，填写输入的元素，并给参数添加公式；

对所述侧板信息进行编号，根据编号得出排布角度，根据排布角度建立侧板模型。

本实施例中，调用所述侧板信息的用户自定义特征；排布所述侧板信息的用户自定义特征，完成轮胎侧板的工程图。通过布尔型参数判断是否调用所述侧板信息的用户自定义特征；若是，则填写输入的元素，并给参数添加公式；通过布尔型参数_IfRange判断是否调用侧板信息的用户自定义特征，若是，则自动填写输入项的元素，并给参数项添加公式。对所述侧板信息进行编号，通过将编号代入公式得出排布角度，返回结果，完成轮胎侧板建模；将侧板模型投影至工程图中，并完成标注。对侧板信息编号，通过公式，求出各元素的排布角度，并将计算结果返回，轮胎侧板建模完成，将侧板模型投影到工程图中并标注。

为了进一步保证自动化的准确性，本申请一些实施例中，所述方法还包括：

通过布尔型参数判断是否调用所述侧板信息的用户自定义特征，若否，根据布尔型参数控制侧板元素活块的隐藏与显示。

本实施例中，通过布尔型参数驱动侧板元素活块的隐藏与显示。通过布尔型参数_IfRange判断是否调用侧板信息的用户自定义特征，若是，则自动填写输入项的元素，并给参数项添加公式。若否，则不控制。通过布尔型参数_PlotIfRange驱动侧板元素活块的隐藏与显示。

本申请一些实施例中，在基于布尔型参数判断是否调用所述侧板信息的用户自定义特征之前，所述方法还包括：

在设计界面录入参数，将所述参数存入数据库；

若需要制作轮胎侧板视图，从所述数据库中提取所述参数，基于设计表导入。

本实施例中，在设计前在设计界面录入参数，系统自动将其保存到数据库中，当需要侧板绘图时，系统从数据库中提取参数出来，通过设计表导入。

通过应用以上技术方案，设置侧板信息的用户自定义特征；基于所述用户自定义特征建立侧板模型；其中，所述侧板信息包括侧板文字信息和侧板装饰线。本申请通过Type3软件实现文字在零件中的书写，创建侧板信息的用户自定义特征，并自动调用用户自定义特征，实现侧板绘图功能的标准化、自动化。用户可以通过填写侧板信息参数，实现侧板自动化建模。且侧板绘图效率大大提高，通过系统完成的侧板设计同时包含二维和三维图形。

为了进一步阐述本发明的技术思想，现结合具体的应用场景，对本发明的技术方案进行说明。

在设计前，由于CATIA软件只支持在工程图中完成文字书写，无法在零件中添加文字，也就无法生成三维图形。因此实现文字在零件中书写是完成侧板功能的首要目标。针对CATIA开发的Type3 For CATIA插件能完成零件中文字书写工作。

为了实现侧板信息的自动绘制，设置CATIA中的侧板信息的用户自定义特征(UDF)，UDF功能是CATIA自带功能，它能将用户一系列操作生成一个新的特征，后续用户重复进行该操作时，可直接调用该特征进行自动化绘制图形。

设置侧板文字信息UDF，定义侧板文字信息的内容、字高、字体排布位置等信息，完成标准化。如图3所示。

创建UDF，结构树图如图4所示，侧板文字信息UDF中包括输入项、参数项和输出项。

其中，输入项包括侧板建模中心点(SidewallCenter)、侧板建模基准平面(SidewallPlane)、侧板0°基准线(SidewallBaseLine)、侧板信息排布线(InnerBaseCircle)、三维侧板信息排布基准曲线(SidewallKnurlingBaseCurve)及坐标轴。

参数项包括字间距(LetterSpace)、字高(WordHeight)、三维厚度(TextThickness)、排布角度(RangeAngle)、与基准线偏移距离(OffsetDistance)、文本内容(TextContent)、文本角度(TextAngle)、最大角度(TotalAngle)等信息。如图5所示。

