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STRIM100在CAD/CAM领域的最新应用与发展
上海汽车工业技术中心 肖荣达
一、STRIM100系统软件简介
STRIM100是法国Metra Datavision公司推出的工程应用软件,广泛应用于航空航天、汽
车、家电、电子及医疗器械等生产领域。该软件系统包含43个通用模块和35个专用模块,具
有2D曲面造型、2D注塑流动分析、2D加工、3D曲面造型、实体造型、3轴加工、5轴加工、
3D注塑流动分析、冷却分析、充填分析、注塑模拟、模型效果图制作等多种常用的设计、
制造和分析功能。
Metra Datavision公司最新推出的STRIM100 V6.0在强化了原有的曲面造型和加工的功
能优势外,还增加了:型面数字化曲面自动重建(Surface Reconstruction)功能;型面数字化
点自动加工编程(Digitizde Points Machining)功能;曲面动态自由造型( Dynamic Free
Form Modelling)功能和模型上光着色效果模拟(Photo rendering)功能等。
二、型面数字化曲面自动重建功能
根据设计规范和工艺图纸,工程师设计出CAD模型,再通过自动生成加工程序或以光感立
体成形技术(SLA),用户可以方便、快捷地从CAD模型来建立实物模型。但要以实物模型为依
据(没有二维数据)来建立CAD模型的情形就完全不同了。一般说来,曲面重建费时费力,但S
TRIM100的曲面重建功能能给用户带来许多方便。
由实物模型来建立CAD模型,最常用的方法是人工用测量仪测出实体特征性上的点,这要
求测绘人员必须富有经验,且熟悉CAD建模过程,同时要求测绘点必须精心选取,被测点读入
CAD系统后,设计人员再采用传统的方法,由点生成曲线,再把顺滑后的曲线生成曲面。该设
计方法有如下缺点:
·测绘时间长,两天只能测绘到10000个点;
·测绘工作需专业化人员来做;
·测绘相当费力,且每一个测点都必须立即被计算机采入,以显示确定测给结果的好坏
·CAD工程师不能确定所采集的数字化点是否与实物模型完全一致;
·采用传统建模方式,就不可能充分有效地利用快速的数字化点采集器。
1.STRIM100曲面自动重建功能
STRIM100曲面自动重建专用软件将使上述所有问题迎刃而解。该功能软件能处理不同
类型的数字化点,不管是人工测出的低密度数字化点,还是自动测出的数以百万计的数字化
点,一旦这些数字化点在屏幕上显示出,设计人员可直观地交互建立起模型的特征线。这些
特征线由设计人员选取一定顺滑精度的数字化点生成。由这些网络曲线作为曲面片的边界
,该功能软件自动生成与数字化点非常接近的顺滑曲面。最后,由专门的检测功能模块把所
生成的曲面与所采集的数字化点进行比较。
2.曲面重建的步骤:
·读取数字化点文件;
·校核和编辑数字化点文件;
·以交互方式建立特征曲线;
·自动识别特定线:边、倒图、间隙等;
·曲线的质量控制;
·自动产生曲面模型;
·与数字化点比较;校核曲面品质和精度。
3.数字化显示
多角度显示模型能使设计人员及时知晓测量工作的精确程度。以数字化点为基础直接
生成的模型能显示遗漏区域,以及不准确的数字化点,以便确定是否要重新测量数字化点。
4.数字化点编辑
所有数字化点须经筛选或自由顺滑处理,以删除杂散点,从而提高数字化点精度。也可
手工操作、删除或加入数字化点。
5.建立线框模型
以交互方式定义模型的特征线,使设计人员直接由设计的一组数字化点来完成,而没有
必要一点一点地选取。
6.曲面的生成
由线框模型生成一组曲面,面与面之间的过渡约束(如曲线的相切、连续性等)由设计人
员定义。这些曲面片被自动覆盖到数字化型面上以尽可能与测出的数字化点相吻合。
7.校核
CAD模型建好后,必须与实物模型进行比较,校核时该功能软件计算数字化点与生成曲面
间的距离,结果以颜色级度偏差的形式显示,颜色的变化以该距离的大小而变化。所建CAD模
型品质的优劣也可由STRIM100曲面验证功能来校核,如用平行光线、反射光线、图形扫描等