输出项中包括通过输入项和参数项绘制出完整侧板文字信息的全过程，具体步骤如下：

使用Type3插件完成侧板文字信息中轮胎尺寸TireSize_S内容书写；

测量TireSize_S文本角度并赋值给TireSize_S_TextAngle；

绘制侧板信息活块TireSize_S_Plot；

测量TireSize_S_Plot角度，并赋值给TireSize_S_TotalAngle；

将三维侧板文字信息排布基准曲线沿X轴旋转得到侧板曲面；

在三维侧板曲面上完成三维侧板信息的绘制，并将其对称得出侧板信息内容。如图6所示。

完成后生成侧板文字信息UDF。

轮胎侧板装饰线是绘制在轮胎侧板空白区域的图案，起装饰作用，主要包括滚花、凸台、边界线等元素，由于装饰线设计自由度比较高，主观性强。

设置侧板装饰线UDF，侧板装饰线包括输入项、参数项和输出项。

输入项包括侧板建模中心点(SidewallCenter)、侧板建模基准平面(SidewallPlane)、侧板0°基准线(SidewallBaseLine)、侧板装饰线绘制区域上边线(OuterEndCircle)、侧板装饰线绘制区域下边线(OuterBaseCircle)。装饰区域应预留出花纹、商标、规格、UTQG、内外侧等侧板信息的书写区域，并将其排布角度以参数的形式机械能记录。

侧板装饰线建模采用极坐标方式，创建图形节点，其极径表述为OuterBaseCircle与OuterEndCircle中间位置比例k的公式：OuterBaseCircleRadius+k*(OuterEndcircleRadius–OuterBaseCircleRadius)。以此方法创建的侧板装饰线可实现随轮胎规格的自动扩展。

节点创建完成后，通过常规几何作图法完成侧板装饰线的建模，并分别定义其凸台区域(Boss_Area)、滚花基准线(Knurling_Base)、滚花区域(Knurling_Area)、边界线(Boundary)，并作为UDF的输出项。其中，需要注意的是各项区域应为封闭曲线且方向定义为逆时针方向，如有同一类型有多项输出元素，使用1、2、3……为其编号。如图8所示。

模板创建完成后，添加三维UDF自动生成功能，生成侧板装饰线UDF。侧板装饰线三维如图9所示。

通过上述方法可实现侧板装饰线UDF的开发，由专门的外观设计人员进行模板创建并存入侧板库，设计人员在后续使用过程中可直接调用，实现自动化。

侧板功能实现。

设计参数录入，设计人员在前期准备时，在设计界面录入参数，由系统自动存入数据库中，当需要进行侧板绘图时，系统从数据库中自动提取参数，通过CATIA的设计表功能导入，导入后的结构树图如10和11所示。

UDF文件的自动调用，通过CATIA开发的二次开发借口，使用CAA进行二次开发。通过布尔型参数_IfRange判定是否调用该UDF，调用UDF后自动填写输入项的元素，并给参数项添加公式。再通过布尔型参数_PlotIfRange驱动侧板元素活块的隐藏与显示。上述开发均可以参考CATIA二次开发相关教程实现。

UDF自动排布，上述创建UDF时，所有侧板信息的文字角度，活块总角度均已测量并作为参数发布，可直接调用，借助数值通过计算实现均匀排布。

将侧板信息编号，并记录为对象U[n]，n的值即侧板信息总数量。

每个对象下包含参数如下：

U.Angle：侧板信息在侧板圆周个所占角度；

U.IfRange：侧板信息是否排布，是为1，否为0；

U.PlotIfRange：侧板信息活块是否排布，是为1，否为0；

U.StartAngle：侧板信息在圆周上的开始排布角度；

U.RangeAngle：侧板信息(不包含活块)在圆周上的开始排布角度。

提取每个元素的角度Angle，排布计数IfRange，活块计数PlotIfRange。

对于每个元素如果其IfRange为false，则U[i].Angle＝0，U[i].IfRange＝0。

如果其是否排布为true，则U[i].IfRange＝1。

活块是否排布为false，则U[i].Angle＝TextAngle，U[i].PlotIfRange＝0。

活块是否排布为true，则U[i].Angle＝TotalAngle，U[i].PlotIfRange＝1。

那么，内圈侧板信息总角度为SumAngle＝∑U[i].Angle。

内圈侧板信息总排布数量为SumNo＝∑U[i].IfRange。可计算出内圈侧板信息排布角度间距为AngleBetween＝(360°-SumAngle)/SumNo。