功能来检测。
8.集成一体化
STRIM100曲面自动重建功能模块与曲面造型功能模块结合起来,随时为设计人员提供模
型的设计、修改和曲面重建的强大设计功能。
三、型面数字化点自动加工编程
型面数字化点自动加工编程,简称DGM,是STRIM100的一个专用软件包,它用来加工数字
化点定义的零件,而不需要生成曲面。以实物模型(如主模型、工艺模型)为依据,来生产模
具或其他零件,传统的加工方式是采用靠模仿形加工技术,这一方法有如下缺点:
·加工时,用户无法作一些加工方面的选择;
·加工质量完全取决于数字化点的精确与否;
·如果模型作了修改,整个数字化过程必须重新进行,相当费时;
·传统的仿形加工不能简单地把数字化点模型翻转180来当作模具外形。
STRIM100型面数字化点自动加工编程专用软件(DGM)模块能很好地解决上述问题。
软件所需的点是从主模型上采集来的,这一采集过程称为点的数字化过程,数字化点文
件不管是采用自由格式还是ISO标准格式,测量设备无论是机械式还是激光式,均能经过滤、
删除杂散点后显示在屏幕上。
DGM为用户提供了强大功能,使用户能修改、增加或删除杂散数字化点,用户也可利用转
换功能模块使模型移动、旋转、按比例改变等,也可以通过给定数字化点定义面的厚度,进
行平行偏移面的自动计算,也可重新顺滑数字化点曲线而力求完美无缺。
用户可以把采用不同半径的探针在不同方向上测出的数字化点文件组成一组。这样在
修改模型时,只须把要修改的部分重新数字点化。再与先前做的数字化点文件连成一个整体
。(DGM能同时组合超过二百个数字化点文件)这种情况下,用户可决定优先处理新的数字化
点以取代旧的。最后由DGM生成新的数字化点定义曲面。完成整个数字化模型。
数字化点经编辑修正后,直接用于加工编程,采用球头或平底铣刀作多种模式加工,用户
可任意选择加工方向。由同一个数字化点文件DGM能够计算出凸模和凹模的加工程序。DGM
不仅能自动显示未加工区,还能够自动定位重新进入加工区域时原先所在的加工位置。以确
保以完整的刀具轨迹进行连续加工。这被称之为"画笔方式"其通常被用作在精工时的倾角
加工。
1.定义优先级
模型一般由几个数字化点区域组成,用户可给各区域定义不同的优先级。例如,某一区
域位于几个区域的交汇处,考虑到加工方面的要求,应定义这一区域为最高优先级。其他区
域的优先级应分别设置,以避免重复数字化操作。
2.模型数据容量
每一个数字化点文件可包含5000条线段,每条线段可容纳5000个数字化点,这意味着可
建立大型模型。
3.加工
STRIM100所有的加工方式DGM也同时拥有,如平行平面加工方式,垂直或平行轮廓线平面
方向加工方式等。被加工面的边界可由4个平面、4个点或由STRIM100生成的一条轮廓线来
定义。为避免占用图形工作站的时间,加工程序的计算可采用批处理方式进行。
4."画笔"功能
当进行加工程序计算时,可进行自动寻找内部边界及小半径圆角,然后由一曲线把它标
出来,如用STRIM100三轴加工时的控制线,其结果是它能很快和方便地恢复用户想作的轮廓
加工或倾角加工。
5.加工程序编辑
可用STRIM100加工模块的标准编辑程序或通过在DGM中重新组合数字化点来显示、修改
加工程序。
总之,DGM是一项以对点的数字化为基本概念的软件技术,它包括建立以数字化点定义的
型面和生成刀具加工程序两个方面。它的最大优点在于:用户在屏幕上对采集到的数字化点
进行编辑,整理成合理的数字模型,再经过加工轨迹的处理生成加工程序,因此可大大缩短生
产周期。点的采集包括机械式和激光式,DGM可识别任意格式的数据文件,运用这一技术,将
极大地提高设计能力和生产效率。
四、STRIM100动态自由造型(DFFM)
1.曲线、曲面直观、动态地生成和修改
Cisigraph结合运用十分新颖的曲线、曲面自由造型概念,再次增强了STRIM100的几何
造型功能,同时也扩展了鼠标器和旋钮器的用途。因而通过现有的用户接口,可以简单、快
速地进行各种产品的设计。虽然该软件面向专业设计人员。但这一全新的造型设计概念已
渐渐应用到汽车车身、玩具、家电、塑料家具、玻璃器皿等许多设计领域。