侧板信息排布角度StartAngle计算，U[i].StartAngle＝U[i-1].StartAngle+U[i].Angle+AngleBetween。

其中，U[i].StartAngle为初始角度，将DOT作为第一个元素并记300°。

U[i].RangeAngle＝U[i].StartAngle-(TotalAngle-TextAngle)/2*U[i].PlotIfRange

通过上述公式求出各元素的排布角度，并将计算结果返回结构树中，完成自动排布。完成后的轮胎侧板图如图12所示。

建模完成后，将侧板模型投影到工程图中，并完成标注。将模板文件中各侧板信息的排布角度(RangeAngle)读取至工程图中，并在该角度绘制球标。

将侧板信息参数表中需要填写的参数从模板文件中读取至工程图中，并通过二次开发自动生成信息表格。

对应的本发明还提供了一种基于CATIA的轮胎侧板设计自动化系统，应用于CATIA中，如图2所示，该系统包括：

设置模块201，用于设置侧板信息的用户自定义特征；

建立模块202，用于基于所述用户自定义特征建立侧板模型；

其中，所述侧板信息包括侧板文字信息和侧板装饰线。

本申请一些实施例中，所述设置模块201具体用于：

定义所述侧板文字信息和所述侧板装饰线；

根据坐标创建图形节点，基于所述图形节点建立所述侧板装饰线的模型。

本申请一些实施例中，所述建立模块202具体用于：

基于布尔型参数判断是否调用所述侧板信息的用户自定义特征；

若是，填写输入的元素，并给参数添加公式；

对所述侧板信息进行编号，根据编号得出排布角度，根据排布角度建立侧板模型。

本申请一些实施例中，所述系统还包括：

控制模块，用于基于布尔型参数判断是否调用所述侧板信息的用户自定义特征，若否，根据布尔型参数控制侧板元素活块的隐藏与显示。

本申请一些实施例中，所述系统还包括：

录入模块，用于在设计界面录入参数，将所述参数存入数据库；若需要制作轮胎侧板视图，从所述数据库中提取所述参数，基于设计表导入。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于CATIA的轮胎侧板设计自动化方法，应用于CATIA中，其特征在于，所述方法包括：

设置侧板信息的用户自定义特征；

基于所述用户自定义特征建立侧板模型；

其中，所述侧板信息包括侧板文字信息和侧板装饰线。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，设置侧板信息的用户自定义特征，具体为：

定义所述侧板文字信息和所述侧板装饰线；

根据坐标创建图形节点，基于所述图形节点建立所述侧板装饰线的模型。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述用户自定义特征建立侧板模型，具体为：

基于布尔型参数判断是否调用所述侧板信息的用户自定义特征；

若是，填写输入的元素，并给参数添加公式；

对所述侧板信息进行编号，根据编号得出排布角度，根据排布角度建立侧板模型。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于布尔型参数判断是否调用所述侧板信息的用户自定义特征；

若否，根据布尔型参数控制侧板元素活块的隐藏与显示。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在基于布尔型参数判断是否调用所述侧板信息的用户自定义特征之前，所述方法还包括：

在设计界面录入参数，将所述参数存入数据库；

若需要制作轮胎侧板视图，从所述数据库中提取所述参数，基于设计表导入。

6.一种基于CATIA的轮胎侧板设计自动化系统，应用于CATIA中，其特征在于，所述系统包括：

设置模块，用于设置侧板信息的用户自定义特征；

建立模块，用于基于所述用户自定义特征建立侧板模型；

其中，所述侧板信息包括侧板文字信息和侧板装饰线。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述设置模块具体用于：

定义所述侧板文字信息和所述侧板装饰线；

根据坐标创建图形节点，基于所述图形节点建立所述侧板装饰线的模型。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述建立模块具体用于：

基于布尔型参数判断是否调用所述侧板信息的用户自定义特征；

若是，填写输入的元素，并给参数添加公式；

对所述侧板信息进行编号，根据编号得出排布角度，根据排布角度建立侧板模型。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

控制模块，用于基于布尔型参数判断是否调用所述侧板信息的用户自定义特征，若否，根据布尔型参数控制侧板元素活块的隐藏与显示。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

录入模块，用于在设计界面录入参数，将所述参数存入数据库；若需要制作轮胎侧板视图，从所述数据库中提取所述参数，基于设计表导入。

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