2.系统概述
该系统软件的用户接口具有独特的特性,即结合了直观和触摸(look&Touch)的概念使曲
面能动态地编辑和显示。例如,设计人员用旋钮器可动态地自由定义、处理和改变两曲面间
过渡面曲的形状。通过直观的在线式质量控制手段实时动态地显示各种约束条件(曲率、检
测点等)。用户可根据特定的操作功能要求来定义旋钮器上各旋钮的用途。
另一重要的特征是几何约束条件的管理。(曲率或切矢等约束)。DFFM提供给用户完整
的约束控制功能,使用户可自由地施加或取消约束(开关功能),用户可用多种方式修改设计
参数。
3.用户收益
·在用户的完全控制下,所有的操作和修改都是连续实时地进行;
·用户可根据几何元素过渡连接方式,动态地修改过渡部分;
·用户可控制变形的方位,进行局部或整体的变形;
·用户在创建和编辑过程中维持不变的约束条件;
·在模型修正过程中,该软件为用户所提供的功能具有较好的灵活性。
两曲线间过渡曲线和两曲面间过渡曲面的动态生成及其特征:
·生成过渡曲线、曲面时,保持曲线、曲的切点和曲率的连续性;
·用户即时的动态控制方法;
·控制手段选项:曲率显示,Bezier多边形控制点显示;
·当过渡曲线的定位点远离原轮廓线时,轮廓线上的点的位置自动延伸;
·使用旋钮器的在线帮助功能;
·会话框式的图像用户接口。
4.优越性
·提供曲线曲面自由设计极为有效的工具;
·为产品多样化增添创意;
5.独特之处
虽然其他系统软件也具有这方面的功能,但在灵活性,控制手段和品质控制检测方面ST
RIM100是相当出色。其差别在于STRIM100能做到在保证该曲线、曲面曲率连续性的同时,能
实时,动态地修正过渡曲线、曲面的形状。
五、模型上光着色效果模拟(Photo Rendering)功能
CAD造型师设计完之后,最后一步就是光学效果图的显示了。其他软件也许把这一过程
看得不甚重要,但STRIM100力求把CAD造型师辛勤努力的工作成果以更精确,完美的效果图显
示在评判人员面前。这一方面可更直观、逼真地检视所设计产品的表面品质的优劣;另一方
面;它所制作出的模型效果图可以起到很好地广告宣传作用,为新产品争取客户起到很强的
演示推广作用。STRIM100在原来的模型光学效果图模拟显示的基础上,强化了原有的Shadi
ng显示功能。Photo rendering这一模块的多种选项设置,使CAD工程人员能够选用不同的背
景颜色、产品材料并选择调整不同的光源,光强和视角来分层显示,以获得最佳的图片效果
。
这一功能模块使得整个CAD/CAE/CAM的造型设计、分析、加工过程如同锦上添花,焕发
出诱人的魅力。
六、STRIM100在CAD/CAE/CAM领域的应用
STRIM100从1983年推出至今,其用户遍及欧美及亚洲许多国家和地区,涉及许多产业的
工程应用领域。STRIM100的主要用户包括:美国三大汽车公司(通用、福特和克莱斯勒),在
欧洲有德国的宝马,意大利的菲亚特,瑞典的绅宝,法国的雷诺、标致,日本的丰田,三菱、日
产、本田等公司。
新玛德集团公司成为在中国第一个使用曲面重建功能(SR)的用户,在中国上海汽车电器
总厂模具分厂,工程师们应用STRIM100软件,已成功地实现了从CAD造型到CAE分析再到CAM加
工的一体化过程。
七、STRIM100在未来的发展
STRIM100 V6.0已经能部分地实现对IGS文件的修改并在加工模块中增加了材料库,刀具
选用库等菜单选项。在一些模块中,还引入了用参数来进行设计、修改的造型方式。随着C
AD/CAE/CAM一起化发展的趋势和STRIM100在工程领域的日益推广运用,STRIM100将进一步拓
宽与强化软件的设计、分析和加工功能,力求为广大用户提供更完美、更理想的服务。
（计算机世界报 1995年 第34期） |
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发表于 2007-12-20 02:37:07
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